[发明专利]一种单通道乘法器解调的超声多普勒血流速度测量方法

说明书

技术领域

本发明属于医学超声应用领域，利用单通道乘法器和频差概念，实现多普勒的人体血管中血流速度测量。

背景技术

当声波波源运动时，测量到的频率较波源实际发出的频率有一定的变化，波源运动方向及速度决定频移的大小，这种现象叫做多普勒效应。利用多普勒效应可以测量运动物体的速度，而超声多普勒血流测量就是利用多普勒效应测量血管中红细胞的运动速度。

现有的多普勒血流测量系统多采用正交解调的方式得出超声回波信号中和速度有关的多普勒信号，然后经过计算机处理提取血流的运动信息。为了实现正交解调，需要双通道或两路在电路性能上完全一致的模拟乘法器，以及两个幅度相同相位成九十度的频率为信号载波频率的正弦波信号，否则将严重影响多普勒信号的提取，降低血流速度测量精度。

现有的多普勒血流测量处理过程如下：首先频率为f_c的超声波入射到运动的物体(如血液中的红细胞)上，由于多普勒效应，回波信号中含有频率为f_c+f_d的多普勒信号，当然由于红细胞的速度有一定的分布范围，而且每个红细胞的运动方向不同，f_d不是一个数值，其分布有一定的范围，比如分布在-f_d1≤f_d≤f_d2。

含有多普勒信号的回波信号由超声接收探头接收，经过放大后输入到正交解调模块，正交解调模块的调制输入信号是频率为f_c的正弦和余弦波信号，经滤波后的解调输出为两路信号，一路称为正交分量，另一路称为同相分量。再用两路AD将正交分量和同相分量采样合并为一个复数函数，通过傅里叶变换及其他方法处理就可以得到多普勒频移f_d及血流速度。

从傅里叶变换的性质上可以看出，上述变换实际上利用频移特性，把信号的频谱从f_c平移到了原点附近。由于实信号的频谱是关于原点对称，无法反映小于f_c的多普勒信号，因此必须采用复信号的处理方式。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种单通道乘法器解调的超声多普勒血流速度测量方法，旨在简化现有测量电路的同时提高测量精度和测量速度。

本发明解决技术问题，采用如下技术方案：

本发明单通道乘法器解调的超声多普勒血流速度测量方法，其特点在于：以信号发生器产生中心频率为f_c的正弦波驱动超声发射探头向运动物体发射超声波信号，并被所述运动物体反射，获得含有多普勒频移、且频率为f_c+f_d的回波信号，其中f_d为多普勒频移；所述回波信号被超声接收探头接收，然后作为乘法器的一个输入进入到单通道乘法器；由所述信号发生器产生的中心频率为f_c的正弦波进入频率合成器，产生频率为f_c1的正弦波，作为所述单通道乘法器的另一个输入进入单通道乘法器，其中f_c-f_c1≥f_d，且f_c>f_c1；

所述单通道乘法器的输出信号中包含一个频率为f_c+f_c1+f_d的高频分量、一个频率为f_c-f_c1-f_d的低频分量和一个频率为f_c-f_c1的低频分量；所述单通道乘法器的输出信号通过低通滤波器去除频率为f_c+f_c1+f_d的高频分量，剩余的低频分量送入中心频率为f_c-f_c1的陷波器，通过所述陷波器去除频率为f_c-f_c1的低频分量，所述陷波器的输出信号通过模数转换单元转换为数字信号；

数据处理单元对所述数字信号进行傅里叶变换得到所述数字信号的频谱，然后进行频率坐标轴坐标平移，把频率点f_c-f_c1移到坐标原点，即获得与所述运动物体的运动速度相对应的多普勒信号频谱，从所述多普勒信号频谱中获得f_d。