超聲多普勒診斷儀器基本原理(編輯修改稿)
2025-06-18 05:40 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 c o s( 2 ) c o s( )c o s( ) c o s( )h F F h FR R h R hF F h F R h R RD t A t t B t t tB t t t A tB t t B t t? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?混頻輸出的外差信號(hào)（相干解調(diào)器的參考信號(hào)）可表示成： 相干解調(diào)中，兩信號(hào)相乘得到： 由低通濾波，濾除高頻分量 2ω0后得： 第五章 超聲多普勒診斷儀器基本原理 167。 52 超聲多普勒診斷儀器的基本原理 ? 正交相位解調(diào)法 圖 55 正交相位解調(diào)法 該方法的基本思想是：先檢出多普勒頻移信號(hào)的實(shí)部和虛部，然后以幾種不同的方法加以處理，從而獲得流向信息。該方法效果較好，在定向型多普勒診斷儀中使用較多，可工作于連續(xù)波式或脈沖波式。 第五章 超聲多普勒診斷儀器基本原理 167。 52 超聲多普勒診斷儀器的基本原理 圖 55 正交相位解調(diào)法 具體做法是：將回波信號(hào)經(jīng)放大后分兩路進(jìn)入兩個(gè)相干解調(diào)器：一個(gè)解調(diào)器的參考信號(hào)取自主控振蕩器，稱為直接通道；另一個(gè)通道的參考信號(hào)取自主控振蕩器經(jīng) 90o移相后的信號(hào)，稱為正交通道。這兩個(gè)參考信號(hào)頻率相同，相位相差90o。 第五章 超聲多普勒診斷儀器基本原理 167。 52 超聲多普勒診斷儀器的基本原理 設(shè)接收信號(hào)為 R(t)（包括雜波、順流和逆流分量），用參考信號(hào) cos ω0t與 R(t)相干解調(diào)，并濾去 2ω0t高頻部分，得到直接通道的輸出信號(hào) D(t)為 : 01 1 1( ) s in s in ( ) s in ( )2 2 2F F F R R RQ t A B t B t? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?11( ) c o s( ) c o s( )2211( ) c o s( 9 0 ) c o s( 9 0 )22F F F R R RooF F F R R RD t B t B tQ t B t B t? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?01 1 1( ) c o s c o s ( ) c o s ( )2 2 2F F F R R RD t A B t B t? ? ? ? ?? ? ? ? ? 正交通道的參考信號(hào)為 cos (ω0t90o)=sinω0t,與接收信號(hào)相干解調(diào)，濾除高頻信號(hào)，得到正交通道的輸出信號(hào) Q(t)： 再將靜止目標(biāo)的雜波信號(hào)濾除，可得： 第五章 超聲多普勒診斷儀器基本原理 167。 52 超聲多普勒診斷儀器的基本原理 直接通道和正交通道輸出都包括順流和逆流的多普勒頻移信息，還必須經(jīng)相域或者頻域處理技術(shù)進(jìn)行分離才能檢測出血流的方向信息。 將正交通道輸出的 Q(t)信號(hào)超前 900,變?yōu)?Q90O(t)，再與 D(t)求和后得到逆流信號(hào)： 圖 56 相域處理技術(shù)原理方框圖 c o s( )R R RBt???同理，直接通道經(jīng)相域處理后只留下順流信號(hào)： c o s( )F F FBt???第五章 超聲多普勒診斷儀器基本原理 167。 52 超聲多普勒診斷儀器的基本原理 圖 57 頻域處理技術(shù)原理圖 該方法是利用一對(duì)正交的音頻信號(hào) (cosωpt和 sinωpt）與正交檢測輸出的兩個(gè)信號(hào) Q(t)和 D(t)分別相乘，再將相乘結(jié)果相加混合為一個(gè)通道輸出。輸出信號(hào)將同時(shí)包含有順流信息與逆流信息，該方法得到的頻移信號(hào)雖然無法直接用揚(yáng)聲器或者表頭進(jìn)行監(jiān)測，但可以利用頻譜分析儀分析。 第五章 超聲多普勒診斷儀器基本原理 167。 52 超聲多普勒診斷儀器的基本原理 三、多普勒頻移信號(hào)的處理 已經(jīng)從復(fù)雜的回波信號(hào)中將多普勒頻移信號(hào)提取出來，信號(hào)提取出來后，還必須作進(jìn)一步的處理，尤其對(duì)脈沖多普勒診斷儀器。首先血液中的紅細(xì)胞運(yùn)動(dòng)速度不盡相同，產(chǎn)生的多普勒頻移也各不相同，因此實(shí)際接收得到的頻移信號(hào)是各種不同頻率合成的復(fù)雜信號(hào)，即有一定的帶寬。如果紅細(xì)胞速度分別小，則帶寬窄；反之則帶寬大。因此只有對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行經(jīng)頻譜分析并顯示，才可能對(duì)探測部位的血流速度、性質(zhì)等作出正確的判斷。 對(duì)多普勒頻移信號(hào)的處理方法，分時(shí)域處理和頻域處理兩種。 ? 頻域處理技術(shù) 即用頻譜分析儀進(jìn)行頻率鑒別，并測量功率譜 P(ω)（每個(gè)頻率反射回波強(qiáng)度），該技術(shù)在多普勒頻移信號(hào)處理中極為有用。 第五章 超聲多普勒診斷儀器基本原理 167。 52 超聲多普勒診斷儀器的基本原理 多通道頻譜分析儀 由一排窄帶濾波器組成，該濾波器的中心頻率由低到高，從 f1到 fN，每個(gè)濾波器輸出加到一個(gè)全波整流器上，產(chǎn)生一單極性波形，然后在積分器中平滑處理后得到電壓 A(f1)到 A(fN)，只要濾波器的帶寬足夠窄且保持一致，則 A(f)可以表示輸入信號(hào)在該頻率的功率。 掃掠濾波器 這是借以設(shè)計(jì)一個(gè)中心頻率可在某種控制下改變的帶通濾波器，將該濾波器的帶通區(qū)域慢慢地掃過多普勒頻譜區(qū)域，從而達(dá)到頻譜分析的目的。 第五章 超聲多普勒診斷儀器基本原理 167。 52 超聲多普勒診斷儀器的基本原理 快速傅立葉變換分析器 圖 58 多普勒信號(hào)的 FFT處理 每隔一定時(shí)間對(duì)采集到的頻移信號(hào)采樣一次，經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為一組數(shù)字信號(hào)。再經(jīng) FFT變換把信號(hào)分成頻率和振幅兩個(gè)分量，產(chǎn)生數(shù)字實(shí)施頻譜顯示。該技術(shù)處理準(zhǔn)確可靠，其頻譜可真實(shí)反映采樣處血流的詳細(xì)分布。 第五章 超聲多普勒診斷儀器基本原理 167。 53 連續(xù)波式超聲多普勒診斷儀器 探頭內(nèi)為雙換能器結(jié)構(gòu)，各自完成發(fā)射和接收任務(wù)，一只換能器連續(xù)不斷地發(fā)射超聲信號(hào)，另一只換能器不停接收反射回聲，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，送至高頻放大單元，經(jīng)幅度放大后再送至混頻解調(diào)器解調(diào)。 一、工作原理 圖 59 多連續(xù)波式超聲多普勒診斷儀原理框圖 第五章 超聲多普勒診斷儀器基本原理 167。 53 連續(xù)波式超聲多普勒診斷儀器 1. 超聲波的產(chǎn)生、發(fā)射 主頻振蕩器產(chǎn)生并輸出頻率為 f 的振蕩信號(hào)，送入發(fā)射驅(qū)動(dòng)單元，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)探頭中的壓電換能器向外輻射出頻率為 f的連續(xù)超聲波 。 圖 59 多連續(xù)波式超聲多普勒診斷儀原理框圖 第五章 超聲多普勒診斷儀器基本原理 2. 頻移信號(hào)的檢測 接收到的頻率為 f’的超聲回波，將之轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過電 纜線送至機(jī)器的高頻放大單元，經(jīng)過信號(hào)幅度放大后再送至混頻
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