Доплеровский ультразвуковой локатор

 

1. ДОПЛЕРОВСКИЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЛОКАТОР, содержащий генератор высокой частоты, подключенные к его выходу резонансный колебательньй контур и последовательно соединенные балластный резистор, первый детектор , первый усилитель, последовательно соединенные высокочастотньй фазовращатель , второй детектор, второй усилитель, а также электромеханический преобразователь, включенный .между входом первого детектора и общей шиной, и фазоинвертирующий элемент, индуктивно связанный с резонансным контуром и подключенньй к первому и второму входам высокочастотного фазовращателя, о т ли ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьшения чувствительности локатора при одновременной регистрации скорости и направления движения, в него введены компенсирующая обмотка, включенная между входом первого детектора и третьим входом высокочастотного фазовращателя , последовательно совдиненюле с выходом первого усилителя первый триггер Шмитта, первый ждутдий мультивибратор, первый элемент И, pS-триггер, второй элемент И, первый ключ, общая нагрузка, интегратор, последовательно соединенные с выходом второго усилителя второй триггер Шмитта, третий элемент И, выкод которого соединен с вторым входом RSтриггера , последовательно соединенные второй ждущий мультивибратор, четвертый элемент И, второй ключ, вьрсод которого соединен с вторым входом общей нагрузки, а также стрелочный индикатор, источник питания, калибратор , звуковой индикатор и инвертор, причем вход последнего соединен с выходом второго триггера Шьдатта, а й . выход - с вторым входом первого эле (Л мента И, второй вход второго элемента И подключён к выходу второго ждущего мультивибратора, вход которого соединен с первым входом первого и вторым входом третьего элемента И, второй выход RS -триггера соединен с вторым входом четвертого элемента И, первый и второй выхода иса точника питания подключены к вторым 9) входам первого и второго ключей, ч1 стрелочный индикатор соединен с вы ходом общей нагрузки, звуковой индикатор - с выходом первого усилителя , а первш и второй выходы калибратора - с входами первого и второго усилителей. 2. Локатор по п. 1, отличающм и с я тем, что, с целью ускорения поиска кровеносных сосудов и обеспечения слухового контроля в процессе измерений, звуковой янщпкатор содержит последовательно соединенные усилитель мощности и громкоговоритель , причем вход усилителя

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН, А (l9) () 1) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2,1) 3411307/28-13 (22) 17.03.82 (46) 15.07.85. Бюл. N 26 (72) Ю.M.Áàëà, Ю.Н. Гусев и П.M.Çüïñoâ (71) Воронежский государственный медицинский институт им. Н.Н.Бурденко (53) 615.47(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 305878, кл. А 61 В 5/02, 1970..

2. Авторское свидетельство СССР

))» 492270, кл. А 61 В 5/02, 1975. (54) (57) 1. ДОПЛЕРОВСКИЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЛОКАТОР, содержащий генератор высокой частоты, подключенные к его выходу резонансный колебательный. контур и последовательно соединенные балластный резистор, первый детектор, первый усилитель, последовательно соединенные высокочастотный фазоврацатель, второй детектор, второй усилитель, а также электромеханический преобразователь, включенный,между входом первого детектора и общей шиной, и фазоинвертирующий элемент, индуктивно связанный с резонансным контуром и подключенный к первому и второму входам высокочастотного фазовращателя, о т л и ч а ю ц и йс я тем, что, с целью повышения чувствительности локатора при одновременной регистрации скорости и направления движения, в него введены компенсируюцая обмотка, включенная между входом первого детектора и третьим входом высокочастотного фазоврацателя, последовательно соединенные с выходом первого усилителя первый триггер Питта, первый ждущий мультивибратор, первый элемент И, 4(5)) А 61 B 10/00 // A 61 В 5/02

С» 01 S 15/00

pS-триггер, второй элемент И, первый ключ, обцая нагрузка, интегратор, последовательно соединенные с выходом второго усилителя второй триггер ймитта, третий элемент И, выход которого соединен с вторым входом Rgтриггера, последовательно соединенные второй ждуций мультивибратор, четвертый элемент И, второй ключ, выход которого соединен с вторым входом общей нагрузки, а также стрелочный индикатор, источник питания, калибратор, звуковой индикатор и инвертор, причем вход последнего соединен с выходом второго триггера Шмитта, а выход — с вторым входом первого элемента И, второй вход второго элемента И подключен к выходу второго ждущего мультивибратора, вход которо- С ,, ro соединен с первым входом первого и вторым входом третьего элемента

И, второй выход RS -триггера соединен с вторым входом четвертого элемента И, первый и второй выходы источника питания подключены к вторым входам первого и второго ключей, стрелочный индикатор соединен с выходом обцей нагрузки, звуковой индикатор — с выходом первого усилителя, а первый и второй выходы калибратора — с входами первого и второго усилителей.

2. Локатор по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уско- Ф рения поиска кровеносных сосудов и обеспечения слухового контроля в процессе измерений, звуковой индикатор содержит последовательно соединенные усилитель мощности и громкоговоритель, причем вход усилителя

1166790 мощности подключен к выходу первого кочастотный фазоврацатель, сдвоенный усилителя. переключатель, второй вход которого

3. Локатор по п. 1, о т л и ч а — соединен с вторым выходом низкочасю ц и и с я тем, что, калибратор тотного фазоврацателя, а первый и содержит последовательно соединен- второй выходы являются первым и втоные низкочастотный генератор, ниэ- рым выходами калибратора.

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к измерителям скорости с выделением направления движения.

Известно устройство для исследова- 5 ния сердечно-сосудистой системы, содержацее генератор высокой частоты, подключенный к его выходу резонансный колебательный контур и через балластный резистор электромехани- 10 ческий преобразователь, а также индуктивно связанную с резонансным контуром компенсирующую обомотку, включенную между электромеханическим преобразователем и последовательно 15 соединенными детектором и усилителем (1).

Однако данное устройотво с одним электромеханическим преобразователем, работаюцим одновременно в режиме 20 излучения и приема непрерывных ульт- . развуковых колебаний, регистрирует только скорость и не позволяет выделять направление движения.

Наиболее близким по технической 25 суцности к .данному является доплеровский ультразвуковой локатор, содержащий генератор высокой частоты, подключенные к его выходу резонансны колебательный контур и последовательно соединенные балластный резистор, первый детектор, первый усилитель, последовательно соединенные высокочастотный фазоврацатель, второй. детектор, втоРой усилитель, а также электромеханический преобразователь, включенный между входом первого детектора и обцей шиной, и фазоинвертируюций элемент, индуктивно связанный с резонансным контуром и под- 40 ключенный к цервому и второму входам высокочастотного фазовращателя (21..

Данное устройство позволяет одновременно регистрировать скорость и

2 направление движения, но имеет низкую чувствительность по управляюцему каналу, а следовательно,.и локатора в целом, так как отсутствует развязка гетеродинных напряжений первого и второго детектора.

Цель изобретения — повышение чувствительности локатора при одновременной регистрации скорости и найравления движения, ускорение поиска кро" веносных сосудов и обеспечение слухового контроля в процессе измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в доплеровский ультразвуковой локатор, содержаций генератор высокой частоты, подключенные к его выходу резонансный колебательный контур и последовательно соединенные балластный резистор, первый детектор, первый усилитель, последовательно соединенные высокочастотный фазовра" щатель, второй детектор, второй усилитель, а также электромеханический преобразователь, включенный между входом первого детектора и обцей шиной, и фазоинвертирующий элемент, индуктивно связанный с резонансным контуром и подключенный к первому и второму входам высокочастотного фазоврацателя, введены компенсируюцая обмотка, индуктнвно связанная с резо нансним колебательным контуром и включенная между входом первого детектора и третьим входом высокочастотного фазоврацателя, последовательно соединенные с выходом первого усилителя первьпi триггер Имитта, первый ждуций мультивибратор, первый элемент И, RS-триггер, второй элемент

И, первый ключ, обцая нагрузка, интегратор, последовательно соединенные с выходом второго усилителя второй триггер Нмитта, третий элемент

И,выход. которого соединен с вторым

3 11667 входом Р5-триггера, последовательно соединенные второй ждуций мульти" вибратор, четвертый элемент И, вто. рой ключ, выход которого соединен с вторым входом общей нагрузки, а так:же стрелочный индикатор, источник

Il питания, калибратор, звуковой индикатор и инвертор, причем вход последнего соединен с выходом второго триггера ймитта, а выход — с вторым 10 входом первого элемента И, второй вход второго элемента И подключен к выходу второго ждущего мультивиб-. ратора, вход которого соединен с ,первым входом первого и вторым вхо- t5 дом третьего элемента И, второй выход QS -триггера соединен с вторым входом четвертого элемента И, первый и второй выходы источника питания подключены к вторым входам перво- 2р го и второго ключей, стрелочный индикатор соединен с выходом обцей нагрузки, звуковой индикатор — с выходом первого усилителя, а первый и второй выходы калибратора — с 25 входами первого и второго усилителей.

Звуковой индикатор содержит последовательно соединенные усилитель мощности и громкоговоритель, причем вход усилителя мощности подключен к выходу первого усилителя.

Калибратор содержит последовательно соединенные низкочастотный генератор, низкочастотный фазовращатель, сдвоенный переключатель, второй вход которого соединен с вторым выходом низкочастотного фазоврацателя, а первый и второй выходы являются первым и вторым выходами калибратора.

На чертеже изображена функцио- 40 нальная схема локатора.

Доплеровский ультразвуковой лока.тор содержит генератор 1 высокой частоты, подключенные к его выходу резонансный колебательный контур 2 45 и последовательно соединенные балластный резистор 3, первый детектор

4, первый усилитель 5, последова.тельно соединенные высокочастотный фазоврацатель 6, второй детектор 7, gp второй усилитель 8, электромеханический преобразователь 9, включенный между входом первого детектора 4 и общей ниной, и фазоинвертирующий элемент 10, индуктивно связанный с у резонансным. контуром 2 и подключенный к первому и второму входам высокочастотного фазоврацателя 6, койпен90 4 сирующую обмотку 11, индуктивно связанную с резонансным колебательным контуром 2 и включенную между входом первого детектора 4 и вторым выходом высокочастотного фазовращателя 6.

Последовательно соединенные с выходом первого усилителя 5 первый триггер Имитта 12, первый ждущий мультивибратор 13, первый элемент 14 И, Вз-триггер 15, второй элемент 16 И, первый ключ 17, обцая нагрузка 18, интегратор 19. Последовательно соединенные с выходом второго усилителя

8 второй триггер Шмитта 20, третий

I элемент 21 И, выход которого соединен с вторым входом RS-триггера 15.

Последовательно соединенные второй ждущий мультивибратор 22, четвертый элемент 23 И, второй ключ 24, выход которого соединен с вторым входом обцей нагрузки, а также стрелочный индикатор 25, источник 26 питания, калибратор 27, звуковой индикатор

28 и инвертор 29, причем вход последнего соединен с выходом второго триггера Имитта 20, а выход — с вторым входом первого элемента 14 И. Второй вход второго элемента 16 И подключен к выходу второго идущего мультивиб ратора 22, вход которого соединен с первым входом первого и вторым входом третьего элемента 21 И. Второй выход Р5 -триггера 15 соединен с вторым входом четвертого элемента

23 И. Первый и второй выходы источника питания 26 подключены к вторым входам соответственно первого ключа

17 и второго ключа 24, стрелочный индикатор 25 соединен с выходом об-, щей нагрузки 18, звуковой индикатор 28 с вьмодом первого усилителя 5.

Первый и второй выходы калибратора 27 подключены соответственно к входам первого усилителя 5 и второго усилителя 8. Звуковой индикатор 28 . содержит последовательно соединенные усилитель моцности 30 и громкоговоритель 31, причем вход усилителя мощности подключен к выходу первого усилителя. Калибратор 27 содержит последовательно соединенные низкочастотный генератор 32, низкочастотный фазовращатель 33, сдвоенный пе,реключатель 34, второй вход которого соединен с вторым выходом низкочастотного фазоврацателя 33, а первый и второй выходы являются первым и вторым выходами калибратора 27.! 166790

Доплеровский ультразвуковой локатор работает следующим образом.

С выходного резонансного контура

2 генератора 1 через балластный резистор 3 высокочастотное напряжение S поступает на вход первого детектора

4 и электромеханический преобразователь 9. Это напряжение является гетеродинным для первого детектора 4 и возбуждающим для электромеханического преобразователя 9. Излученная волна направляется на объект (поток жидкости, кровь), отражается от него и воспринимается электромеханическим преобразователем 9. На выходе перво- 15 го детектора 4 вьщеляется сигнал с доплеровской частотой, равной разности частот гетеродинного и отраженного сигналов. Этот сигнал является опорным. С выходного резонансного контура 2 через фазоинвертирующий элемент 10 напряжение подается на. высокочастотный фазовращатель 6 с низким выходным сопротивлением. Выходное напряжение фаэовращателя 6, являющееся гетеродинным для второго. детектора 7, сдвинуто по фазе на

90 по сравнению с гетеродинным напряжением первого детектора 4. На вход второго детектора 7 через ком- 30 пенсирующую обмотку 11 подаются сигналы с электромеханического преобразователя 9. Гетеродинное напряжение первого детектора 4 компенсируется на входе второго детектора

7 за счет компенсирующей обмотки 11,а отраженный сигнал проходит без ослабления, так как имеет фазу, отличающуюся от фазы гетеродинного нап.ряжения первого детектора 4. На вы- 40 ходе второго детектора 7 выделяется доплеровский сигнал — управляющий, сдвинутый по фазе на 90 по сравнению с опорным сигналом и равный ему по амплитуде. 45

С выхода усилителя 5 доплеровский сигнал подается на вход первого триггера 12 Шмитта, который преобразует доплеровский сигнал в импульсы прямоугольной формы. Аналогично работает второй триггер 20 Шмитта.

Импульсы опорного сигнала опережают импульсы управляющего при движении объекта локации к электромеханическому преобразователю 9. Передним фрон- зз том импульсы с первого триггера 12

Шмитта запускают первый ждущий мультивибратор 13, длительность импульсов которого выбирается минимальной, достаточной для того, чтобы управлять работой RS -триггера 15 и запускать второй ждущий мультивибратор

22. На выходе первого элемента 14 И появляются импульсы отрицательной полярности, которые устанавливают

RS-триггер 15 в положение, когда на первом QFo выходе появлявтся потенциал, а на втором "0". RS -триггер

15 управляет работой второго и чет- вертого элементов 16, 23 И.

Частота следования импульсов второго ждущего мультивибратора 22 равна частоте доплеровского сигнала, а длительность импульсов определяет величину выходного напряжения локатора. Эти импульсы проходят через второй элемент 16 И и поступают на вход первого ключа 17, который питается от первого (положительного) выхода источника питания 26. На выходе обцей нагрузки 18 появляются импульсы положительной полярности частотой, равной частоте доплеровс кого сигнала, и длительностью, равной длительности импульсов второго ждущего мультивибратора 22. Эти импульсы подаются на стрелочный инди.— катор 25 с нулем посередине и отклоняют его стрелку в положительном направлении. Импульсы с общей нагрузки 18 поступают также на интегратор 19, с выхода которого снимается положительное напряжение, пропорциональное частоте доплеровского. сигнала, а следовательно, скорости движения лоцируемого объекта. Анало гична работа локатора при движении объекта от электромеханического преобразователя 9 ° В этом случае импульсы с второго ..ждущего мультивибратора 22 проходят через четвертый элемент 23 И на вход ключа 24, который питается от второго (отрицательного) выхода источника питания 26. На выходе общей нагрузки

18 появляются отрицательные импульсы, а на выходе интегратора 19 - отрицательное напряжение. Manas длительность импульсов первого ждущего мультивибратора 13 позволяет уменьшить требования к каскадам, выделяющим доплеровский сигнал, и к работе триггеров 12, 20.Нмитта, так как обеспечивает выделение направления движения уже при сдвиге фаз,. превышаюцем длительность импульса пер7 1166 вого ждущего мультивибратора 13, между опорным и управляющим доплеровски ми сигналами. Применение первого ждущего мультивибратора 13 дает возможность иметь длительность импульсов 5 второго ждущего мультивибратора 22 больше полупернода доплеровского сигнала. Это позволяет увеличить выходное напряжение локатора при заданном напряжении источника пита- 1О иия. Применение одного второго ждущего мультивибратора 22, длительность импульсов которого определяет выходное напряжение, позволяет повысить точность измерения скорости 15 одного направления потока жидкости

go отношению к другому при различных дестабилиэируницих факторах. Длительность его импульсов выбирается меньше длительности периода максимальной 20 доплеровской частоты эа вычетом длительности импульсов первого ждущего мультивибратора 13, т.е. определяется максимальной доплеровской частотой и максимальной скоростью крово- 25 тока.

Калибровка записи скорости кровотока на регистрирующем устройстве осуществляется следующим образом.

790 8

Низкочастотный генератор 32 вырабатывает сигнал с частотой, равной частоте доплеровского сигнала, пропорцио- нальной скорости кровотока. Этот сигнал подается на низкочастотный фазовращатель 33, с выходов которого снимаются сигналы, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 90

Эти сигналы подаются через сдвоенный переключатель 30 на выходы усилителей 5 и 8. На выходе интегратора 19 в зависимости от положения сдвоенного переключателя 34 появляется постоянное напряжение положительной или отрицательной полярности, амплитуда которого соответствует определенной скорости кровотока.

Данное устройство позволит более чем на порядок повысить чувствительность доплеровского ультразвукового локатора по сравнению с прототипом,. что дает воэможность с использованием одного электромеханического преобразователя одновременно регистрировать скорость и направление не только лоцируемого органа в биообъекте (сердечной мышцы), но и кровотока как непосредственно с поверхности кровеносных сосудов, так и чрескожно.

1166790

Тираж 722 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам-изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4353/6

4mmasr IIIIII Патент", r. Ужгород, . Ул. Проектная, 4

Составитель Б.Фигурин

Редактор О.Колесникова Техред И.Асталощ Корректор А.Зимокосов