Design of innovative measurement systems in ultrasonic tomography

• Autorzy: Gołąbek Michał , Rymarczyk Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.35784/iapgos.2914

Warianty tytułu

PL

Konstrukcja innowacyjnych systemów pomiarowych w tomografii ultradźwiękowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article describes the progress of construction and research works on ultrasound tomography. The devices allow for non-invasive measurements of various objects using ultrasonic low and high-frequency transducers. The first constructions were made in a dispersed system with active measurement probes using 40 kHz converters. The next constructions were centralized into one measurement system where the measurement probes were connected separately. As a result, the measuring range of the supported ultrasonic transducers with 300 kHz, 400 kHz and 1 MHz has been extended. Apart from transmission and reflection tomography, the latest designs allow for controlling the ultrasound beam (beamforming) and support transducers up to 5 MHz.

PL

Artykuł opisuje postępy prac konstrukcyjno-badawczych nad tomografią ultradźwiękową. Wykonane urządzenia pozwalają w sposób bezinwazyjny przeprowadzać pomiary różnych obiektów z użyciem ultradźwiękowych przetworników niskich i wysokich częstotliwości. Pierwsze konstrukcje wykonano w formie systemu rozproszonego z aktywnymi sondami pomiarowymi z użyciem przetworników 40kHz, kolejne konstrukcje scentralizowano w jeden system pomiarowy gdzie sondy pomiarowe były podłączane osobno. Rozszerzony został zakres pomiarowy obsługiwanych przetworników ultradźwiękowych o częstotliwości 300 kHz, 400 kHz oraz 1 MHz. Najnowsze konstrukcje oprócz tomografii transmisyjnej i odbiciowej pozwalają na sterowanie wiązką ultradźwiękową, tzw. beamforming i obsługują przetworniki do 5 MHz.

Słowa kluczowe

EN

ultrasonic imaging; ultrasonic transducers; beamforming; ultrasonic time of flight

PL

obrazowanie ultradźwiękowe; przetworniki ultradźwiękowe; formowanie wiązki; czas przelotu fali ultradźwiękowej

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska
• Rocznik: 2022
• Tom: T. 12, nr 2
• Strony: 38--42
• Opis fizyczny: Bibliogr.30 poz., fot., wykr.

Twórcy

autor

Gołąbek Michał

• Research and Development Center, Lublin Netrix S.A., Lublin, Poland, 2University of Economics and Innovation, Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-2696-505X

autor

Rymarczyk Tomasz

• Research and Development Center, Lublin Netrix S.A., Lublin, Poland, 2University of Economics and Innovation, Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-3524-9151

Bibliografia

• [1] Babout L., Grudzień K., Wiącek J., Niedostatkiewicz M., Karpiński B., Szkodo M.: Selection of material for X-ray tomography analysis and DEM simulations: comparison between granular materials of biological and non-biological origins. Granul. Matter 20(3), 2018, 38.
• [2] Chaniecki Z., Romanowski A., Nowakowski J., Niedostatkiewicz M.: Application of twin-plane ECT sensor for identification of the internal imperfections inside concrete beams Grudzien. IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference 2016, 7520512.
• [3] Duda K., Adamkiewicz P., Rymarczyk T., Niderla K.: Nondestructive Method to Examine Brick Wall Dampness. International Interdisciplinary PhD Workshop, Brno, 2016, 68–71.
• [4] Fiala P., Drexler P., Nešpor D., Szabó Z., Mikulka J., Polívka J.: The Evaluation of Noise Spectroscopy Tests. Entropy 18(12), 2016, 1–16.
• [5] Gudra T., Opieliński K. J.: The multi–element probes for ultrasound transmission tomography. Journal de Physique 4(137), 2006, 79–86.
• [6] Golabek M., Rymarczyk T., Adamkiewicz P.: Construction of ultrasonic reflection tomograph for analysis of technological processes, Applications of Electromagnetics in Modern Engineering and Medicine. XXIX Sympozjum PTZE 2019, 47–51.
• [7] Herman G.T.: Image Reconstruction from Projections: The Fundamentals of Computerized Tomography. Academic Press, New York 1980.
• [8] Jiang Y., Soleimani M., Wang B.: Contactless electrical impedance and ultrasonic tomography, correlation, comparison and complementary study. Measurement Science and Technology 30, 2019, 114001.
• [9] Kaczmarz S.: Angenäherte Auflösung von Systemen Linearer Gleichungen. Bull. Acad. Polon. Sci. Lett. A, 6–8A, 1937, 355–357.
• [10] Kak A. C., Slaney M.: Principles of Computerized Tomographic Imaging. IEEE Press, New York 1999.
• [11] Kryszyn J., Wanta D. M., Smolik W. T.: Gain Adjustment for Signal-to-Noise Ratio Improvement in Electrical Capacitance Tomography System EVT4. IEEE Sens. J. 17(24), 2017, 8107–8116.
• [12] Kryszyn J., Smolik W.: Toolbox for 3d modelling and image reconstruction in electrical capacitance tomography. Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska – IAPGOŚ 7(1), 2017, 137–145.
• [13] Lopato P., Chady T., Sikora R., Ziolkowski M.: Full wave numerical modelling of terahertz systems for nondestructive evaluation of dielectric structures. COMPEL – The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering 32(3), 2013, 736–749.
• [14] Majchrowicz M., Kapusta P., Jackowska-Strumiłło L., Sankowski D.: Optimization of Distributed Multi-node, Multi-GPU, Heterogeneous System for 3D Image Reconstruction in Electrical Capacitance Tomography. Image processing & communications 21(3), 2016, 81–90.
• [15] Nowakowski J., Ostalczyk, P., Sankowski D.: Application of fractional calculus for modelling of two-phase gas/liquid flow system. Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska – IAPGOŚ 7(1), 2017, 42–45.
• [16] Polakowski K., Sikora J.: Podstawy matematyczne obrazowania ultradźwiękowego. Politechnika Lubelska, Lublin 2016.
• [17] Romanowski A., Łuczak P., Grudzień K.: X-ray Imaging Analysis of Silo Flow Parameters Based on Trace Particles Using Targeted Crowdsourcing. Sensors 19(15), 2019, 3317.
• [18] Rymarczyk T., Kłosowski G.: Innovative methods of neural reconstruction for tomographic images in maintenance of tank industrial reactors. Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability 21(2), 2019, 261–267.
• [19] Rymarczyk T., Filipowicz S. F., Sikora J.: Level Set Method for Inverse Problem Solution In Electrical Impedance Tomography. Journal Proceedings of the XII International Conference on Electrical Bioimpedance & V Electrical Impedance Tomography, 2004, 519–522.
• [20] Rymarczyk T., Kozłowski E., Kłosowski G., Niderla K.: Logistic Regression for Machine Learning in Process Tomography. Sensors 19, 2019, 3400.
• [21] Rymarczyk T., Szumowski K., Adamkiewicz P., Tchórzewski P., Sikora J.: Moisture Wall Inspection Using Electrical Tomography Measurements. Przegląd Elektrotechniczny 94, 2018, 97–100.
• [22] Rymarczyk T., Nita P., Vejar A., Stefaniak B., Sikora J.: Electrical tomography system for Innovative Imaging and Signal Analysis. Przegląd Elektrotechniczny 95(6), 2019, 133–136.
• [23] Soleimani M., Mitchell C. N., Banasiak R., Wajman R., Adler A.: Four-dimensional electrical capacitance tomography imaging using experimental data. Progress in Electromagnetics Research 90, 2009, 171–186.
• [24] Szczęsny A., Korzeniewska E.: Selection of the method for the earthing resistance measurement. Przegląd Elektrotechniczny 94(12), 2018, 178–181.
• [25] Vališ D., Hasilová K., Forbelská M., Vintr Z.: Reliability modelling and analysis of water distribution network based on backpropagation recursive processes with real field data. Measurement 149, 2020, 107026
• [26] Wajman R., Fiderek P., Fidos H., Sankowski D., Banasiak R.: Metrological evaluation of a 3D electrical capacitance tomography measurement system for two-phase flow fraction determination. Measurement Science and Technology 24(6), 2013, 065302.
• [27] Wang M.: Industrial Tomography: Systems and Applications. Elsevier 2015.
• [28] Ye Z., Banasiak R., Soleimani M.: Planar array 3D electrical capacitance tomography. Insight: Non-Destructive Testing and Condition Monitoring 55(12), 2013, 675–680.
• [29] Ziolkowski M., Gratkowski S., Zywica A. R.: Analytical and numerical models of the magnetoacoustic tomography with magnetic induction. COMPEL – The international journal for computation and mathematics in electrical and electronic engineering 37(2), 2018, 538–548.
• [30] https://www.analog.com/en/technical-articles/an-interview-with-analog-devices-discussing-rf-electronics-for-phased-array-applications.html

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).