Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Pomiar temperatury wewnętrznej tkanek biologicznych metodami radiometrycznymi

Susek W.

Wiadomości Elektrotechniczne

|

2013

|

R. 81, nr 10

44--47

PL

Przedstawiono konstrukcję radiometru typu modulacyjnego z zerowym odczytem oraz kompensacją wpływu współczynnika odbicia.

EN

The paper presents design of modulation radiometer with zero reading and compensation of reflectivity.

2

Pomiary promieniowania ludzi i obiektów za pomocą radiometru mikrofalowego

Stec B., Susek W., Rutkowski A. K.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2006

|

Vol. 55, nr 1

247-257

PL

W dziedzinie techniki zajmującej się pomiarami odebranego promieniowania wyróżnia się radiometrię szumową związaną z detekcją promieniowania o strukturze szumowej, którego widmo mieści się w paśmie mikrofalowym. Źródłem tego promieniowania są organizmy żywe oraz przedmioty i substancje, których temperatura jest wyższa od zera bezwzględnego. Pomiar tego rodzaju promieniowania jest realizowany za pomocą radiometru mikrofalowego składającego się z anteny (głowicy pomiarowej), wzmacniacza z detektorem oraz wyjściowego układu analizującego i rejestrującego. W artykule przedstawiono zasadę działania i parametry robocze radiometru modulacyjnego pracującego na częstotliwości 1,5 GHz. Opisano wybrane wyniki prac badawczych prowadzonych w Zakładzie Mikrofal IRE WEL WAT nad bezinwazyjnymi metodami lokalizacji stanów patologicznych wewnątrz organizmów żywych oraz biernymi systemami wykrywania obiektów o temperaturze fizycznej wyższej lub niższej niż temperatura ich otoczenia. Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych weryfikujących przyjęte hipotezy.

EN

Microwave thermal radiation of various objects can be used for their location and identification. Thermovision in the infrared range enables us to find temperature distribution on the object surface while microwave radiometers allow us to recognize "hot" objects placed, for instance, behind thermal shields. Microwave radiometers are used, among the others, in health care and in so-called special applications. In medicine, they are used both in diagnostics and therapy where, for example, microwave radiometers control temperature in hypo- or hyperthermia or they can monitor pathological states of internal organs, detect pap tumour, or are used for temperature measurements of acupunctural points. Special applications of microwave radiometers focus on passive location of various equipment like tanks, planes, cars, trucks and so on. A separate group of applications deals with detection of humans or "hot" objects located behind shields. Performed experiments confirmed capability of developed radiometer to remote detection of live objects and subjects with temperatures different from the background. The tested instrument was equally effective in observation of non-shielded objects as well as for objects hidden behind dielectric shield. The principle of operation of the 1.5 GHz microwave radiometer and selected results of the experiments there were presented.

3

Ocena dokładności pomiaru temperatury radiometrem mikrofalowym

Stec B., Susek W., Dobrowolski A.

Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji

|

2005

|

Vol. 51, z. 1

161--173

PL

W artykule przedstawiono analizę czułości i dokładności pomiaru mocy promieniowania termicznego przy pomocy radiometru mikrofalowego, oraz zaprezentowano metodę cyfrowej detekcji synchronicznej, umożliwiającą poprawę parametrów użytkowych radiometru. Na zakończenie przedstawiono analizę statystyczną wyników pomiarów, potwierdzającą wnioski z analizy czułości i dokładności radiometru mikrofalowego z cyfrowym procesorem sygnałowym, pracującego w paśmie 1,5 GHz.

EN

In the paper the analysis of sensitivity and measurement accuracy of thermal radiation power using microwave radiometer is presented. The metod of digital synchronous detection improving operational parameters of the radiometer is also described. A microwave radiometer measures power of thermal radiation emitted by bodies with temperatures larger then 0 K. Since power levels of this radiation are extremely low in the microwave range, the precise determination of fundamental radiometer parameters, like its sensitivity accuracy, are especially important. In the literature, minimum change of input noise power of the receiver system detected at the radiometer output is marked as D[Delta]Tmin and zero reading was analysed. It was equipped with digital signal processing unit operating simultaneously as a synchronous detector and a low-pass filter. In any radiometer of this type the influence of gain changes on the system noise temperature in eliminated. Temperature measurement in the radiometer consists in the measurement of a voltage mean value at the output of post-detection filter. This value, when assuming rectangular detector characteristics, is proportional to the mean-square value of a narrow-band stationary and ergodic random process which is, in fact, a signal at the radiometer input. So, the temperature measurement is in effect a measurement of a mean square value of radiometer input signal and is not, as any other, an error-free measurement. Talking this into account, standard uncertainty of temperature measurement using microwave radiometer can be expressed as an error mean square of mean square value of the measurement. Normalisation of the process at the post-detection filter output enables us to express fundamental parameters of any radiometer in terms of probability density function of anormal distribution. This is particularly useful when values measured at the low-pass filter output are instant values like for digital processing of signals in a low frequency channel of the radiometer. Standard uncertainty of temperature measurement equals radiometer sensitivity if we assume that its value depends only on random error of mean square value at the low-pass filter output. At the end of the paper statistical analysis of measurement results presented. It confirms conclusions resulting from analysis of sensitivity and resolution of the microwave radiometer with digital signal processing unit working at 1.5 GHz band.

4

Czułość radiometru mikrofalowego z detektorem kwadratowym i liniowym

Stec B., Dobrowolski A., Susek W.

Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji

|

2004

|

Vol. 50, z. 1

99-108

PL

W artykule zaprezentowano analizę stochastyczną mikrofalowego radiometru modulacyjnego z kwadratowym i liniowym detektorem amplitudy. Przyjmując idealizowane charakterystyki detektorów wykazano, że w typowych zastosowaniach, tj. przy pomiarze bardzo małych mocy, rodzaj użytego detektora nie ma wpływu na wypadkową czułość radiometru. Ponadto przedstawiono inne uwarunkowania związane z zastosowaniem konkretnego typu detektora.

EN

Stochastic analysis of modulation microwave radiometrs with square-law and linear detectors preceded by a radio frequency amplifier is presented in the paper. Assuming ideal detector characteristics it is shown that in typical applications, i.e., in very low power measurements, a type of detector used is of no influence on total radiometer sensitivity. Other aspects of use of a particular detector are also presented. Comparison of final relations shows that independently of bands ratio the output ratio of constant and variable components in linear detector is 6 dB better than for square detector. However, important in radiometry sensitivities are almost the same. In real conditions, radiometer sensitivity does not depend on the type of detector used, while it is a function of system temperature and a bandwidth ratio of pre- and post-detection channels, respectively. Linear detector is characterised by linear dependence of output power on measured temperature while for square detector output voltage depends linearly on temperature. Since voltage measurement is related to lower measurement error than power measurement and because of good availability of square detectors such as semiconductor diodes for very low signals, single-half or double-half square detectors are common detectors applied in microwave radiometers with direct amplification.

5

Sensitivity of microwave radiometers with square - law and linear detectors

Stec B., Dobrowolski A., Susek W.

Journal of Telecommunications and Information Technology

|

2004

|

nr 1

112-116

EN

Stochastic analysis of modulation microwave radiometers with square - law and linear detectors is presented in the paper. Assuming ideal detector characteristics it is shown that in typical applications, i.e., in very low power measurements, a type of detector used is of no influence on total radiometer sensitivity. Other aspects of use of a particular detector are also presented.

6

Multifrequency microwave thermograph for biomedical applications

Stec B., Dobrowolski A., Susek W.

Journal of Telecommunications and Information Technology

|

2004

|

nr 1

117-122

EN

This paper presents problems related to thermal radiation of human bodies in microwave range in aspect of diagnosis of breast carcinoma. A mathematical model of thermal radiation transfer through tissues is introduced and methods of measurement of temperature, depth and size of a heat source, by means of multifrequency microwave thermography are described. Theoretical considerations are supplemented by presentation of experimental results.

7

Estymacja wewnętrznego rozkładu temperatury w tkankach biologicznych za pomocą wieloczęstotliwościowego termografu mikrofalowego

Stec B., Dobrowolski A., Susek W.

Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji

|

2002

|

Vol. 48, z. 1

101-115

PL

W artykule zaprezentowano problematykę związaną z promieniowaniem termicznym ciał rzeczywistych w zakresie mikrofalowym oraz opis własności transmisyjnych tkanek biologicznych rozpatrywanych w aspekcie diagnozowania nowotworu złośliwego sutka. Ponadto przedstawiono algorytm odwrotnej transformacji wieloczęstotliwościowych pomiarów radiometrycznych na rzeczywisty rozkład temperatury wewnątrz badanej tkanki biologicznej oraz zaprezentowano wyniki eksperymentu weryfikującego przedstawioną metodę.

EN

The passive microwave thermography is based on measurement of thermal radiation emitted by each body, which has the temperature higher than the absolute zero. The greatest intensity of radiation is in the infrared, but high attenuation of tissue in this range limits application of the infrared thermography only to measurements of skin temperature. In the microwaves the intensity of radiation is about ten million times less but attenuation of tissue is low. The monofrequency radiometry enables measurement of average temperature of a certain area. Therefore, we do not know whether the heat source is cool and not deep under the skin or perhaps it is hot but deeply situated. In both cases the temperature brightness on the external surface may be equal. We only know that there is an area of increased temperature under the antenna, which may indicate the presence of tumour. From the practical point of view the problem of estimation of spatial temperature distribution inside the investigated object is particularly interesting. The presented solution uses the power thermography on different frequencies. This method is based on the increasing intensity of thermal radiation and at the same time on the decreasing depth of penetration into biological tissues vs. frequency. The correctness of the presented analysis has been confirmed by the described experiment. The obtained results indicate a possibility of non-invasive detecting and measuring of spatial temperature distribution inside a human body by means of multifrequency microwave thermograph. We hope that the presented method will be used in oncology and other fields of medicine.

8

Estimation of internal distribution of temperature inside biological tissues by means of multifrequency microwave thermograph

Stec B., Dobrowolski A.

Journal of Telecommunications and Information Technology

|

2002

|

nr 1

39-42

EN

The paper presents problems connected with thermal radiation of human bodies in microwave range in aspect of diagnosis breast carcinoma. A mathematical model of transmission thermal radiation through tissues is introduced and methods of measurement of temperature, depth and size of heat source, by means of multifrequency microwave thermograph [1 - 7], are described. Theoretical considerations are supplemented with presentation of result experiments.

9

Analiza i pomiary wewnętrznego rozkładu temperatury tkanek biologicznych z wykorzystaniem wieloczęstotliwościowego termografu mikrofalowego

Stec B., Dobrowolski A.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2000

|

Vol. 49, nr 6

5-18

PL

Artykuł prezentuje problematykę związaną z promieniowaniem termicznym ciał rzeczywistych w zakresie mikrofalowym oraz opis własności transmisyjnych tkanek biologicznych rozpatrywanych w aspekcie diagnozowania raka sutka. Przedstawiono model matematyczny transmisji promieniowania termicznego przez tkankę oraz opisano metodykę pomiarów temperatury, głębokości i rozmiarów źródła ciepła za pomocą wieloczęstotliwościowego termografu mikrofalowego. Rozważania teoretyczne uzupełnione są prezentacją wyników eksperymentów.

EN

It is presented the problem connected with thermal radiation of real bodies in the microwave range and the description of transmission properties of biological tissues discussed in the aspect of sucker cancer diagnosis. The mathematical model of radiation transmission through the tissue is presented and are described the temperature measurement method, depth and dimensions of the heat source by using the multifrequency microwave thermograph. Theoretical discussion are completed by presentation of experimental results.

10

Wieloczęstotliwościowa termografia mikrofalowa

Stec B., Dobrowolski A.

Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji

|

1999

|

Vol. 45, nr 2

225-233

PL

Artykuł prezentuje problematykę związaną z promieniowaniem termicznym ciał rzeczywistych w zakresie mikrofalowym oraz opis własności transmisyjnych tkanek biologicznych rozpatrywanych w aspekcie diagnozowania nowotworu złośliwego sutka. Przedstawiono opis matematyczny transmisji niejednorodnej płaskiej fali elektromagnetycznej przez model warstwowy tkanki oraz opisano istotę pomiarów temperatury i głębokości położenia ogniska za pomocą wieloczęstotliwościowego termografu mikrofalowego.

EN

This paper analyses the possibility of application of multifrequency microwave thermography to diagnose of higher fever affection of small area in variable diseases. In contrast to infrared thermography, which enables us to measure temperature on the surface exclusively, microwave thermography makes it possible to detect thermal heterogeneity inside the tissues. Microwave thermograph is a device consisting of a microwave radiometer and computer block of visual information. Radiometer enables measurement of body thermal radiation research, which gives information about its absolute temperature. The block of visual information carries out digital processing of results off measurement and shows the spatial distribution of temperature inside the research tissue. The paper presents the issue of real substance thermal radiation of microwave, and the description of tissues transmitting ability, which, due to lack of magnetic property, can be considered as dielectric loss. The analysis of thermal radiation transmission is carried out on the basis of tissue - in - layers model, consisting of three homogeneous layers, which stand for: breast, fat and skin. Another inner areas, such as blood vessels and the problems of heat diffusion, are neglected here. All layers are assumed to be isothermal, with the exception of a small area located on the model's bottom, which temperature ia s few degrees higher than the temperature of its surrounding. The area bordering surface emits an additional flux of energy towards half - space, which is damped and refracted twice, while passing through respective layers, before it reaches the aperture of thermograph receiving antenna. The length of waves used in microwave thermography ( 1 m - 3 cm ) exceeds considerably the dimension of most cells, which makes it possible to analyse equally the entire range of frequency. In conclusion of the paper there are presented the reverse transformation the results of measurement to spatial distribution of temperature inside the tissue.