SE528552C2 - Apparat för bestämning av en dielektrisk funktion användande mikrovågsstrålning i kombination med ultraljudsstrålning - Google Patents

Description

528 552 Den enda informationskällan erhålles genom avkänning av närfältet genom användning av exempelvis 10 15 20 25 30 - Atomkraftsmikroskopi (”Atomic Force Microscopy, AFM”) varvid man avkänner kraften pà en stencil, vars storlek är mindre än våglängden och som placeras med hög precision på ytan på ett material vid avkänning av ytans struktur pà det föremål som testas, Rastertunnelmikroskopi (”Raster Tunnel Microscopy, RTM”) där man istället för kraften mäter tunnelströmmen från en testsond, vars storlek är mindre än våglängden och som placeras nära ytan på det föremål, som testas, varvid man erhåller information om elektrontillstàndet på föremàlets yta, eller Optisk närfältsmikroskopi (“optical Near Field Microscopy”) varvid den elektromagnetiska strålningen passerar genom mikroskopiskt små hål som kräver att hålen är mycket mindre än våglängden hos den strålning som användes för alstring av ytbilder av de optiska egenskaper med en upplösning på tunna sonder som är mindre än våglängden.

Impedanstomografi varvid en uppsättning elektroder är fästade vid föremålet som skall testas, och impedansen mellan samtliga sonder mätes. Denna metod möjliggör beräkning av vissa egenskaper som skall testas, men upplösningen blir i 10 15 20 25 30 i 528 552 allmänhet dålig. Denna metod har med framgång använts i olika sammanhang, exempelvis vid mätning av impedansen i hjärtområdet före och efter medicinering för utvärdering av inverkan av exempelvis propplösande läkemedel.

Ett utmärkande drag för de ovan nämnda metoderna är att den höga upplösningen ej beror på själva våglängden hos den valda strålningen utan på andra begränsningar (vanligen mekaniska såsom membran, stenciler) som ger upplösning understigande våglängden. En genomgående nackdel sammanhänger med kravet på en viss tjocklek som skall testas - ovanstående metoder ger antingen enbart ytinformation eller invändig information med mycket litet djup om man ej ska förlora i upplösning.

Fall lB (Föremålet är transparent eller svagt absorberande för den strålning som användes för mätningen, och upplösningen är mycket större än strålningens våglängd.) Detta fall omfattas av alla metoder som bygger på direkt avbildning och optisk transmission. Vid användning av elektromagnetisk strålning i dessa sammanhang förekommer - LIDAR - Röntgenstrålning Som analyshjälpmedel är metoder baserade på stràlföljning och en-till-en-avbildning lämpliga, eftersom spridning ej spelar någon roll - det kan antagas, utan förlust av upplösning, att varje pixelinformation, som tages vid en given position endast påverkas av föremålets volym belägen mellan stràlkällan och mottagaren. 10 15 20 25 30 528 552 En sentida utveckling på detta område är passiv radar, där den värmeutstrålning, som utgår från alla kroppar till omgivningen kring en mottagare, mätes och avbildas. Denna radarmetod kräver ej någon utsänd signal och är därför ej spårbar.

Bland icke-elektromagnetiska metoder finns kommersiellt tillgängligt - Ultraljudtomografi och - Kärnmagnetisk resonans (NMR) Fall 2A (Föremålet är måttligt absorberande för den strålning som användes för mätningen, och upplösningen är lika med eller mindre än strålningens våglängd) Det faktum, att föremålet är måttligt absorberande för den vid mätningen använda strålningen ger en tjockleksbegränsning på de prover som kan undersökas.

För detta fall finns ej någon idag tillgänglig metod som är lämplig enligt teknikens ståndpunkt.

Fall 2B (Föremâlet är måttligt absorberande för den strålning som användes vid mätningen och upplösningen är mycket högre än våglängd hos strålningen) I detta fall förekommer flertalet radiofrekvens- och mikrovàgstillämpningar (speciellt då det föremål, som skall testas, är förlustbehäftad och är inbäddat i en icke- förlustbehäftad omgivning) förutom mikrovågstomografi. Bland dessa metoder är den mest populära - (aktiv) radiodetektering och avståndsbestämning (RADAR) 10 15 20 25 30 528 552 varvid signalens löptid mellan en källa och ett mål och tillbaka till en mottagare mäts antingen genom att placera mottagaren på samma ställe som sändaren (monostatisk radar) eller genom att placera mottagaren på ett annat ställe än sändaren (bistatisk radar) och _ utvärdera frekvensändringen till följd av den relativa hastigheten mellan källan och målet (Doppler-radar).

Det finns således ett behov av att utveckla en apparat för bestämning av fysikaliska parametrar såsom temperatur, densitet, sammansättning, hos ett föremål som är måttligt absorberande för den strålning som användes för mätning och där den önskade upplösningen är mycket större än strålningens våglängd.

Samanfattning av uppfinningen Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en apparat för bestämning av den dielektriska funktionen hos ett godtyckligt utformat föremål.

Detta syfte uppnås genom en apparat med de kännetecken som anges i patentkravets 1 kännetecknande del, och genom en metod med de särdrag som anges i patentkravets 10 kännetecknande del, varvid ultraljudvågor används för bildande av en kontrollerbar variation i densitet hos föremålet. Apparaten använder mikrovågsstrålning för avkänning av V densitetsvariationen och att relatera denna till en spatial fördelning av den dielektriska funktionen. Detta kan i sin tur användas för bestämning av föremàlets temperatur, vatteninnehåll och densitet.

En fördel med föreliggande uppfinning är att upplösningen för den spatiala fördelningen ej är begränsad till 10 15 20 25 20 528 552 mikrovâglängden, utan bestämmes av ultraljudets våglängd.

Ytterligare en fördel med föreliggande uppfinning är att man kan genomföra kontaktfri mätning av fysikaliska egenskaper, sàsom temperatur, vatteninnehàll etc., genom tillämpning av uppfinningen såsom ”virtuella” sönder.

Ytterligare syften och fördelar kommer att framgå för fackmannen av nedanstående detaljbeskrivning av uppfinningen.

Kort beskrivning av ritningarna Figur 1 visar ett system enligt uppfinningen.

Figur 2 åskådliggör den utsända strålningen till ett föremål som testas.

Figur 3 visar ett flödesschema för bestämning av en fysikaliska egenskap, exempelvis temperaturen, inuti ett föremål som testas.

Figur 4 visar ett flödesschema som åskådliggör en process för erhållande av en ultraljudsmetrik.

Figurerna 5a och 5b visar flödesscheman som åskådliggör två utföringsformer av processen för bestämning av den spatiala fördelningen av den dielektriska funktionen inuti ett föremål som testas.

Figur 6 visar huvudprincipen enligt en första tillämpning av föreliggande uppfinning.

Figur 7a-7d visar huvudprincipen för en andra tillämpning av föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 30 528 552 “Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Före denna uppfinning förekom såsom verktyg för rekonstruktion av de inre egenskaperna hos material (där diffraktion och spridning dominerar) endast - mikrovàgstomografi - ultraljudstomografi I båda fallen bestämdes upplösningen av den använda strålningens våglängd.

Med föreliggande uppfinning kombineras ultraljud- och mikrovågmetoderna. En rekonstruktion av föremålet kan göras genom renodlade mikrovågsmetoder baserade på invers spridning och genom renodlade ultraljudstomografimetoder med sina respektive begränsningar. Härvid användes ultraljud ej som ett rekonstruktionsverktyg, utan som ett verktyg för skapande avg en densitetsvariation i föremålet som skall undersökas. Denna densitetsvariation skapar en ändring i fas och frekvens i den utsända mikrovågsstrålningen som användes för föremålets rekonstruktion. Den tillgängliga upplösningen med denna metod bestämmes därför av upplösningen för ultraljudvågen (som är mindre än en millimeter för typiska medicinska ultraljudsfrekvenser). Densitetsavkänningen utföres genom mikrovågsstrålning (vid en frekvens där dämpningen fortfarande tillåter rimliga penetreringsdjup, till exempel i något av banden S, ISM5.8 eller X). Denna metod undviker den grundläggande svårigheten med mikrovàgstomografi, att en millimeterupplösning kräver millimetervåglängder. Olyckligtvis absorberas millimeterstrålning av de flesta föremål som är av intresse inom några våglängder, varför några inre parametrar ej kan utvinnas. I ovanstående klassificering täcker denna uppfinning fallen lB, 2A och 2B. En dylik metod har ej tillämpats före denna uppfinning. 10 15 20 25 30 528 552 i Systemet enligt denna uppfinning kan med fördel tillämpas inom livsmedelsindustrin. Härvid är det ofta väsentligt att noga kontrollera temperaturen hos en livsmedelsprodukt. Exempelvis är det, då livsmedelsprodukter skall frysas, viktigt att hela produkten fryses. Eftersom det ej kan säkerställas att hela föremålet, exempelvis en kycklingfilé, har frysts, kan det bli nödvändigt att kassera produkter eller tillhandahålla produkter med kort livslängd. Det finns därför ett behov för en icke-förstörande och beröringsfri kontroll av nedfrysningen av livsmedelsprodukter. Detta problem kan lösas genom mätning av den dielektriska funktionen och omvandling av denna till en temperaturfördelning såsom kommer att beskrivas i det följande.

Systemet är emellertid på intet sätt begränsat till livsmedelsindustrin. Andra möjliga tillämpningar utgörs av: - härdning av betong (byggindustrin) - härdning av lim (byggplanskonstruktioner) - medicinsk avbildning (funktionell hjärntomografi, ryggradstomografi) - markundersökningar, rörledningar och underjordiska tunnlar - räddningsutrustning (detektering av personer under rasmassor) - minsvepning (särskilt plastminor i överväxta områden) I det följande beskrives den föredragna utföringsformen översiktligt. De modifikationer som krävs i geometriskt avseende för att anpassa denna metod för ovanstående andra tillämpningar är små. 10 15 20 25 30 f .128 552 I det följande beskrivs för enkelhetens skull en kontinuerlig mikrovàg (CW) och ultraljud i form av pulsade vàgor. Den beskrivna metoden är ej begränsad till detta fall. Andra modulationsmetoder för såväl elektromagnetiska vågor som ultraljudvågor är användbara och är optimala för vissa andra tillämpningar, såsom amplitudmodulering (AM), frekvensmodulering (FM) frekvensmodulerad kontinuerlig våg (FMCW), pulskodmodulering (PCM), fasmodulation (PM) och ”wavelet”-baserad modulationsteknik (WM).

Figur 1 beskriver en apparat 40 enligt uppfinningen. Systemet är placerat i närheten av en-transportör ll, som transporterar de produkter 12 som skall testas genom ett sensormätgap 13.

Systemet 40 består av en mikrovågsdel 50, en ultraljudsdel 70 och en utvärderingsenhet 60. Systemet omfattar i denna utföringsform två mikrovâgsgeneratorer 51 och 52 arbetande med fix frekvens och en ultraljudsgenerator 71, likaledes arbetande med fix frekvens. Den första mikrovàgsgeneratorn 51 har en första fix mikrovågsfrekvens f1 (t.ex. 5,818 GHz) och är kopplad till minst en sändarantenn 42, och den andra mikrovàgsgeneratorn 52 arbetar med en andra fix mikrovàgsfrekvens f2 (t.ex. 5,8 GHz), och är företrädesvis kopplad till en ned-omvandlare 54, såsom en mixer. Ned- omvandlaren förskjuter den utsända mikrovàgssignalen, som uppsamlas av minst en mottagarantenn 43, och den mottagna mikrovàgssignalen från den andra mikrovågsgeneratorn 52 till en låg mellanfrekvens IF. Detta gör det möjligt att utvärdera mikrovågssignalen, som utsänts och passerat genom produkten 12, som skall testas, med avseende på amplitud och fas. Vidare ingår ett filter 59, en analog-digitalomvandlare ADC 55, en uppsättning signalprocessorer 56 och en utvärderingsprocessor 60, som innehåller nödvändiga algoritmer för styrning av systemet och utvärdering av data. Resultatet överföres till en 10 15 20 25 30 528 552 10 presentationsenhet 65. Systemet 40 omfattar även en uppsättning omvandlare eller ”transducers” 72 (endast en visas för tydlighetens skull), förutom sändarantennen 42 och mottagarantennen 43, samtliga grupperade kring mätgapet 13.

Omvandlarna utsänder en ultraljudssignal med en ultraljudsfrekvens fw (t.ex. 4,5 MHz) genom produkten 12 som skall testas. Detta förorsakar en densitetsförskjutning som fortplantas med ultraljudshastighet. Samtidigt utsändes en mikrovàgssignal från den första mikrovågsgeneratorn 51 via sändantennen 42. Denna signal passerar likaledes genom produkten 12 som skall testas. Mikrovàgssignalen undergår dämpning och fasförskjutning under sin passage genom produkten, under det att mikrovågsfrekvensen blir oförändrad.

I de delar av produkten 12, som skall testas, där ultraljudsvågen skapar en densitetsförskjutning, förskjutes en del av mikrovâgssignalen i frekvens, så att övre och undre sidband skapas. Den utsända mikrovàgssignalen uppsamlas medelst mikrovågsmottagarantennen 43. Den mottagna signalen omvandlas medelst ned-omvandlingsenheten 44. Den lågfrekventa signalen filtreras sedan med hjälp av en filterenhet 59 och analog-digitalomvandlas med hjälp av ADC-enheten 55. Den digitala signalen utvärderas med hjälp av en mottagarsignalprocessor 56. Denna mottagarsignalprocessor omvandlar den inkommande digitala signalen till nollfrekvens genom användning av digitala filter av känt slag.

Resultatet av denna filtrering motsvarar parametern Sn, som ej förskjutes i frekvens, mellan sändarantennen 42 och mottagarantennen 43, såsom är välkänt för fackmannen. Härvid betraktas mottagarantennen 43 som en mikrovågsport 2 och sändarantennen 42 som en mikrovàgsport l. 10 15 20 25 30 528 552 ll Vid systemet enligt uppfinningen finns en andra uppsättning bandpassfilter 58, ytterligare en ADC-enhet 55 och en andra digital signalprocessor 57 parallellt med den första signalvägen 59, 55, 56.

Bandpassfiltret 59 avstämmes till skillnadsfrekvensen mellan de båda mikrovågsgeneratorerna 51 och 52, som i föreliggande utföringsform är 5,818 GHz-5,8 GHz = 18 MHz. Det andra bandpassfiltret 57 är avstämt till skillnadsfrekvensen mellan mikrovågsgeneratorerna (t.ex. 18 MHz) plus centrumfrekvensen .(t.ex. 4,5 MHz) för ultraljudssignalgeneratorn 71. Sålunda omvandlar denna andra digitala signalprocessorväg, innehållande enheterna 58, 55 och 57, den inkommande signalen till nollfrekvens, som har förskjutits i frekvens och med ultraljudsfrekvensen. Mätresultatet är därför begränsat till tvärsnittet mellan ultraljud- och mikrovågssignalerna.

Den mellanfrekventa bandbredden hos de första 59, 55, 56 och andra 58, 55, 57 digitala mottagarna är så valda att de utgör halva ultraljudsfrekvensen fw som alstras av ultraljudsgeneratorn 71. Detta krävs för optimering av frekvensförskjutningen genom variation av ultraljudsomvandlarens fas.

Under det första steget för erhållande av ultraljudsmetrik för produkten l2, måste en ultraljudsmottagare 73 förefinnas som uppsamlar ultraljudsstrålningen som utsänds från omvandlarna 72 och utvärderar dämpningen, TM, samt löptiden, såsom kommer att beskrivas närmare nedan. Härvid betecknas ultraljudsmottagaren 73 som mikrovàgsport 6 och omvandlarna 72 som mikrovàgsport 5. Dämpningen och löptiden utvärderas i en ultraljudsutvärderingsenhet 74, men denna kan naturligtvis vara integrerad i utvärderingsenheten 60. 10 15 20 25 30 528 552 t 12 Figur 2 åskådliggör den utsända strålningen i en produkt som skall testas. Omvandlarna 72 utsänder i detta exempel en ultraljudpuls 91 genom produkten 12 som skall testas. Detta medför en densitetsförskjutning som fortplantas med ultraljudshastighet. Samtidigt utsändes en mikrovågssignal 90 från sändarantennerna 42, vilken propagerar genom produkten 12 och undergàr dämpning och fasförskjutning med oförändrad mikrovågsfrekvens utom i området 95, där ultraljudsvàgen förorsakar en densitetsförskjutning. I detta område förskjutes en del av mikrovàgssignalen i frekvens, såsom beskrivits ovan, så att övre och undre sidband skapas. Den överförda mikrovágssignalen 90 uppsamlas med hjälp av mottagarantennen 43. Ultraljudsvàgen 91 uppsamlas i en mottagare 73 under processen för erhållande av ultraljudsmetrik som användes under nästföljande steg för bestämning av den spatiala fördelningen av den dielektriska funktionen.

Figur 3 visar ett flödesschema som beskriver mätprincipen enligt uppfinningen med hjälp av det i anslutning till figur l beskrivna systemet.

I princip är metoden enligt uppfinningen en mikrovågs- ultraljudskombinationsmätmetod för bestämning av de dielektriska och akusto-elektriska egenskaperna i materialet, där upplösningen bestämmes av ultraljudsvàglängden.

Mätproceduren innefattar tre faser vilka kommer att beskrivas nedan. 10 15 20 25 30 i 528 552 13 Fas 1 Bestämning av ultraljudsmetrik I denna fas bestämmes en avbildning av de lokala egenskaperna med avseende på ultraljudets löptid oeh~dämpning, som i det 7 följande benämnes ultraljudsmetrik.

Genom att variera faserna hos ultraljudsomvandlarna 72 under användning av fasprogrammeringslogik, kan varje önskad fasform hos ultraljudsfältet alstras. Det är möjligt att styra faserna hos samtliga ultraljudsomvandlare på ett sådant sätt att ultraljudseffekten fokuseras i en punkt med en geometrisk utsträckning av storleksordningen en halv våglängd för ultraljudsvågen. Fokuseringen av ultraljudsvàgen i mediet till minsta möjliga volym förorsakar att frekvensförskjutningen hos den utsända mikrovàgssignalen når ett maximum. För detta ändamål varieras fasen hos ultraljudomvandlarna för optimering av mikrovågssignalen. Utvärderingen av fördröjningstiden mellan ultraljudspulsen och den uppnådda maximala frekvensförskjutningen möjliggör bestämning av det avstånd från antennen på vilket fokalpunkten är belägen inuti produkten som skall testas. Denna mätning upprepas för en uppsättning punkter som täcker hela produkten som skall testas med en förutbestämd upplösning.

Som resultat härav erhålles en tabell omfattande de faser, som väljes för varje oberoende fokalpunkt, och dennas läge i förhållande till antennen. Samtidigt erhålles styrkan på maximisignalen från varje sådan mätpunkt över hela mätobjektet, vilket möjliggör en avbildning av den lokala ultraljuddämpningen.

Den lokala styrkan på ultraljudssignalen beräknas pà grundval av de uppmätta löptiderna och dämpningsvärdena för samtliga 10 15 20 25 30 528 552 i 14 ultraljudsomvandlare. (Naturligtvis optimeras fasen genom maximering av mikrovågssignalen för varje punkt i detta skikt). Om dessa värden på fördröjningstid och dämpning antages gälla för produktens skikt närmast omvandlarna erhålles fasen för de närmast belägna fokalpunkterna.

Genom avstämning av sändarfaserna för fokusering av ultraljudseffekten till en fokalpunkt och avstämning av mottagarfaserna för fokusering i en annan fokalpunkt erhålles löptiden mellan de båda fokalpunkterna i det första skiktet.

Om dessa värden antages gälla kring fokalpunkterna och även i närheten av nästa skikt av punkter erhålles fas- och amplitudvärden för den ena punkten efter den andra hos nästföljande skikt. (Naturligtvis optimeras fasen genom maximering av mikrovàgssignalen för varje punkt i respektive skikt). V Denna process upprepas till dess att hela produkten som skall testas har genomlöpts.

Resultatet utgörs av en tabell som upptager den lokala dämpningen för ultraljudssignalen och den lokala fasförskjutningen för ultraljudssignalen för samtliga genomlöpta fokalpunkter, den så kallade ”ultraljudsmetriken", tillsammans med styrkan på mikrovågssignalen i respektive fokalpunkt.

Ultraljudsmetriken kan erhållas för ett referensobjekt, som är representativt för de objekt som skall analyseras. Därefter kan mätningar genomföras på dylika objekt utan behov av fastställande av ultraljudsmetriken för varje objekt. 10 15 20 25 30 528 552 15 Själva metriken kan även betraktas som ett väsentligt resultat av uppfinningen och kan användas i självständiga tillämpningar. Vidare kan den metrik, som erhållits för ett referensobjekt, användas som hjälpmedel för påskyndande av mätproceduren i fas 1.

Fas 2: Utvärdering av mikrovågornas växelverkan Baserat på den ovan beskrivna ultraljudsmetriken och mikrovàgssvaret erhålles den akusto-elektriska växelverkan skikt för skikt med utgångspunkt från skiktet närmast mikrovågsantennerna. Det är ej nödvändigt att utföra denna analys skiktvis men det har visat sig ändamålsenligt för en efterföljande 3D-bildbehandling att förfara på detta sätt.

Mikrovágssignalens styrka mätes i varje fokalpunkt genom bestämning av produkten av (a)den lokala styrkan på ultraljudssignalen och (b)kompressibiliteten och (c)den dielektriska funktionen hos materialet i respektive fokalpunkt.

Eftersom den lokala styrkan på ultraljudssignalen i samtliga fokalpunkter är känd från metriken, erhålles växelverkan mellan den inkommande och frekvensförskjutna sändarmikrovàgssignalen i skiktet närmast mikrovågsantennerna genom användning av Greens funktionsteorem, vilket som resultat ger den dielektriska funktionen i denna fokalpunkt.

Ingen annan punktvis växelverkan än växelverkan i denna specifika fokalpunkt är möjlig, eftersom mikrovàgssidbandens svar måste härröra från det område där ultraljudssignalens fokus har inriktats under mätningen. Av detta skäl ges metodens upplösning av vågpaketsupplösningen för ultraljudssignalen (ned till 250 mikrometer) och ej av 10 15 20 25 30 528 552 16 mikrovàgssignalen (av storleksordningen flera centimeter) på ett störningsfritt sätt. Likafullt påverkas den infallande mikrovâgssignalen av närbelägna element på vägen från sändarantennen till fokalpunkten och likaledes på vägen till mottagarantennen. Mikrovàgssignalen i fokalpunkten beror på samtliga dielektriska punkter i den produkt, som skall testas, och representeras av en linjär form i kontrasterna och de infallande fältamplituderna. Det uppsamlade fältet i mottagarantennen beskrives likaledes av en linjär form som innehåller samtliga okända kontraster. För varje mätning erhålles en bilinjär form som innehåller samtliga okända kontraster. För varje mätning alstras en ny ekvation. Eftersom det finns en ekvation för varje fokalpunkt kan ekvationssystemet lösas på ett entydigt sätt utan iteration.

Resultatet blir en avbildning av de akusto-elektriska och de dielektriska egenskaperna hos produkten, som skall testas, med samma underliggande speciella struktur som ultraljudsmetriken.

Fas 3: Beräkning av de akusto-dielektriska egenskaperna Ultraljudsdämpningen är ej signifikant temperaturberoende.

Däremot är ultraljudlöptiden och den dielektriska funktionen starkt temperaturberoende liksom produktens kompressibilitet.

Kvoten mellan kompressibiliteten och den dielektriska funktionen är en funktion av temperaturen. Genom användning av de dielektriska och akusto-elektriska avbildningarna erhålles temperaturen för det uppmätta objektet.

Ytterligare detaljer för den tredje fasen kommer att beskrivas i anslutning till figurerna 6 och 7a-7d. 10 15 20 25 30 528 552 17 Efter beskrivning av de tre faserna i detalj kommer nu mätningen att beskrivas ytterligare med hänvisning till figur 3. _ Flödet påbörjas i steg 100, vilket innebär att en mikrovàgssignal utsändes vid en första frekvens wuæßm1=2nf1 från sändarantennen 42, och en mikrovàgssignal efter en blandning av frekvenserna wumßmx och wæafiw mottages i mottagarantennen 43. En dämpning Sn och en frekvensförskjutning 8 samt en alstrad signal vid den förskjutna frekvensen S'n mellan de båda signalerna mätes i ett steg 101, och i de följande stegen 102 jämföres den uppmätta dämpningen Sn med en tidigare registrerad referensdämpning SZLO, vilken motsvarar den uppmätta dämpningen med ett tomt mätgap 13, d.v.s. då inget objekt 12, som skall testas, föreligger i mätgapet. Om den uppmätta dämpningen är lika med dämpningen utan objekt som skall testas närvarande i gapet återgår flödet till punkten 103, och dämpningen mätes igen i steget 101.

Då ett föremål införes i mätgapet 13 fortgår flödet till steget 104, där en ultraljudsmetrik erhålles. Detta steg » kommer att beskrivas närmare i anslutning till figur 4.

De spatiala dielektriska egenskaperna hos föremålet mätes och bestämmes därefter under användning av den i steget 104 erhållna metriken. Denna procedur kommer att beskrivas närmare i anslutning till figur 5.

Då de dielektriska egenskaperna för föremålet bestämmes kan även andra fysikaliska egenskaper bestämmas i steget 106, till exempel temperatur, vatteninnehåll, densitet etc, genom användning av den spatiala fördelningen av de dielektriska 10 15 20 25 30 528 552 ~ 18 egenskaperna (baserade på förutbestämda s(T)-modeller). Dylika modeller är tidigare kända, exempelvis från den publicerade PCT-ansökningen WOO2/18920, med samma sökande.

Figur 4 visar ett flödesschema över processen för fastställande av ultraljudsmetriken. Flödet startar i ett steg 120, där ultraljudsstrâlningen fokuseras till en punkt i föremålet. Ultraljudet alstrar en signal i sidbandvägen, som motsvarar den frekvensförskjutning som uppmätts genom mikrovågssignalen, betecknad ö och en akusto-elektrisk effektivitetssignal som mätes i ett steg 121, och i ett steg 122 görs en kontroll för bestämning av huruvida den akusto- elektriska effektivitetssignalen har nått maximum, och om så ej är fallet återgår flödet till steget 123, där värdet på ultraljudssignalens fas uppdateras i steget 120. Processen upprepas till dess att maximal frekvensförskjutning uppnåtts.

Då flödet når steget 124 lagras fasen för ultraljudssignalen tillsammans med information avseende läget för fokalpunkten, såsom beskrivits ovan, i ett minne. I ett steg 125 fastställdes huruvida det finns någon annan punkt som bör mätas för erhållande av ultraljudsmetriken för det föremål 12 som skall testas. Om så ej är fallet slutföres processen för erhållande av metriken i ett steg 127, eller återgår flödet via en linje 126 till steget 120.

Mätning av den dielektriska funktionen baserad på känd ultraljudsmetrik (jämför figur 4) Figur 5a visar en första utföringsform för bestämning av den dielektriska funktionen i ett föremål, såsom en livsmedelsprodukt, för bestämning av en fysikalisk egenskap i föremålet, såsom den inre temperaturen utan införing av en sond i föremålet, under preparering av föremålet. 10 15 20 25 30 528 552 19 Flödet startar i ett steg 110, där en punkt i föremålet utväljes. Det är fördelaktigt att välja en punkt som används under processen för erhållande av ultraljudsmetriken. Den utvalda punkten motsvarar punkten 3 i ekvationerna 1-17.

Ultraljudsstràlningen fokuseras därefter i denna punkt i steget 111 och i ett steg 112, och S-parametrarna Sn och Sn mätes, såsom kommer att beskrivas närmare i anslutning till figur 6.

I steget 113 tages ett beslut huruvida någon annan punkt skall väljas eller ej. Om ingen annan punkt skall väljas återgår flödet till steget 110, där en ny punkt väljes innan stegen 111 och 112 upprepas. Om så ej sker fortsätter flödet till ett steg 114, där matrisen med de uppmätta S-parametrarna inverteras för lösning av antingen Su för virtuella mottagare eller Sn för virtuella sändare.

Den dielektriska funktionen e(x) för varje utvald punkt x beräknas därefter i ett steg 115 under användning av tidigare kända algoritmer. Temperaturen i den utvalda punkten beräknas därefter såsom antydes genom steget 106 i figur 3.

Figur 5b visar en andra utföringsform för bestämning av den dielektriska funktionen i ett föremål såsom en livsmedelsprodukt, för bestämning av en fysikalisk egenskap mellan två positioner i föremålet, såsom materialegenskaper, t.ex. närvaron av en hjärntumör, utan införing av en fysisk sond i objektet.

Flödet startar i ett steg 210, där ett par punkter i objektet utväljes. Det är fördelaktigt att välja punkter som har använts under processen för erhållande av ultraljudsmetriken. 10 15 20 25 30 528 552 20 Utvalda punkterna svarar mot punkterna 3 och 4 i ekvationerna 1-17.

Ultraljudsstràlningen fokuseras därefter vid de båda punkterna i steget 211 och i ett steg 212, varvid S-parametrarna Sn, S23 S41, S24, S411, S241, Sy; och S23, mätes, såsom kommer att beskrivas i detalj i anslutning till figur 7.

S-parametern SQ, d.v.s. dämpningen mellan de valda punkterna, beräknas i ett steg 213. Punkten 3 verkar som en virtuell sändare och punkten 4 fungerar som virtuell mottagare i denna utföringsform.

Medelvärdet för den dielektriska funktionen šßny) mellan de utvalda punkterna x och y (d.v.s. punkterna 3 och 4 i ekvationerna 1-7), beräknas därefter i ett steg 214.

I steget 215 tages ett beslut huruvida ett ytterligare par punkter bör väljas eller inte. Om ett ytterligare par punkter skall väljas återgår flödet tillbaka till steget 210, där ett nytt par utväljes innan stegen 211-214 upprepas. Om så ej är fallet fortgår flödet till steget 106 i figur 3, där de önskade fysikaliska egenskaperna beräknas.

Första tillämpning av uppfinningen Figur 6 visar schematiskt principen för en första tillämpning av föreliggande uppfinning. Om en ultraljudsmetrik u (X, ty erhålles för samtliga punkter x inuti ett föremål är det möjligt att beräkna den dielektriska konstanten i varje punkt genom utförande av följande steg: 1) Fokusera ultraljudet på en av punkterna 3. Det är känt att ultraljudet endast påverkar fokalpunkten med avseende på 10 15 20 25 30 528 552 21 frekvensförskjutning av mikrovågssígnalen som utsänds från sändarantennen l till mottagarantennen 2, varvid Således det alstras en signal i sidbanden, d.v.s. mikrovågsbasfrekvensen (fl) i ultraljudsfrekvensen (fus). 2) Mät signalstyrkan i åtminstone ett av sidbanden. Om signalstyrkan i båda sidbanden mäts erhålles ett tillförlitligare resultat från mätningen. Signalstyrkan som uppmätes i mottagarantennen 2 kan uttryckas: Vv2(í)=S2n :S23 'as'"3(x>t)'Ss1'V|(t)r Där Sn är dämpningen som förorsakats av föremålet 12 som är beläget i mätgapet, varvid V2(t) är den uppmätta signalstyrkan i sidbanden och V1(t) är signalstyrkan hos den signal som avgivits från sändarantennen l. SB är dämpningen mellan punkten 3 och mottagarantennen 2, ag är en faktor som bestämmer effektiviteten i punkt 3 i vilken ultraljudsvåg omvandlas till en mikrovàgssidbandsignal (benämnd akusto-elektrisk förstärkning), u3(x,t) är ultraljudsmetriken i punkt 3 och Sn är dämpningen mellan sändarantennen 1 och punkten 3.

I en första approximation kan effektiviteten a uttryckas som: Få Y där Ae är förändringen i dielektricitetskonstant till följd av den tryckvâg som uppkommer genom ultraljudsstràlningen y. Med kompressionsmodulen K, fastställes relationen Ai: s-1 Värdet på K är känt för fackmannen och behöver ej diskuteras närmare. 10 15 20 25 30 528 552 22 3) Upprepa processen för alla önskade punkter, betecknade 3 i figur 6, i föremålet 12. 4) Använd alla mätdata i en invers spridningsalgoritm och beräkna den spatiala fördelningen för den dielektriska funktionen i föremålet.

Om ett föremål förflyttas med en relativt låg hastighet, och uppfyller nedanstående samband i förhållande till mätapparaturen, behöver någon kompensation för den utsända ultraljuds- och mikrovàgsstràlningen ej tas i beaktande.

V-t VU obj meas US vag utgör föremàlets hastighet i mätgapet 13, Qæä är mättiden för hela processen, vw är ultraljudshastigheten i föremålet, flß är ultraljudsfrekvensen och dflwfl är diametern på fokalpunkten.

Om den relativa hastigheten är hög måste fokuseringen av ultraljudet innefatta en justering av ultraljudsstrålningen för att bibehålla fokalpunkten i föremålet under mätstegen för att kompensera för rörelsen. Dessutom mäste X¶¿<<1 Vw för att undvika Doppler~förskjutning.

Andra tillämpning av uppfinningen Figur 7a-7d visar principen för en andra tillämpning av föreliggande uppfinning vid beräkning av dielektricitetskonstanten mellan två punkter 3 och 4 i ett föremål. En första punkt 3 kan betraktas som varande en källa och en andra punkt 4 såsom varande en mottagare. 10 15 20 25 30 f 528 552 23 Den principiella funktionen är i huvudsak densamma som beskrivits ovan i samband med figur 6, med undantag av att två övre och tvâ undre sidband alstras, eftersom tvà fokalpunkter 3 och 4 alstras samtidigt av ultraljudsstràlningen. De första övre och undre sidbanden är de samma som beskrivits i anslutning till figur 6, och de andra övre och undre sidbanden har dubbla ultraljudsfrekvensen, d.v.s. mikrovågsbasfrekvensen (fl) i 2*ultraljudsfrekvensen (Zfæ). Om samma ultraljudsfrekvens användes för detta ändamål är det möjligt att använda tvâ olika ultraljudsfrekvenser för alstring av andra ordningens sidband. Den apparat som beskrivits i anslutning till figur 1 måste i detta exempel kompletteras med en extra sidbandväg justerad för de andra övre och undre sidbanden.

Följande samband kan fastställas för punkterna 3 och 4, var och en som en enskild virtuell källa: 1: V2(t)=S2,-a3-u,(x,t)-S,,-K(t) (heldragen linje) 2: V2(t)=S24-a4-u4(x,t)-S,,,-K(t) (streckad linje) Genom att förskjuta fokalpunkten från 3 till 3' och fokalpunkten från 4 till 4' i enlighet med figur 7b kan nya samband uttryckas enligt följande: 3: V2(t) = S23. -a3. -u3.(x,t)-S3., -V,(t) (heldragen linje) 4: V2(t)=S,4.-a4.-u,,.(x,t)-S4.,-Ifl(t) (streckad linje) Från figur 7a kan ett samband innefattande den eftersökta dämpningen mellan punkterna 3 och 4 uttryckas som följer: 5: V2(t)=S,4-a4-u4(x,t)~S,,-a,-u,(x,t)-S,,-Ifl(t) (dubbelpil 3=>4) 10 15 20 25 30 528 552 ~ 24 6: V2(t)=S23-a3-u,(x,t)-S,4-a4-u4(x,t)-S,,,-K(t) (dubbelpil 4=>3) Ekvationen 6 användes ej för lösning av 7x7 problemet utan ersättes av en lämplig approximation, se ekvationerna 16 och 17.

Figur 7c åskådliggör sambandet för dubbelkällan motsvarande 3 och 4. 7 : V, (t) = S2, -aa -u, (x,t)-S3.3 11,. -u,.(x,t)-S,.1 -V,(t) 8: V20) = S24' 'av 'u4'(x,t)'s4'z 'aa 'us(x,í)'sa1 (heldragen linje) (streckad linje) Sambandet mellan punkterna 3' och 4' kan uttryckas: 9: V',(t)=S,4.-a4.-u4.(x,t)-S4.3.-a,.-u,.(x,t)-S,.,-K(t) (dubbelpil 3'=>4') 10: 1120): S23' 'aï 'us-(xstyssw 'af 'u4'(x>t)'S4'1 ' (dubbel-Pil 4' =>3' ) Ekvationen 10 användes ej för lösning av 7x7 och 8x8 problemen utan ersättes av en lämplig approximation, se ekvationen 15 för 8x8 problemet och ekvationerna 16 och 17 för 7x7 problemet.

Följande samband kan hämtas från figurerna 7a-7c: ll: Su = S43' 'Saw 12: S24 =S44. -Sw 13: S23' = S33' ' S23 14: SM = S4., -Ssl Ekvationerna ll-14 användes för eliminering av S-parametrarna, vilket resulterar i de S-parametrar som visas i figur 7d. Det 10 15 20 25 30 528 552 25 finns en S-parameter som eftersökes, nämligen Sn, och en S- parameter som är helt ointressant, Sgqf, tillsammans med flera okända S-parametrar som kräver 10 ekvationer för lösning av problemet, d.v.s. ekvationerna 1-10.

Det är möjligt att minska antalet ekvationer som krävs för fastställande av dämpningen mellan punkt 3 och punkt 4 genom att tillämpa en metod som införts av Zienkiewicz för finita element (Finite Elements).

Ekvationen 10 användes ej utan man använder istället följande approximation: 1 15: S49' z ïlsvssss' + swstr] Det är även möjligt att minska antalet ekvationer som krävs til endast 8 ekvationer genom att använda Zienkiewicz-tricket två gånger, vilket eliminerar behovet av ekvationerna 6 och 10. Den använda approximationen för ekvationerna är: 1 1 6: S49' z :Lgwssar + Swsar] 1 17: S43 ”š[S43Ssa'+S-14'Ss4'] Dämpningen SQ mellan punkten 3 och 4 och mellan punkten 3' och 4' kan beräknas genom överföring av de erforderliga ekvationerna till logaritmer, varvid ekvationerna l-10 bildar ett inhomogent linjärt system av ekvationer med lika många okända som ekvationer, varvid en lösning alltid kan erhållas så länge som analyspunkterna är lämpligt valda. Man måste lösa systemet för SQ för att erhålla mikrovâglöptiden mellan punkten 4 och punkten 3, vilket antyder dessa punkters roll som ”virtuella sonder”.

Det ovan beskrivna systemet använder en ”virtuell sändare” (d.v.s. punkten 3) och en ”virtuell mottagare” (d.v.s. punkten 10 l5 20 25 30 528 552 '- 26 4). Man kan lätt placera en av dessa punkter så att den sammanfaller med en verklig sändar- eller mottagarantenn varvid man kommer till den första tillämpningen av uppfinningen. Genom att placera de båda virtuella sonderna på platserna för de fysiska sondantennerna kan man övergå till en traditionell mikrovågsmätteknik som är tidigare känd.

Beroende på det fysikaliska problem som skall lösas kan man använda ett enda (antingen virtuell mottagare eller virtuell sändare) eller båda de virtuella sondkoncepten. Det är även möjligt att använda uppsättningar av sonder (exempelvis virtuella sonduppsättningar) för att skapa ett specifikt lobmönster som alstras/mottages av de virtuella sonderna.

Olika sondkonfigurationer kan användas för tillämpningar såsom minsvepning, materialanalys, mineralletning, medicinska tillämpningar etc.

Kort matematisk härlodning av metoden Elektromagnetisk strålning kan beskrivas genom Maxwells ekvationer där det elektriska vektorfältet E lätt kan uttryckas i Helmholtzfiformat som skrives i tre rumskoordinater x och en tidskoordinat t enligt följande: 2 6 A E - 80841011, 5275 = 0 där A är Laplace-operatorn, eo dielektricitetskonstanten för vakuum, sr den lokala relativa dielektricitetsfunktionen i materialet vid ett givet ställe (som är en 3x3 tensor), po utgör permeabiliteten för vakuum och pr den lokala relativa permeabiliteten för det material som undergår test. I denna kortfattade härledning sättes pr som en enhetstensor l (3x3). 10 15 20 25 30 528 552 27 För fackmannen är det klart att en liknande metod kan användas för lösning av er och pr samtidigt.

Samtidigt kan ultraljudvågorna beskrivas med en 3x3 spänningsamplitud y och en lokal ljudhastighet i mediet v pà liknande sätt Ny-våšy=0 Lösningarna av de båda differentialekvationerna utföres genom beaktande av läget för strålkällorna. Fokusering på huvudpunkten i processen medför att en godtycklig ultraljudsvåg med en kvarvarande amplitud ger upphov till en spänning i materialet (av kompressions- eller skjuvningstyp).

Denna spänning ger upphov till en lokal kompression i materialet. Genom denna kompression påverkas densiteten för den polariserade laddningen - såsom är känt, medför en kompression av ett dielektriskt föremål förändringar i den relativa dielektricitetstensorn sr: e,~sm+a-y Denna relation motsvarar en koppling mellan ultraljudsvàgutbredningen och de elektromagnetiska vågorna som utnyttjas enligt föreliggande uppfinning. Graden av växelverkan bestämmes av den akusto-optiska växelverkan u som kan beskrivas med en 3x3x3 tensor. För en fullständig beskrivning av de fysikaliska förhållandena skall nämnas att ovanstående samband endast gäller för relativt små ultraljudsvàgor, där exempelvis kavitation eller andra icke- linjära effekter kan bortses ifrån.

Det fullständiga systemet som skall lösas elektromagnetiskt kan således uttryckas som: Anse, 1)- gopg, w . y(x,f)],,0,1, åïßçtfn o 10 15 20 25 30 528 552 i 28 För fackmannen står det klart att denna typ av differentialekvation ger en konvolut i frekvensrummet m då en Fourier-transform i tiden t tillämpas: A2E(x,a1)+ cozso [sw + a - y(x, mfluop, ® E(x,w) = 0 där den cirkelomskrivna operatorn Eßnafl betecknar en frekvenskonvolutintegral (exempelvis enligt “Anleitung zum praktischen Gebrauch der Laplace transformation” av G.

Doetsch, 1988) som i fullständig form kan uttryckas som (under utelämnande av eventuella normaliseringskonstanter framför konvolutintegralen): *Q [A2 + wzgoâfo/loflr 1E(x»w)+ a ' wzsofloflf Iyçßw* = 0 :=-Q Om man därvid antar en ultraljudsexcitation med enkel frekvens och en mikrovàgssignal med enkel frekvens som inkommer i föremålet kommer den mottagna mikrovàgssignalen att innehålla en del i den inkommande mikrovàgsfrekvensen men även sidband vid skillnaden och summan av ultraljud- och mikrovågsfrekvenserna som alstras av konvolutintegralen.

Ovanstående relation ger en helt ny värld för utvinnande av information från ett mikrovàgsfält - genom lämplig fasstyrning av ultraljudet och genom användning av pulsade vågtàg.

Singulär virtuell sand Man tillämpar metoden för lösning utmed en bana med en enda virtuell sond. Detta motsvarar en virtuell sändare eller en virtuell mottagare beroende på vilka transmissionsparametrar man skall lösa i det erhållna linjära ekvationssystemet som beskrivits ovan, där alla samband med punkterna 3 eller 4 försvinner. Vâgutbredningsmekanismerna är likadana i detta fall. I idealfallet (homogent material utan gränsvillkor) erhålles följande utbredningsrelationer: 10 15 20 25 528 552 29 [A2 + w2e0s,y0p,]l5(x,æ)+ a - wzeoyopßßlflw- å) = 0 [A2 +<«»-:>=ß.f,fl.~,lE= +qß<>aw~a Dubbla virtuella sonder Dessutom kan man tillämpa metoden för lösning utmed en väg genom två virtuella sonder. Detta motsvarar antingen en virtuell sändare eller en virtuell mottagare beroende på vilka transmissionsparametrar man löser i det uppkomna 9x9 linjära ekvationssystemet som beskrivits ovan där alla ekvationer föreligger. I idealfallet (homogent material utan gränsvillkor) erhålles följande utbredningsrelationer: [A2 + m2s0e,y0p,]E(x,w)+ a - a>2e°p0p,E(X,m- å) = 0 [A2 + (w- if s°e,p°y,]E(x,w - ¿) = +qE(X,co - å) [A2 + (w-š -fl)2ß°ß.fl0fl,]l5(x.w-š -f1)= +q'qE(Y,w-š -fl) De första två ekvationerna beskriver alstringen av ett sidband i analyspunkten X som intager rollen av en virtuell sändare.

Den tredje ekvationen avser alstringen av ett andra sidband ovanpå det första genom fokusering på en annan analyspunkt Y som intager rollen av en virtuell mottagare.

Frekvensförskjutningen betecknas n i punkten X och n i punkten Y som bestämmes av frekvensen för det använda ultraljudet för åstadkommande av fokusering. Det bör beaktas att dessa ej behöver utgöras av samma frekvenser för båda punkterna X, Y i vissa tillämpningar.

Den första ekvationen beskriver alstringen av ett sidband på ett förutbestämt ställe i med sidbandsförskjutningen x. Den andra ekvationen beskriver utbredningen av sidbandet genom hela föremålet under testen då en källa med styrkan q placeras i läget X. Metoden tillåter därför att ”sondera” föremålet lszs s52 30 genom syntetisering av en mikrovågskälla i godtyckliga lägen inuti föremålet. Man mäter därvid den strålning som alstras av denna källa under det att källan flyttas runt.

Claims (15)

10 15 20 25 30 31 Patentkrav

1. Apparat för bestämning av en dielektrisk funktion i ett föremål, vilken apparat omfattar: - minst en sändarantenn (42) för utsändning av mikrovàgsstrålning genom nämnda föremål, och - minst en mottagarantenn (43) för mottagande av den utsända mikrovågsstrålningen, kännatecknad av att apparaten dessutom omfattar: - minst en ultraljudssändare för utsändning av ultraljudsstràlning genom nämnda föremål för alstring av en densitetsvariation i föremålet, - organ för analys av mikrovàgsstrålningen som utsänds genom densitetsvariationerna för bestämning av den akusto- elektriska växelverkan (8) i föremålet, och - organ för beräkning av den dielektriska funktionen i föremålet pà grundval av nämnda akusto-elektriska växelverkan.

2. Apparat enligt krav 1, varvid nämnda minst en sändarantenn (42) är förbunden med en första mikrovågsgenerator (51) för alstring av en sändarsignal med en första fix mikrovågsfrekvens (fl) som utsändes från nämnda första antenn (42).

3. Apparat enligt krav 1 eller 2, varvid apparaten dessutom innefattar organ för bestämning av dämpningen, omfattande: - en blandare för alstring av en mellanfrekvenssignal (IF) genom blandning av den mottagna överförda mikrovàgsstràlningen från nämnda mottagarantenn (43) med en lokal oscillatorsignal som har en andra fix mikrovàgsfrekvens (fg), vilken lokala oscillatorsignal alstras av en andra mikrovågsgenerator (52), och 10 15 20 25 30 5128 5521 32 - en utvärderingsenhet som bestämmer den akusto-elektriska växelverkan genom utvärdering av fas och amplitud hos nämnda IF-signal.

4. Apparat enligt något av kraven 1-3, varvid nämnda utsända mikrovàgsstràlning och ultraljudsstrålning är arrangerade så att de förflyttas i förhållande till nämnda föremål.

5. Apparat enligt krav 4, varvid nämnda apparat är stationär och att föremålet förflyttas på en transportör (ll).

6. Apparat enligt krav 4, varvid apparaten förflyttas i förhållande till ett stationärt föremål.

7. Apparat enligt något av kraven l-7, varvid nämnda ultraljudsstrålning är en ultraljudssignal med en tredje fix frekvens (fus), som alstras av en ultraljudsgenerator (71).

8. Apparat enligt något av kraven 1¥7, varvid apparaten dessutom omfattar minst en ultraljudsmottagarantenn (73) för mottagande av ultraljudsstrålning för bestämning av en ultraljudslöptid och dämpningsavbildning, benämnd ”metrik” för föremålet, som användes för bestämning av den akusto- elektriska växelverkan i föremålet.

9. Apparat enligt krav 8, varvid apparaten dessutom omfattar organ för bestämning av fasen hos ultraljudsstràlningen för varje fokalpunkt som utgör en del av nämnda ultraljudsmetrik.

10. Metod för bestämning av en dielektrisk funktion i ett föremål, omfattande stegen: - utsändning av mikrovàgsstràlning genom nämnda föremål, från minst en sändarantenn (42), och 10 15 20 25 “S28 552 33 - mottagande av den utsända mikrovàgsstrálningen i minst en mottagarantenn (43), kännetecknad av att metoden omfattar följande ytterligare steg: - utsändning av ultraljudsstrâlning, från minst en ultraljudssändarantenn, genom nämnda föremål för alstring av en densitetsvariation i föremålet, - analys av mikrovågsstrålningen som överföres genom densitetsvariationerna för bestämning av den akusto-elektriska växelverkan i föremålet, och - beräkning av den dielektriska funktionen i föremålet på grundval av nämnda akusto-elektriska växelverkan.

11. ll. Metod enligt krav 10, varvid nämnda steg för analys av mikrovågsstrålningen för bestämning av den akusto-elektriska växelverkan i föremålet omfattar stegen att fastställa en ultraljudsmetrik för föremålet.

12. Metod enligt krav 11, varvid ultraljudsmetriken fastställes genom: a) fokusering av utsänd ultraljudsstrålning i en punkt i föremålet b) justering av fasen i ultraljudsstràlningen under mätning av en akusto-elektrisk effektivitetssignal för erhållande av maximum hos den akusto-elektriska effektivitetssignalen, c) lagring av värdet för fasen tillsammans med positionen för fokalpunkten i ett minne, och d) upprepning av stegen a)-c) till dess att metriken för föremålet är fullständig. 10 15 20 25 30 528 552 34

13. Metod enligt något av kraven ll-12, varvid stegen att beräkna den dielektriska funktionen i föremålet omfattar följande steg: - val av minst en punkt inuti föremålet, - fokusering av ultraljudet i nämnda punkt, - bestämning av dämpningen hos den mottagna överförda mikrovågsstrålningen, och - bestämning av den dielektriska funktionen genom användning av nämnda ultraljudsmetrik.

14. Metod enligt något av kraven ll-12, varvid steget att beräkna den dielektriska funktionen i föremålet omfattar följande steg: - val av minst ett par punkter inuti föremålet, - fokusering av ultraljudet mot båda punkterna, - bestämning av dämpningen för den mottagna överförda mikrovågsstrålningen för båda punkterna, och - bestämning av dämpningen och den dielektriska funktionen mellan de båda punkterna under användning av nämnda ultraljudsmetrik.

15. Apparat för bestämning av den lokala fördelningen av temperaturen i en livsmedelsprodukt, vilken apparat omfattar: - minst en sändarantenn (42) för sändning av mikrovågsstrålning genom nämnda livsmedelsprodukt, och - minst en mottagarantenn (43) för mottagande av den överförda mikrovågsstrålningen, kännetecknad av att apparaten dessutom omfattar: - minst en ultraljudssändarantenn för utsändning av ultraljudsstrålning genom nämnda livsmedelsprodukt för alstring av en densitetsvariation i livsmedelsprodukten, ~ 528 552 35 - organ för analys av mikrovàgsstrålningen som överförts genom densitetsvariationerna för bestämning av den akusto- elektriska växelverkan (6) i livsmedelsprodukten, och - organ för beräkning av den dielektriska funktionen i livsmedelsprodukten på grundval av den akusto-elektriska växelverkan och beräkning av den lokala fördelningen av temperaturen i livsmedelsprodukten baserad på den beräknade dielektriska funktionen.