3.4. Импульсно-доплеровский измеритель скорости звука

Одним из самых серьезных недостатков доплеровского прибора непрерывного излучения является отсутствие пространственного разрешения. Это означает, что с помощью этого устройства невозможно разделить доплеровские сигналы из различных точек в пределах пучка. Сложности возникают в том случае, когда на пути пучка находятся два и более сосудов, поскольку доплеровский сигнал является смесью сигналов от этих сосудов. Кроме того, и для одного сосуда нельзя измерять профиль скоростей.

Э

Рис. 3.7. Одноканальный импульсно-доплеровский прибор

ти трудности преодолеваются использованием импульсного режима работы для измерения скорости кровотока. Структурная схема устройства представлена на рис. 3.7, где цифрами обозначены: 1 – преобразователь, работающий в режиме прием – излучение; 2 – времязадающие цепи; 3 – генератор; 4 – ключ; 5 – усилитель высокой частоты; 6 – блок задержек; 7 – смеситель; 8 – блок, включающий в себя усилитель низкой частоты и полосовой фильтр; 9 – частотомер; 10 – самописец; 11 – громкоговоритель или наушники; 12 – кровеносный сосуд; 13 – измерительный объем. Прост­ранственное разрешение до­стигается благодаря периодическому излучению короткого импульса (длительностью всего несколько колебаний) ультразвука (частота повторения импульсов задается синхронизатором, а канал излучения открывается на время импульса) и использованию смесителя, в котором опорным сигналом служит задержанный по времени излученный сигнал (или эквивалентная "выборка" из принятого сигнала). Так как излучение и прием разнесены во времени, в зонде можно использовать один преобразователь. Такое устройство чувствительно к кровотоку лишь внутри некоторой области в пучке (в измерительном объеме). При этом время распространения излученного импульса до этого объема и обратно равно задержке между выборками излученного и принимаемого сигналов.

Таким образом, простым изменением задержки измерительный объем можно перемещать вдоль оси пучка и использовать это явление для раздельного наблюдения кровотока на различных глубинах или в различных точках по сечению сосуда. Ширина пучка определяет ширину измерительного объема. Длина же измерительного объема определяется длительностью излучаемого импульса, длительностью опорного импульса и временными характеристиками схемы смесителя. Следует иметь в виду, что, говоря о размерах измерительного объема, нельзя точно установить границы, вне которых прибор становиться нечувствительным к кровотоку. Это связано с тем, что поперек пучка и вдоль его оси чувствительность меняется постепенно.

Средняя частота, измеренная импульсным прибором, – это средневзвешенное значение по скоростям на линиях тока, проходящих через измерительный объем. Вклад от линии тока, как и в доплеровском приборе непрерывного излучения, пропорционален интегралу от функции чувствительности измерительного объема вдоль линии тока.

Необходимо отметить, что описанный прибор является одноканальным, поскольку имеет один измерительный объем. Следовательно, таким прибором профиль скоростей можно измерить путем последовательного перемещения измерительного объема вдоль оси пучка и поперек кровеносного сосуда. Если требуется малое время получения информации, то целесообразно использовать устройство с несколькими одновременно выставляемыми измерительными объемами. Тогда в каждом канале будут свои задержка опорного сигнала, смеситель и НЧ-усилитель, причем положение измерительных объемов будет определяться задержкой.

Направление кровотока чаще всего определяется в результате применения синфазного и квадратурного опорных сигналов (см. 3.3).