Представим кровеносный сосуд. на некотором участке которого необходимо определить скорость движения крови vкр (рис.11). От источника ультразвука на сосуд направляется пучок ультразвуковых волн с частотой n ист . На некотором движущемся со скоростью vкр объеме крови происходит отражение ультразвуковых волн в различных направлениях, в том числе, и в направлении на приёмник ультразвука. Таким образом, этот объем крови становится движущимся источником ультразвука. Это значит, что в соответствии с эффектом Доплера, частота волн, регистрируемых приемником n пр ,будет отличаться от частоты исходного ультразвука. Разница частот зависит от скорости крови:
n пр - n ист = D n = f (vкр).
После соответствующей калибровки, по измеренному частотному сдвигу можно определить линейную скорость движения крови.
Отметим достоинства этого метода. Прежде всего, он является неинвазивным - измерения проводятся без нарушения целостности сосуда. Если площадь поперечного сечения считать известной, то рассмотренным методом можно определить и объемную скорость кровотока.
Существенно, что при измерениях нет необходимости определять интенсивность отраженного кровью ультразвука, которая зависти от многих факторов, в том числе, и совершенно случайных. Необходимо измерить лишь разницу частот D n, что современная измерительная техника позволяет выполнить с высокой точностью.
Контрольное задание
1. Написать уравнение гармонического колебания, если амплитуда ускорения 50 см/с2, частота колебания 0,5 Гц, смещение точки от положения равновесия в начальный момент времени 25 см. Найти амплитуду скорости.
2. За 10с амплитуда колебаний уменьшилась в 2,7 раза. Найти коэффициент затухания колебаний.
3. Амплитуда затухающих колебаний уменьшается в 10 раз за 100 полных колебаний. Определить логарифмический декремент и коэффициент затухания.
4. Коэффициент затухания колебаний равен 4 с-1 , а логарифмический декремент затухания равен 2. Чему равна собственная частота колебаний (когда затухание отсутствует)?
5. Когда человек работает с инструментом, головка которого вибрирует с низкими частотами (порядка 10 Гц), то амплитуда колебаний, измеренная, например, на локте, может значительно превышать амплитуду вибрации самого инструмента. Объясните это явление.
6. Чем отличаются выражения для смещения частиц в механической волне и при механических колебаниях?
7. От чего зависит энергия волны? Что такое поток энергии и интенсивность волны?
8. Что такое гармонический спектр сложного периодического процесса? Как соотносятся частоты его отдельных гармонических составляющих?