多普勒与超声的关系

一、超声波的基础知识

超声波:频率高于20kHz振动的声波。

医用超声的频率范围:0.5-32MHz,声能以纵波的形式在人体内传播.

超声在人体软组织中的传播速度为1540米／秒,与水接近.在骨骼中的传播速度比在软组织中快三倍.对同一介质,温度升高则声速增大.B超是反映人体组织断层各截面的反射率的图像.超声多普勒的信号基础就是反射回波的频率变化.声波在介质中传播时其能量会随着传播距离的增加而逐渐减小,叫作衰减.临床

试验得知,癌组织对超声的吸收较大,炎症组织次之,正常组织最小.超声波在人体内的衰减系数随着频率的增高而增大.故对深部组织或厚度大的脏器不宜使用很高的频率,对浅层组织可用较高频率.

二、超声多普勒原理

超声多普勒效应:声源与声接收器在连续介质中作相对运动时,接收器所接收到的声频率会不同于声源所辐射的声频率,其差别与相对运动的速度有关,这种

现象叫做多普勒效应.

f=(c+vcosφ)f0/(c-ucosφ)

式中c 为声波在介质中的传播速度, v为接收器的运动速度, f0为波源频

率, u为声源运动速度, f为接收到的频率. Φ为接收器与声源连线的夹角.当声源与接收器靠近时接收频率增加,反之减小.在医学诊断中,可利用多普勒效应检查心脏,血管,横隔的运动及血流速度和胎儿的呼吸.

在超声系统中,由换能器完成超声波的产生和接收任务.它将高频电能转换成超声振荡,发射超声波;接收反射回来的超声,并将其转换为人们便于处理的信号.故换能器即探头是一种电-声,声-电转换器件，目前超声换能器普遍应用的是压电效应式,石英晶体或压电陶瓷材料.压电材料在不受外力时不带电,当其两端受到压力或拉力时,材料受压缩或拉伸,两个电极上产生电荷,这种现象称为正压电效应. 压电效应可逆. 当给压电材料两端加上交变电场时,材料便会出现与交变电场频率相同的机械振动,这种现象称为逆压变效应.压电体几乎全是压电陶瓷,因其能做成任何形状,并能在所需要的方向极化.换能器由晶片,吸收背块,匹配层及导线四部分组成. 换能器的灵敏度取决于晶片的机电转换系数,而工作频率主要取决于晶片的厚度,晶片越薄则频率越高.