超声中的多普勒效应
- 多普勒效应定义为:
由于源和观测者之间的相对运动而引起的波的频率变化
- 当源开始移动时对观察者,波的波长是缩短
- 因此,声音出现在a更高的观察者的频率
- 频率是增加当源运动时对《观察家报》
- 频率是减少当源运动时走了来自观察者
- 这一点适用于超声波,就像适用于声波一样
运动源与静止观测器的多普勒效应
- 对于频率波,f0,反映在移动边界,新的频率,fr,则为:
- 地点:
- f0=原波频率(Hz)
- fr=反射波频率(Hz)
- v=移动边界的速度(m s−1)
- c=波的速度(m s−1)
- 因子2的出现是由于波在边界处移动并返回
- 在医学上,多普勒成像可以用作非侵入性测量心脏或动脉中血液流动速度的技术
- 这是有效的,因为血液含有铁这非常发人深省
- 超声波的旅程如下:
- 超声波脉冲从传感器发射到血管中
- 移动的血细胞反射出超声波脉冲
- 流动的血液会导致超声波频率的变化
- 换能器检测增加如果血液在流动,就在频率上对传感器和减少如果它在移动走了
- 这个频移,Δf,可由下式计算:
- 地点:
- f0=换能器发出的超声波频率(Hz)
- fr=换能器接收到的超声波频率(Hz)
- Δf=发射频率与接收频率之差(Hz)
- v=血液流速(秒)−1)
- c=超声在血液中的速度(毫秒)−1)
- θ换能器与血管之间的夹角(°)
- 这可以被重新安排为:
工作的例子
一位病人正在接受诊断测试,以确定潜在心脏疾病的原因。使用超声成像对病人的主动脉进行血流测试。
频率为8.5 MHz的超声波由换能器通过皮肤传送到主动脉。反射频率为8.495 MHz。换能器与皮肤的角度为15°。
声音在血液中的传播速度是1570米−1主动脉内径为30毫米。
计算:
(部分)
第一步:列出已知的数量
-
- 超声波的发射频率,f0= 8.5 MHz
- 超声波的反射频率,fr= 8.495 MHz
- 频率变化,Δf= 8.5−8.495 = 0.005 MHz
- 声音在血液中的速度,c= 1570米s−1
- 传感器与皮肤之间的角度,θ= 15°
第二步:写出超声的多普勒频移方程
第三步:调整速度,v,并计算
v= 0.48 m s−1
部分(b)
第一步:列出已知的数量
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- 主动脉半径,r= 15mm = 1.5 cm
- 血流率,v= 0.48 m s−1= 48厘米长−1
步骤2:计算主动脉截面积
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- 截面积= πr2=π(1.5)2= 7.1厘米2
步骤3:测定每秒钟通过主动脉的血量
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- 体积流速=截面积(cm2) ×血流率(cm s−1)
- 容积流速= 7.1 × 48 = 341厘米3.年代−1
第四步:在1秒内陈述血容量
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- 在1秒内流动的血容量=341厘米3.