多普勒频移信号的处理
处理脉冲多普勒信号,主要方法有过零检测和快速富里叶变换(FFT)两种。
过零检测技术被认为是一种较为简单的频率分析方法,在早期的多普勒血流仪中广泛采用。所谓过零检测,是指测量多普勒频移信号与零线交叉的时间间隔。它的基本原理如图2一22所示。复杂的多普勒频移信号为一类似正弦曲线[图2一22(a)],曲线与零线每交叉次就产生一个过零脉冲[图2一22(b)]。其相邻过零点的时间间隔分别为T1.T2.T3...Tn。过零时间间隔越长,频移就越小;过零时间间隔越短,则频移就越大。每产生一个过零脉冲,在时间间隔直方图(又称TIH)上打一个点[图2一22(c)]。如果定义TIH上每一个点到零线的距离与过零点的时间间隔T,成反比,那么,点到零线的距离直接与多普勒频移成正比,这样,TIH输出就表示了脉冲多普勒信号的频谱显示。由于过零检测只能估测每一时刻多普勒信号的频移大小及其随时间的变化,故只能用于血流定性判别,而不能用于定量分析。因此,现代多普勒超声测量血流信息均采用快速富里叶频谱分析法。
快速富里叶变换((FFT)方法是以微处理机为基础的。用数字计算机对复杂信号进行富里叶变换分析,它的计算时间正比于N2,即要做N2次乘法,N为总的数据点。这种算法要计算N数很大的离散富里叶变换,需要的运算时间很长。1965年,美国人库利发明了一种新的算法,它的计算时间正比于N1og2N,这就大大缩短了计算时间,这种方法称为快速富里叶变换(FFT)。图2一23示意了多普勒信号的FFT处理过程:每10 ms(即每秒100次)对多普勒模拟信号取样一次,经过模一数转换(A/D),转变为一组二进制的数字信号,由FFT把信号分成频率和幅度两个分量,产生数字实时频谱显示。FFT处理准确可靠,故其频谱真实地反映了取样容积内血流的详细分布。
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