Принципы использования эффекта Доплера для определения скорости движения крови

Представим кровеносный сосуд. на некотором участке которого необходимо определить скорость движения крови v_кр (рис.11). От источника ультразвука на сосуд направляется пучок ультразвуковых волн с частотой n _ист . На некотором движущемся со скоростью v_кр объеме крови происходит отражение ультразвуковых волн в различных направлениях, в том числе, и в направлении на приёмник ультразвука. Таким образом, этот объем крови становится движущимся источником ультразвука. Это значит, что в соответствии с эффектом Доплера, частота волн, регистрируемых приемником n _пр , будет отличаться от частоты исходного ультразвука. Разница частот зависит от скорости крови:

n _пр - n _ист = D n = f (v_кр).

После соответствующей калибровки, по измеренному частотному сдвигу можно определить линейную скорость движения крови.

Отметим достоинства этого метода. Прежде всего, он является неинвазивным - измерения проводятся без нарушения целостности сосуда. Если площадь поперечного сечения считать известной, то рассмотренным методом можно определить и объемную скорость кровотока.

Существенно, что при измерениях нет необходимости определять интенсивность отраженного кровью ультразвука, которая зависти от многих факторов, в том числе, и совершенно случайных. Необходимо измерить лишь разницу частот D n, что современная измерительная техника позволяет выполнить с высокой точностью.

Контрольное задание

1. Написать уравнение гармонического колебания, если амплитуда ускорения 50 см/с², частота колебания 0,5 Гц, смещение точки от положения равновесия в начальный момент времени 25 см. Найти амплитуду скорости.

2. За 10с амплитуда колебаний уменьшилась в 2,7 раза. Найти коэффициент затухания колебаний.

3. Амплитуда затухающих колебаний уменьшается в 10 раз за 100 полных колебаний. Определить логарифмический декремент и коэффициент затухания.

4. Коэффициент затухания колебаний равен 4 с^-1 , а логарифмический декремент затухания равен 2. Чему равна собственная частота колебаний (когда затухание отсутствует)?

5. Когда человек работает с инструментом, головка которого вибрирует с низкими частотами (порядка 10 Гц), то амплитуда колебаний, измеренная, например, на локте, может значительно превышать амплитуду вибрации самого инструмента. Объясните это явление.

6. Чем отличаются выражения для смещения частиц в механической волне и при механических колебаниях?

7. От чего зависит энергия волны? Что такое поток энергии и интенсивность волны?

8. Что такое гармонический спектр сложного периодического процесса? Как соотносятся частоты его отдельных гармонических составляющих?

Дата добавления: 2014-01-04