基于多普勒原理的血流速度計設(shè)計
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2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
利用多普勒效應(yīng)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(dāng)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(jìn)行處理，包括放大、整形、音頻輸出、單片機(jī)進(jìn)行頻率計數(shù)，在這之后單片機(jī)對血流的信號和其他的擴(kuò)展模塊輸入的信號進(jìn)行綜合，把結(jié)果通過串口通信送入到上位機(jī)中，其整體的框圖如圖2所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/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(jìn)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(yīng)進(jìn)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(jī)進(jìn)行頻率統(tǒng)計必須先進(jìn)行處理，首先要對微弱的多普勒頻移信號進(jìn)行功率放大，之后分為兩部分，一部分送入揚(yáng)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(yáng)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(jìn)行轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖，方波接入單片機(jī)，單片機(jī)對頻移信號進(jìn)行頻率記數(shù)，得到頻移△f，在這之后單片機(jī)通過串行通信，即單片機(jī)要和上位機(jī)通過串口進(jìn)行通信，必須有串口通信電路。單片機(jī)把計算的多普勒頻移信號的頻率送到上位機(jī)，上位機(jī)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(shè)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(xì)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(jìn)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(qiáng)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(dāng)發(fā)射超聲波遇到紅細(xì)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。
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