多普勒流量测量概述-信号解调方法等

2013-12-22 20:10:29来源: 互联网 关键字:多普勒  流量测量

1.2.2多普勒信号解调方法

  CW Doppler流量测量换能器接收到的信号可认为是多个多普勒频移成份的叠加,表述为:

  

  式中ai为频移分量幅值,Ωi为频移分量的频率,φi为频移分量的初始相位,s1(t)为经管壁、衬里等非运动介质耦合到接收探头的信号。

  多普勒信号解调的目的在于提取频移信息,理想的解调应当取得正比于

  

  的输出。目前常用的解调方法有振幅检波、鉴频、鉴相及乘法器检波等四种,但由于s(t)受多普勒频移成分的非线性调制,振幅检波、鉴相检波两种解调方式将产生失真,鉴频检波输出的电压幅值中将包含与频移Ωi成正比的量,也不可取。乘法器检波用参考信号cosω0t与接收信号s(t)相乘,再用低通滤波器滤除高频分量,得到输出:

  

  这种方法得到的输出没有引起失真,因此在传统的工业管道超声多普勒流量计中得到了广泛的使用。

  1.2.3流速方向信息提取

  现有工业管道超声多普勒流量计均不能判断流速的方向,在医学血流测量领域,流速方向信息的提取主要有时域法、频域法和相域法,分别介绍如下:

  (1)时域法

  基本原理是将接收到的超声多普勒信号s(t)同时送入两个乘法器,分别与有一定相位差β0的两个同频信号cosωot和cos(ω0t +β0)相乘,再低通滤波除去高频分量,于是得到第一路的输出为:

  

  第二路的输出为:

  

  若血流方向为正,则Ωi》0 ,第一路输出的相位超前第二路输出的相位;若血流方向为负,则Ωi《0,第二路输出的相位超前第一路输出的相位。因此比较两路输出在时间上的先后就可以检测出血流的方向信息。

(2)频域法

  超声波经血流散射后,其频谱位于发射频率ω0的两侧。血流方向为正时,回波信号频率高于ω0,成为上边带;血流方向为负时,回波信号频率低于ω0,成为下边带。频域法方向检测的关键是制作性能优良的高频上、下边带滤波器分离频谱的上下边带,使得正、反向血流信号分别在两个通道中输出

  (3)相域法

  假设超声多普勒回波信号表示为:

  

  式中脚标p,n分别表示正向和反向血流。

  相域法分离正、反向血流信号的框图如图1-4所示。

  相域法分离正、反向血流信号的框图

  用两个同频正弦正交信号对输入信号进行解调,并低通滤波除去高频分量后得到:

  

  经过两个全通移相网络,得到:

  

  正向输出为:

  

  反向输出:

  

  这样就完成了正、反向血流信号的检测和分离。相域法需要保证两路通道中低通滤波器和移相网络增益的严格对称,实现起来比较复杂。

关键字:多普勒  流量测量

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/1222/article_22220.html
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