基于多普勒原理的血流速度計設計
加入技術(shù)交流群
2 系統(tǒng)硬件設計
利用多普勒效應公式，可以計算出超聲探頭發(fā)射超聲頻率和接收的回波頻率的差，即多普勒頻移。從(4)式可以看出來，多普勒頻移△f的大小，和血流速度、超聲波發(fā)射頻率、速度矢量和聲束軸線間的夾角的余弦值成正比。當保持θ為一個常數(shù)，f為常數(shù)時，血流速度僅僅與多普勒頻移有關(guān)。因此只要測量出頻移就能夠計算出血流速度。
因此我們的工作分為兩大部分，第一大部分就是測量頻移信號，第二大部分就是對頻移信號進行處理，包括放大、整形、音頻輸出、單片機進行頻率計數(shù)，在這之后單片機對血流的信號和其他的擴展模塊輸入的信號進行綜合，把結(jié)果通過串口通信送入到上位機中，其整體的框圖如圖2所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/172152.htm
要采集人體的多普勒頻移信號必須包括血流速度計探頭部分，它用于檢測頻移信號，在用多普勒進行血流的速度檢測的時候，首先向檢測的部位發(fā)出一定頻率的超聲波，利用多普勒效應進行接收反射波，再把多普勒頻移信號檢測出來，這是血流速度計探頭的工作。
采集后的頻移信號要送入單片機進行頻率統(tǒng)計必須先進行處理，首先要對微弱的多普勒頻移信號進行功率放大，之后分為兩部分，一部分送入揚聲器，因為頻移信號大約為1～2kHz之間，在人耳的聽覺范圍之內(nèi)，因此送入多普勒信號之后，可從揚聲器聽到多普勒音，方便了醫(yī)生的診斷。同時，另一部分送入整形模塊，經(jīng)過零檢測之后多普勒信號變?yōu)榉讲?，即將頻移信號進行轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖，方波接入單片機，單片機對頻移信號進行頻率記數(shù)，得到頻移△f，在這之后單片機通過串行通信，即單片機要和上位機通過串口進行通信，必須有串口通信電路。單片機把計算的多普勒頻移信號的頻率送到上位機，上位機計算出血流速度并且畫出血流速度圖像。
2．1 血流速度計探頭的整體設計
測量血流速度的關(guān)鍵是多普勒頻移信號的提取，多普勒頻移信號是血流速度的真實反映，血流速度計探頭的主要作用是獲得頻移信號，為血流速度的檢測提供最原始的數(shù)據(jù)。多普勒信號提取的硬件模塊如圖3所示，圖4是具體電路。下面將詳細的論述提取多普勒頻移信號的方法。
振蕩電路產(chǎn)生一個8.2 MHz高頻的方波信號，把它進行功率放大后就可接超聲波發(fā)射環(huán)節(jié)，發(fā)射出8．2 MHz的周期信號。同時這個振蕩信號也是頻移信號的解調(diào)所需要的。
超聲信號的發(fā)射器中，發(fā)射器是一個壓電晶體，即超聲波傳感器，振蕩信號激勵發(fā)射晶片發(fā)射超聲波，超聲信號發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射出8.2 MHz的超聲波，發(fā)射的頻率是振蕩電路的頻率所決定的，但是只有它和晶體的固有頻移相一致時發(fā)射出的超聲波才是最強的。
在超聲信號傳感器中，接收晶片是與發(fā)射晶片分開的。當發(fā)射超聲波遇到紅細胞時就產(chǎn)生有多普勒頻移信號的回聲信號。對于接收到的信號需要選頻，以去掉不需要的信號，并且激勵需要的信號。
評論