人类直接使用超声波?
作为一名严谨的科研工作者,周逸觉得自己的思路已经很开阔了,但还是跟不上牧枫的节奏,以人类的身体构造和组织器官的功能,根本就不具备发出超声波的能力,也没有收集和处理超声波的能力,利用超声波自然也就无从谈起了。
医院所用的b超透视仪,其原理并不复杂,就是利用了超声波能够穿透物体并在碰到障碍后会产生回声的特性,而且不同的障碍物还会产生不同的回声,通过仪器将这些回声收集起来,经过计算机的处理后形成图像,最终显示在屏幕上。
这种方式能够很好地查看和分析物体的内部结构,在医学上,超声波被用于诊断人体内部器官的状态和病变程度,帮助医生迅速确定病因和寻找合适的治疗方案。
当然,这只是b超透视仪的工作原理而已,说起来似乎很容易,但是真正想要实现超声波的回声收集到图像显示的转变过程,中间需要经历的步骤可是一点都不简单。
当b超透视仪的探头获得激励脉冲后,超声波也将随之发射,在这个过程中,探头受到聚焦延迟电路的控制,从而实现声波的声学聚焦,让超声波的能量更为集中,方向也更为精确。
经过一段时间的延迟后,探头开始接受反射回来的回声信号,并将回声信号经过滤波、对数放大等处理,再由dsc电路进行数字变换,将这些回声信号转变为数字信号,并在计算机的控制下进行图像处理,最后和图表形成电路以及测量电路一起合成视频信号,借由显示器形成人们所熟悉的b超影像,也被称为二维黑白超声图像。
有了黑白b超,当然也就有彩超,不过彩超所显示出来的彩色图像,并不是看到了人体内部组织的真正颜色,而是在黑白b超图像的基础上,应用多普勒效应原理增加的伪彩色所形成的图像。
该效应在1842年就被提了出来,主要描述物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化的这一过程,在运动的波源前面,波会被压缩,波长也相应变得较短,因此频率会变得较高,这个现象被称为蓝移,而在运动的波源后面,产生的效应则是恰恰相反,波长变得较长,频率也变得较低,这个现象被称为红移。
波源的速度越高,所产生的效应也就越大,根据这一原理,只要准确观察波所呈现的红、蓝移的程度,就可以计算出波源循着观测方向运动的速度。
为了纪念提出这一效应的奥地利物理学家及数学家克里斯琴?约翰?多普勒,该效应又被称为多普勒效应,原理听起来似乎有些复杂和难以理解,但其实生活中处处都存在着该效应的实际应用。
比如一个非常有趣的现象,就是当一辆警车由远及近地快速驶来时,耳朵听到的声音会变得越来越高,当警车经过身边由近及远,逐渐消失在视线中时,声音又会变得越来越低,这个现象就是典型的多普勒效应。
彩超就是利用了这一效应,当超声波碰到流向远离探头的液体时,回声频率就会逐渐降低,而碰到流向接近探头的液体时,回声频率就会逐渐升高,这时利用计算机伪彩技术对回声信号进行处理,就能判定超声图像中流动液体的方向及流速的大小和性质,最后将其叠加在二维黑白超声图像上,就形成了所谓的彩超图像。
由此可见,无论是黑白b超还是彩超,从探头发出超声波到收集信号进行处理加工,最终形成显示器上能够直观看懂的图像,中间经过的信号处理过程其实非常复杂,涉及到多种不同部件和计算机的配合,就算人类的耳朵能够听到超声波,也难以将回声信号处理成大脑能够看懂的图像。
想要发出超声波并不难,借助小型便携式设备完全有可能做到,甚至想要接收超声波也不成问题,在微电子科技已经非常发达的今天,生
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