Kirish dopler ta'sirini o'lchash xatosi

KIRISH
dopler ta'sirini o'lchash xatosi
Dopler effekti - bu to'lqinlar manbai yoki qabul qiluvchisi harakati natijasida paydo bo'lgan tebranish chastotasining o'zgarishi. Ushbu effekt birinchi marta nazariy jihatdan bashorat qilgan Kristian Yoxann Dopler nomi bilan atalgan.
Ushbu effekt, ayniqsa, tovush to'lqinlari holatida sezilarli bo'ladi, bunga misol sifatida o'tayotgan poezdning shoxining sezilgan balandligi o'zgarishi.
Faqatgina yer usti qabul qilgichlari va uzatgichlaridan foydalangan holda radioaloqa va eshittirishda Dopler effekti e'tiborsiz qoldiriladi (100 km / soat tezlikda harakatlanuvchi mashinada qabul qilingan FM radiostantsiyasining chastota siljishi 10 Hz dan oshmaydi). Biroq, sun'iy yo'ldosh aloqa kanallari bunga juda qattiq ta'sir qiladi. Masalan, radio havaskor sun'iy yo'ldoshlar orqali aloqa qilish uchun ishlatiladigan ikki metrli diapazonda Dopler smenasi bir necha kilogersga yetadi va sun'iy yo'ldosh ko'rish zonasidan o'tayotganda doimiy ravishda o'zgarib turadi.
1. DOPPLER TA'SIRI
Dopler effekti - bu qabul qiluvchi tomonidan qayd etiladigan, manba harakati natijasida yuzaga keladigan elektromagnit to'lqin uzunligining o'zgarishi. Buni amalda kuzatish oson, qachonki sirena qo'yilgan mashina kuzatuvchining yonidan o'tib ketsa. Aytaylik, sirena ma'lum bir ohang chiqaradi va u o'zgarmaydi. Kuzatuvchiga nisbatan mashina harakat qilmasa, u sirena chaladigan ohangni aniq eshitadi. Ammo agar mashina kuzatuvchiga yaqinlashsa, u holda tovush to'lqinlarining chastotasi ko'payadi (va uzunligi kamayadi) va kuzatuvchi sirena chalinganidan yuqori ohangni eshitadi. Mashina kuzatuvchidan o'tib ketganda, u sirenaning aslida chiqaradigan ohangini eshitadi. Va mashina uzoqroq yurib, uzoqlashganda va yaqinlashmayotganida, kuzatuvchi tovush to'lqinlarining past chastotasi (va shunga mos ravishda uzoqroq) tufayli pastroq ohangni eshitadi.
Har qanday muhitda tarqaladigan to'lqinlar (masalan, tovush) uchun ham manba, ham to'lqinlarni qabul qiluvchining ushbu muhitga nisbatan harakatini hisobga olish kerak. Uning tarqalishi uchun hech qanday vosita kerak bo'lmagan elektromagnit to'lqinlar (masalan, yorug'lik) uchun faqat manba va qabul qiluvchining nisbiy harakati muhim ahamiyatga ega.
Effekt birinchi marta 1842 yilda Xristian Dopler tomonidan tasvirlangan.
Shuningdek, zaryadlangan zarracha nisbiy tezlikda muhitda harakatlanadigan holat ham muhimdir. Bunday holda, Cherenkov nurlanishi to'g'ridan-to'g'ri Dopler effektiga bog'liq bo'lgan laboratoriya tizimida ro'yxatdan o'tkaziladi.
2.1 Dopler hodisasining mohiyati
Agar to'lqin manbai muhitga nisbatan harakatlansa, u holda to'lqin tepalari orasidagi masofa (to'lqin uzunligi) harakat tezligi va yo'nalishiga bog'liq. Agar manba qabul qiluvchiga qarab harakat qilsa, ya'ni u chiqaradigan to'lqinlarni ushlab tursa, u holda to'lqin uzunligi kamayadi. Agar olib tashlansa, to'lqin uzunligi ko'payadi.
(2.1)

qaerda siz 0 - manba to'lqinlarni chiqaradigan chastota; v - to'lqinlarning muhitda tarqalish tezligi; v - to'lqin manbasining muhitga nisbatan tezligi (ijobiy, agar manba qabul qiluvchiga yaqinlashsa va salbiy bo'lsa, u uzoqlashsa).

Ruxsat etilgan qabul qilgich tomonidan yozilgan chastota
(2.2)

Xuddi shu tarzda, agar qabul qilgich to'lqinlar tomon harakatlansa, u ularning tepalarini tez-tez va aksincha qayd qiladi. Statsionar manba va harakatlanuvchi qabul qilgich uchun.

(2.3)

bu erda u - qabul qiluvchining muhitga nisbatan tezligi (agar u manbaga qarab harakatlansa, ijobiy).

(2.1) formuladan (2.2) formulaga chastota qiymatini almashtirib, umumiy holat uchun formulani olamiz.
(2.4)
2.2 Relativistik Dopler effekti

Elektromagnit to'lqinlar uchun chastotaning formulasi maxsus nisbiylik tenglamalaridan kelib chiqadi. Elektromagnit to'lqinlarning tarqalishi moddiy muhitni talab qilmagani uchun faqat manba va kuzatuvchining nisbiy tezligini hisobga olish mumkin.

(2.5)

qaerda dan - yorug'lik tezligi, v - qabul qiluvchining va manbaning nisbiy tezligi (agar ular bir-biridan chiqarilsa ijobiy), va bu to'lqin vektori va manba tezligi orasidagi burchak.

Relyativistik Dopler effekti ikki sababga bog'liq:

- manba va qabul qiluvchining nisbiy harakati bilan chastota o'zgarishini klassik analogi;

- vaqtning relyativistik kengayishi.
Oxirgi omil to'lqin vektori va manba tezligi orasidagi burchakka teng bo'lganda ko'ndalang Dopller effektiga olib keladi va = r / 2. Bu holda chastotaning o'zgarishi klassik analogga ega bo'lmagan relyativistik ta'sirdir.

Agar tovush manbai va kuzatuvchi bir-biriga nisbatan harakatlanayotgan bo'lsa, kuzatuvchi tomonidan qabul qilingan tovush chastotasi tovush manbai chastotasiga to'g'ri kelmaydi. 1842 yilda kashf etilgan ushbu hodisa Dopler effekti deb ataladi.

Ovoz to'lqinlari havoda (yoki boshqa bir hil muhitda) doimiy tezlikda tarqaladi, bu faqat muhit xususiyatlariga bog'liq. Shu bilan birga, tovush manbai va kuzatuvchi harakatlanayotganda tovushning to'lqin uzunligi va chastotasi sezilarli darajada o'zgarishi mumkin.

Manba tezligi bo'lgan oddiy holatni ko'rib chiqing x Va kuzatuvchining tezligi x H muhitga nisbatan ularni bog'laydigan to'g'ri chiziq bo'ylab yo'naltiriladi. Uchun ijobiy yo'nalish uchun x Va x Siz kuzatuvchidan manbaga yo'nalish olishingiz mumkin. Ovoz tezligi x har doim ijobiy deb hisoblanadi.

Shakl 2.2 - Dopler effekti, harakatlanuvchi kuzatuvchining holati, kuzatuvchining ketma-ket pozitsiyalari kuzatuvchi tomonidan qabul qilingan tovushning TH davri orqali ko'rsatiladi.
2.2-rasmda harakatlanuvchi kuzatuvchi va harakatsiz manba holatidagi Dopler effekti tasvirlangan. Kuzatuvchi tomonidan qabul qilingan tovush tebranishlari davri TH bilan belgilanadi. 2.2-rasmdan quyidagilar kelib chiqadi:
(2.6)
Shuni hisobga olish va olish:
(2.7)

Agar kuzatuvchi manba yo'nalishi bo'yicha harakatlansa (x H\u003e 0), u holda f H\u003e f Va agar kuzatuvchi manbadan harakat qilsa (x H< 0), то f Н < f И.

2.3-rasm - Dopler effekti, harakatlanuvchi manbaning holati, manbaning ketma-ket joylashishi manba chiqaradigan tovushning T davri orqali ko'rsatiladi.

2.3-rasmda kuzatuvchi harakatsiz, tovush manbai ma'lum tezlikda harakat qiladi x I. Bunday holda, 2.3-rasmga binoan, bu nisbat amal qiladi:

yoki (2.8)
Qaerda va
Bu quyidagilarni anglatadi:
(2.9)

Agar manba kuzatuvchidan uzoqlashsa, unda x Va\u003e 0 va shuning uchun, f H< f I. Agar manba kuzatuvchiga yaqinlashsa, u holda x VA< 0 и f H\u003e f VA.

Umumiy holatda, manba ham, kuzatuvchi ham tezlik bilan harakat qilganda x Va x D, Dopler effektining formulasi quyidagi shaklga ega:
(2.10)

Ushbu nisbat o'rtasidagi munosabatni ifodalaydi f H va f I. Tezlik x Va x H har doim havo yoki tovush to'lqinlari tarqaladigan boshqa muhitga nisbatan o'lchanadi. Bu relyativistik bo'lmagan Dopler effekti.

Bo'shliqdagi elektromagnit to'lqinlarda (yorug'lik, radio to'lqinlar) Dopler effekti ham kuzatiladi. Elektromagnit to'lqinlarning tarqalishi moddiy muhitni talab qilmagani uchun faqat manbaning va kuzatuvchining nisbiy tezligini x hisobga olish mumkin. Relyativistik Dopler effektining ifodasi:
(2.11)

qaerda v bu yorug'lik tezligi. Qachon x \u003e 0, manba kuzatuvchidan uzoqlashadi va f H< f Va, ehtimol x < 0 источник приближается к наблюдателю, и f H\u003e f VA.

Dopler effekti texnologiyada harakatlanuvchi jismlarning tezligini o'lchashda keng qo'llaniladi ("Doppler joylashuvi" akustika, optika va radioda).
2.3 Dopler hodisasi

Yuqorida aytib o'tilgan ko'plab interferentsiya va diffraktsiya hodisalari bizga Liv vakuumida yorug'lik to'lqin uzunligini bevosita o'lchash usullarini taqdim etadi.

.

Ushbu ikki miqdor, shuningdek, chiqarilgan nurlanish chastotasini yoki uning davrini aniqlash uchun ishlatilishi mumkin.

Chiqaradigan deyarli monoxromatik nurlanishning chastotasi yoki davri bu emissiyani keltirib chiqaradigan atom ichidagi jarayonlarga xos xususiyatdir. Bizning qo'limizda ushbu chastotalarni to'g'ridan-to'g'ri o'lchash usullari mavjud emas.
Dopler fikrlari barcha to'lqin hodisalariga - optik, akustik va boshqalarga taalluqlidir. Dopler akustik jarayonlarda (sifat jihatidan) bashorat qilingan hodisani kuzatdi va ba'zi yulduzlarning rangidagi farq ularning Yerga nisbatan harakati bilan bog'liq deb taxmin qildi. Oxirgi xulosa noto'g'ri. Yulduzlarning aksariyat qismi uchun ularning harakati ta'siri faqat yulduzlar spektridagi spektral chiziqlar holatidagi ozgina o'zgarishlarda aks etadi. Shunga qaramay, Dopler printsipining optik hodisalarga tatbiq etilishi shubha tug'dirmaydi. Birinchi marta optik Dopler hodisasining ishonchli eksperimental o'rnatilishi va uning eng samarali qo'llanilishi astronomik hodisalarni kuzatish jarayonida amalga oshirildi.
Muammoning talqini asosan manba va qabul qiluvchining bir-biriga nisbatan nisbatan harakati haqida gaplasha olamizmi yoki buzilishning muhitga nisbatan tezligi haqida gapirish mantiqiy bo'ladimi, ya'ni. manba va qabul qiluvchining ushbu muhitdagi harakatini hisobga oling.
2.4 Akustikadagi doppler hodisasi

Ovoz to'lqinlari uchun, shubhasiz, ikkinchi hodisa ro'y beradi: akustik to'lqinlar muhitda (gazda) tarqaladi, uning ichida manba va qabul qilgich harakatlanishi mumkin, shunda nafaqat ularning bir-biriga nisbatan harakati (nisbiy harakat), balki ularning atrof-muhitga nisbatan harakati haqida.

2.4-rasm - manbaning muhitga nisbatan harakatlanishi holatida Dopler formulasining xulosasiga
Shuning uchun, ikkala ishni ham alohida ko'rib chiqing:
a) manba harakati;
b) qabul qiluvchi qurilmaning harakati.

a) manba tezlik bilan muhitga nisbatan harakat qiladi v... V muhitdagi to'lqinning tezligi doimiy, manba harakatiga bog'liq emas.

Qabul qilgich B nuqtasida bo'lsin va S 1 manbai tezlik bilan harakat qilsin v 2.4-rasmga muvofiq manbani qabul qiluvchi qurilmaga ulaydigan S 1 B chizig'i bo'ylab. Ayni paytda to'lqin tarqaldi t 1, manba qurilmadan S 1 B \u003d a masofada bo'lsa, vaqt o'tishi bilan ikkinchisiga etib boradi
(2.12)

t1 \u003d t2 + moment momentida chiqadigan to'lqin shu payt qabul qiluvchiga etib boradi

, (2.13)
chunki vaqt bilan t 2 manba va qurilma orasidagi masofa tenglashtiriladi (a + hph) yoki (a-hph)) sayohat yo'nalishiga qarab.

Shunday qilib, vaqt davomida manba chiqaradigan to'lqinlar f = t 2 - t 1, vaqt o'tishi bilan qurilmalarda harakat qiling

(2.14)
Agar a x 0 - bu manbaning chastotasi, keyin f davomida u chiqadi N=x 0 f to'lqinlar va shuning uchun qurilma tomonidan qabul qilinadigan chastota x=N/? ... U teng
manba olib tashlangan bo'lsa, (2.15)
manbaga yaqinlashganda. (2.16)

O'rtadagi to'lqin tezligi ikkinchisining xususiyatlari bilan aniqlanganligi sababli, ya'ni. manba harakatiga bog'liq emas va v ga teng bo'lib qoladi, keyin ko'rib chiqilgan holatda to'lqin uzunligida o'zgarish bo'lishi kerak.

Agar biz belgilasak l 0 - bu manba harakati bo'lmaganida va undan keyin kuzatilgan to'lqin uzunligi l manba harakati holatida qabul qilingan to'lqin uzunligi, keyin biz topamiz
(2.17)
Shunday qilib, manba muhitda harakat qilganda, ushbu muhitdagi qurilmaga nisbatan to'lqin tezligi doimiy bo'lib qoladi va qabul qilgich tomonidan qabul qilingan chastota va to'lqin uzunligi o'zgaradi. Boshqacha qilib aytganda, Fizeo turidagi eksperiment akustik to'lqin tezligi uchun statsionar tovush manbai kabi bir xil qiymat beradi va interferentsiya tajribasi o'zgargan to'lqin uzunligini beradi; xuddi shu chastota uchun ham qo'llaniladi, bu akustik to'lqinlar holatida to'g'ridan-to'g'ri kuzatilishi mumkin, masalan, bir ovozda eshitilayotgan sirena bilan taqqoslash orqali.
2.5-rasm - qabul qiluvchining muhitga nisbatan harakati holatida Dopler formulasining xulosasiga
b) qabul qilgich vositaga nisbatan tezlikda harakat qiladi v, muhitdagi to'lqin tezligi 2.5-rasmga muvofiq c ga teng. Yuqoridagi fikrlarni takrorlab, biz bunga majbur bo'lamiz va 1 va va 2 mos ravishda yozing:
(2.18)

chunki to'lqin va qurilma o'rtasidagi yaqinlashish tezlikda sodir bo'ladi c \u003dx (qurilmaga nisbatan to'lqin tezligi), 2.5-rasmga muvofiq. Shunday qilib,

(2.19)
va qabul qilgich tomonidan qabul qilingan chastota bo'ladi
agar qurilma olib tashlangan bo'lsa, (2.20)
qurilmaga yaqinlashganda. (2.21)

Qabul qilgich harakatlanayotganda, unga nisbatan to'lqin tezligi muhitga nisbatan to'lqin tezligining yig'indisi va muhitga nisbatan qurilma tezligi, ya'ni. teng

(2.22)

Shunday qilib qabul qilgich tomonidan qabul qilingan to'lqin uzunligi o'zgarishsiz qoladi. Haqiqatan ham,

(2.23)
Shunday qilib, qabul qiluvchining harakati holatida qurilmaga nisbatan to'lqinning chastotasi va tezligi o'zgaradi, lekin u tomonidan qabul qilingan to'lqin uzunligi o'zgarishsiz qoladi.
3 ... Jismoniy qadriyatlarni ushbu jismoniy ta'sir asosida o'lchash usullari
3.1 Oldinga va teskari oqim
Dopler chastotasining siljishi, shuningdek, suyuqlik yoki gazni uzatish tizimiga qarab yoki undan tashqariga harakatlanish parametrlarini aniqlash uchun foydalidir. Ushbu talab ishlab chiqarish sanoatida keng tarqalgan emas. Biroq, tibbiyot sohasida bu juda dolzarbdir. Masalan, yurak qopqog'i yaqinida teskari oqim paydo bo'lishi mumkin.
Yansıtılan signal quyidagicha ifodalanishi mumkin:
(3.1)
qaerda A men - chastotali transmitterdan aks ettirilgan signalning amplitudasi w 0 ; F j - qabul qiluvchiga qarab harakatlanuvchi sochilgan narsalardan olingan aks ettirilgan signal amplitudasi; IN ga - teskari yo'nalishda harakatlanadigan zarrachalardan aks etgan signal amplitudasi. Amalda aks ettirilgan signal uzluksiz bo'ladi, ammo yuqorida tavsiflangan FFT vakolatxonasida alohida spektral chiziqlar olinadi. Kerakli chastotani siljitish sharti bilan chastotani o'zgartiradigan komponentlarni qabul qilish nisbatan to'g'ri. Chastotani yuqoriga yoki pastga siljishini aniqlash uchun signalni batafsilroq ishlash talab etiladi. Nippa va boshq. (1975) buning uchun bir nechta usullarni taklif qilishgan, ular quyida muhokama qilinadi. 10 MGts uchun 0,9 * 10 -2 dan 9 * 10 -2 m · s -1 gacha bo'lgan oqim tezligida chastota siljishi 100 Gts dan 10 kHz gacha bo'ladi. 3.1-rasmda ko'rsatilgan oldinga va teskari oqimlarning spektri, o'lchov uchun mos bo'lmasa ham, jarayonning mohiyatini aks ettiradi.
1) To'g'ridan-to'g'ri filtrlash yordamida ajratish
Kiritilgan spektrni oddiy filtrlash mos echim deb taxmin qilish mumkin. 10 MGts da aks ettirilgan signal komponentlarining chastotasi 10.0001 dan 10.001 MGts dan 9.9999 dan 9.99 MGts gacha bo'ladi. Biroq, Nippa va boshqalarning ta'kidlashicha, 10 MGts dan 100001 MGts gacha chastotalarni 40 dB ga bo'lish, filtrlardan foydalanishda, ayniqsa qiziqish tezligi o'zgarganda, echimsiz muammo hisoblanadi.
Shakl 3.1 - Oldinga va teskari oqimlar uchun aks ettirilgan spektr
2) Chastotani almashtirish
Dopler spektrining pastga siljishi filtrga talablar unchalik qattiq emasligini anglatadi. Chastotani almashtirish telekommunikatsiyalarda keng tarqalgan protsedura hisoblanadi. Masalan, Buyuk Britaniyadagi kompozitsion stereo va yuqori chastotali FM eshittirishlari transmitterning chastota diapazonidan foydalanishni yaxshilash uchun chastota siljishidan foydalanadi.
Chastotani almashtirishga yana ko'paytirish protsedurasi yordamida erishish mumkin. Bu erda qo'llaniladigan protsedura radio muhandislari tomonidan heterodinlanish deb ataladi. Chastotani w t, bu uzatish chastotasi bilan bog'liq, ammo undan biroz pastroq, aks ettirilgan signal bilan ko'paytiriladi. Bu holatda, odatdagidek, chastotalar farqi va yig'indisi bilan ikkita komponent olinadi. Ko'paytirish uchun ishlatiladigan chastota w t , shunday bo'lishi kerakki, chastota farqi komponenti aks ettirilgan signal o'tkazuvchanligini chastota spektrining pastki qismidagi mos diapazonga qo'yadi.
Shakl 3.2 - Oldinga va teskari oqimlar uchun aks ettirilgan spektr
Yaratish uchun w t fazali sinxronizatsiya tizimidan foydalanishingiz mumkin. Keling, qiymatni ifoda etamiz w t quyida bayon qilinganidek:
(3.2)
bu erda sobit past chastotali osilator tomonidan ishlab chiqariladi. Sifatida w t dan tortib olingan w 0, drift yo'q w 0 tiklangan signalning siljishiga olib kelmaydi. Bu aniq w het kutilgan eng yuqori Doppler chastotasidan yuqori bo'lishi kerak.
Yuqori chastotani tushirgandan so'ng, bu erda ikkita spektrli diapazon bo'ladi,
va spektr chizig'i w het.
Keyinchalik, juda qattiq chiziqli filtrni olib tashlash uchun foydalanish mumkin w het, ammo zamonaviy texnik yondashuv bilan protsessorni qayta ishlash analog texnologiyalardan afzalroq. FFT spektrni to'g'ridan-to'g'ri hisoblash imkonini beradi va hisobga olmaydi w het.
3) fazali aylanish
Oldingi ikkita usulda ishlab chiqilgan talablar tufayli, Nipp va boshq. (1975) tomonidan qog'ozning asosiy qismi fazani almashtirish tizimiga bag'ishlangan. Ushbu tizimning texnikasi telekommunikatsiya muhandisligida ishlatiladigan 3.3-rasmda ko'rsatilgandek, faz-kvadratsiyani aniqlashga o'xshaydi. U quyida ko'rsatilganidek, fazani to'liq 90 ° ga siljitadigan ikkita elementni o'z ichiga oladi.
Shakl 3.3 - Faz-kvadratsiyani aniqlash
Qulaylik uchun (3.1) ifodadan aks ettirilgan spektrning alohida tezlik komponentidan foydalaniladi:
(3.3)
Yansıtılan signalni faza o'zgargan uzatish chastotasiga ko'paytirib, biz quyidagilarni olamiz:
(3.4)
Trigonometrik identifikatsiyadan va shahar komponentining yuqori chastotali filtrlashdan quyidagilar foydalaniladi:
(3.5)
yoki
(3.6)
Ammo signal Va yana 90 ° ga siljiydi va (3.6) formulasi quyidagicha ifodalanadi
(3.7)
Soddalashtirilganidan so'ng biz quyidagi iboraga kelamiz:
(3.8)
Shunga ko'ra, aks ettirilgan signalni uzatish chastotasi bilan ko'paytirish
Dcos w 0 t olib keladi
(3.9)
Soddalashtirish va filtrlashdan so'ng, ifoda qisqartiriladi
(3.10)
Keyin chiqish signallari:
(3.11) (3.12)
Tizimning normal ishlashi uchun ikkita zarur shartni tuzaylik:
Y (3,11) va (3,12) ifodalardagi yig'ish va ayirboshlash protseduralarining to'g'riligi uchun Y "A va Y" B signallaridagi DB amplitudalari mutlaq qiymatda bir xil bo'lishi kerak. Shunga o'xshash talab DF amplitudalariga ham tegishli. Bu tizimda joylashgan signal kuchaytirgichi uchun ba'zi sozlash parametrlarini talab qiladi. Nipp va boshq. (1979) tomonidan ishlab chiqilgan tizimdagi signal 0,2 dB dan kam farq qiladi.
Ikkala 90 graduslik faza o'tkazgichlari butun chastota diapazonida yaxshi ishlashi kerak. Yuqori chastotali o'zgarishlar o'tkazgichning tarqalish chastotasi nisbatan past, shuning uchun dizaynga unchalik talabchan emas. Ikkinchi past chastotali o'zgarishlar o'tkazgich keng doirani qamrab oladi. Nipp va boshq. (1975) ma'lumotlariga ko'ra, ularning tizimida dizayn sakkiz qutbli bo'lgan. 50Hz dan 7,5 kHz gacha bo'lgan butun diapazonda 90 ° ± 0,6 ° atrofida aylanadigan tranzistorli filtr. Dickey (1975) tomonidan nashr etilgan ushbu sxemada 100 Gts dan 10 kHz gacha bo'lgan diapazonda 90 graduslik o'zgarishlar o'zgarishi uchun operatsion kuchaytirgichlardan foydalaniladi.
Raqamli qurilmalarning afzalliklari tufayli zamonaviy dizaynda tizimning past chastotali qismi: filtrlash, o'zgarishlar siljishi, qo'shish va olib tashlash raqamli ravishda amalga oshiriladi. Raqamli tizimlar dizayni uchun ancha istiqbolli va ishlashda juda barqaror, chunki parametrlar yoshi va harorati o'zgarib ketadigan analog tizimlardan farqli o'laroq, tizim tarkibiy qismlarining qiymatiga bog'liq emas.
3.2 Qon oqimini o'lchash
Qon oqimining tezligini o'lchash bir qator tibbiyot sohalarida muhim ahamiyatga ega. Shunga qaramay, ushbu tezlikni to'g'ridan-to'g'ri usul bilan o'lchash qiyin. Oqim tezligi haqida ma'lumot foydali bo'lgan ba'zi tibbiy sohalar quyida keltirilgan.
Yurakning parametrlarini baholash uchun qon oqimining tezligini bilish talab qilinadi. Hozirgi vaqtda suyultirish usuli qo'llanilmoqda. Arteriyaga sovuq suv quyiladi va o'rtacha harorat o'zgaradi, bu bilan qonning suyultirish darajasini va shu bilan uning hajmini hisoblash mumkin. Ko'rinib turibdiki, har qanday invaziv protsedura singari, bu ham noqulaylikni keltirib chiqaradi va bundan tashqari, bemor uchun xavf tug'dirmaydi.
Xomilaning ichki organlarini kislorod bilan ta'minlashni o'rganish uchun kindik ichakchasidagi o'tkazuvchanlikni aniqlash kerak. Kindik ichakchasidagi shikastlanish onadagi bosimni oshiradi. Yuqori qon bosimi preeklampsiya deb ataladigan kasallikning belgisidir va ona va bola uchun xavfli bo'lishi mumkin. Ultratovush yordamida tezlikni tarkibiy qismlarini aniqlash mumkin, ammo oqim tezligining to'liq qiymati emas.
Volumetrik oqim tezligi talab qilinmaydigan qon oqimini o'lchashning ba'zi joylari, lekin faqat tezlik profilidagi o'zgarishlarning alohida ko'rsatkichlari kerak.
- Qon pıhtısından kelib chiqqan qisman to'siq, obstruktsiya yaqinidagi oqim tezligini oshirishi mumkin. Oddiy shaklda, qon pıhtısının o'rnini aniqlash uchun audio chastotasi chiqishi bilan ko'chma ultratovush uzatgichidan foydalanish mumkin.
O'smaning o'sishi o'sishni qo'llab-quvvatlash uchun o'simta ichidagi qon tomir tizimi rivojlanishi kerak bo'lgan bosqich bilan belgilanadi. Uells va boshq. (1977) signalning Dopller siljishi to'g'risida, ko'krak bezi saratoni ichidagi mikrosirkulyasiyalardan ko'payib borishi haqida maqola chop etdi. Shishdagi yangi tomirlarning tuzilishi odatdagi to'qimalardan farq qiladi, diametri ancha kattaroq, devorlari ingichka va siqish elementlari etishmaydi. Bern va boshq., (1982) xabar berishicha, ko'krak qafasi o'smasi yaqinidagi va ichidagi qon oqimidan spektrning Dopller siljishi boshqa xarakterga ega va bundan foydali diagnostika protsedurasini ishlab chiqish uchun foydalanish mumkin.
Ultrasonik ko'rish tizimlari endi juda yaxshi rivojlangan. Dupleks tizimlar nafaqat tasvirni ko'paytiradi, balki monitorda ko'rsatilgan tasvir ustiga kursorni ustiga qo'yish orqali tanlangan joyda tasvirdagi Dopler o'lchovini ham aks ettirishi mumkin. Ba'zi dupleks tizimlar tasvirni rang bilan kodlaydi, shunda Dopler aniqlangan oqim boshqa monoxrom tasvirlarda qizil yoki ko'k ranglarda ko'rinadi. Bundan tashqari, yashil rang signal varianti uchun funktsiya sifatida ishlatilishi mumkin. Shu tarzda, klinisyenlar oqimning namunalar joyidan yoki oqimning qaerga oqib o'tayotganini ko'rishlari mumkin va agar turbulentlik yashil rangda ko'rsatilgan bo'lsa, qizil va ko'k ranglarning aralashmasi navbati bilan sariq yoki ko'k soyalarni beradi.
Murakkab dupleks tizimlar bilan, oqim tezligini ishonchli baholash idishning diametrini o'lchash va o'rtacha oqim tezligini Dopler smenasi asosida o'lchash orqali mumkin deb o'ylash mumkin. Afsuski, aks ettirilgan signaldan o'rtacha tezlikni ishonchli baholash muammolaridan tashqari, yuqorida aytib o'tilganidek, yana bir qator muammolar mavjud:
- kemalar yumaloq bo'lmasligi mumkin;
- idishning diametri sistol va diastol bo'ylab o'zgarishi mumkin;
- yurak sikli davomida oqim rejimining turi o'zgarishi mumkin, shuning uchun o'rtacha tezlikni baholash noto'g'ri bo'lishi mumkin;
- Yurak sikli davomida o'rtacha tasavvurlar va o'rtacha tezlikni baholash o'rtacha oqim tezligini to'g'ri o'lchashga imkon bermaydi, chunki ikkalasi ham chiziqli emas. O'rtacha tezlikni va tasavvurlarni bir vaqtning o'zida o'lchash urinishlari signallarni qayta ishlash cheklovlari tufayli qiyin kechadi.
Ko'pgina zamonaviy dupleks tizimlarda qon oqimining qiymatlarini hisoblash algoritmlari mavjud va diametri 4 dan 8 mm gacha bo'lgan kemalarda tegishli taxminlarni olish mumkin (Ivane va boshq. 1989).
Boshqa tomondan, ba'zi oqimlarning taxminlari mashhurlikka erishdi va tibbiy maqsadlar uchun mos ravishda amalga oshirilishi mumkin. Maksimal chastotali ofsetni o'lchash nisbatan sodda usul bo'lib, oqim anormalliklari haqidagi tushunchalar uchun foydali bo'lishi mumkin. 3.4-rasmda faqat oldinga siljish uchun berilgan bitta yurak siklida mumkin bo'lgan o'zgarishlar turi ko'rsatilgan. Mo va boshq. (1988) maksimal chastotani baholashning turli usullarini taqqoslashadi.
Garchi palapartishlik xaritasi ba'zan tadqiqotlarda qo'llanilsa-da, aksariyat zamonaviy Dopler qon oqimlari tahlillari vertikal yo'naltirilgan ramkalar natijasida FFT spektrini namoyish etadi. Oddiy ramkaning joylashishi shakl. 3.4. Ushbu tasvirlar monitorda surma shaklida olinadi va sonogrammalarga mos keladi. Intensivlik haqida ma'lumot z o'qida joylashgan (rasmdan tashqarida) va ushbu turdagi tahlilda rang kodi sifatida ko'rsatilgan.
To'plangan ma'lumotlarni tushunish tanib olish tizimlarining vazifasiga aylanadi. O'tgan yillar davomida kelajakdagi axborotni qazib olish jarayonini avtomatlashtirish uchun ko'plab algoritmlar ixtiro qilindi. Quyidagi o'lchov parametrlari mavjud:
- iste'mol S/ D.;
- dalgalanma indeksi: