Доплеровский сдвиг

Допплеровский сдвиг или эффект Допплера определяется как изменение частоты звуковой волны из-за движения отражателя по направлению к объекту или от него, которым в случае ультразвукового исследования является датчик.

Терминология

Когда звук заданной частоты излучается и затем отражается от неподвижного источника, частота возвращающихся звуковых волн будет равна частоте, с которой они были излучены. 

Однако если отражающий источник движется по направлению к излучающему источнику (например, ультразвуковому датчику) или от него, частота принимаемых звуковых волн будет соответственно выше (положительный допплеровский сдвиг) или ниже (отрицательный допплеровский сдвиг) частоты, с которой они были излучены.

• положительный допплеровский сдвиг

  • частота принимаемых звуковых волн > частота излучаемых звуковых волн

  • источник, отражающий звуковые волны, движется по направлению к излучающему источнику

  • отображается при цветовом допплеровском картировании красным цветом

  • спектральная огибающая (при постоянноволновой и импульсноволновой допплерографии) расположена выше базовой линии

• отрицательный допплеровский сдвиг

  • частота принимаемых звуковых волн < частоты испускаемых звуковых волн

  • источник, отражающий звуковые волны, удаляется от источника излучения

  • отображается при цветовом допплеровском картировании синим цветом

  • спектральная огибающая (при постоянноволновой и импульсноволновой допплерографии) расположена ниже базовой линии

Уравнение Допплера

F = 2f_o(v/c)cos(Q)

где:

• F — допплеровский сдвиг частоты

• f_o — частота, излучаемая ультразвуковым датчиком

• v — скорость движущегося отражателя

• c — скорость звука в среде

• Q — угол между ультразвуковым лучом и осью потока

  • также используется греческая буква тета (θ)

Приведённая выше формула Доплера используется потому, что датчик не параллелен оси движущегося объекта.

На величину доплеровского сдвига влияет угол, под которым отражающий источник движется относительно излучающего источника. Это учитывается в уравнении Доплера с помощью параметра «cosine(θ)»; максимальный доплеровский сдвиг наблюдается при относительном движении под доплеровским углом 0 градусов (косинус 0 = 1), а при перпендикулярном движении отражающего источника доплеровский сдвиг не регистрируется (косинус 90 = 0).

История и этимология

Назван в честь австрийского физика Christian Andreas Doppler (1803–1853 гг.).

См. также

• Цветовое доплеровское картирование (УЗИ)

• Спектральный допплер (УЗИ)