DE2319724C3

DE2319724C3 - Device for measuring the speed of flowing media

Info

Publication number: DE2319724C3
Application number: DE19732319724
Authority: DE
Inventors: Dieter DipL-Ing 8520 Erlangen Hassler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1973-04-18
Publication date: 1977-08-04

Description

Ampvtuden und den zugehörigen Frequenzen durch Addierglieder, mit einfachsten elektronischen Schaleine Recheneinrichtung nach der Formel tungselementen, z. B. Quadrierglied mit nachfolgendemAmpvtuden and the associated frequencies by adding elements, with the simplest electronic sound Computing device according to the formula processing elements, z. B. squaring element with the following

RC-Glied, durchführbar ist, ergibt sich dann automatischRC element, is feasible, then arises automatically

V tv r ^das Integral
- . ·' ' J«-JA] 5V tv r ^the integral
- . · ' ' Y "-YES] 5

J D mittel JJ ——— ' γ .Ip/ \ I² A JD medium JJ ——— ' γ .Ip / \ I ² A

L· \..,· AJL · \ .., · AJ in 1 _B in 1 _B

... . wobei B die Spektrumbandbreite darstellen soll. Dieses... where B should represent the spectrum bandwidth. This

ein gewogener Mittelwert der ausgewählten Frequen- .o Integral stellt jedoch nichts anderes dar als diehowever, a weighted average of the selected frequencies. o integral does not represent anything other than the

zen errechnet wird wobei S₈... „ = die von Peak-Detek- Gemeinform der Summezen is calculated where S ₈ ... "= the Peak-Detek common form of the sum

toren ermittelten Intensitäten bestimmter von Reso- ηintensities determined by certain of Reso- η

nanzfiltern ausgewählter Frequenzen sind, /;,..„= die Σ (S„...«'/«.. J ■ ¹Znance filters of selected frequencies are /;,..= the Σ (S "..."'/".. J ■ ¹ Z

jeweilige Frequenz des zugehörigen Resonanzfilters *"respective frequency of the associated resonance filter * "

bedeutet und Af den Frequenzabstand der einzelnen 15 für dagegen Null. Wird dieses Energieintegral durch dasand Af means the frequency spacing of the individual 15 for, on the other hand, zero. If this energy integral is determined by the

Filter angibt, der vorzugsweise jeweils gleich groß weitere in ähnlich einfacher Weise zu erhaltendeFilter indicates which is preferably of the same size and can be obtained in a similarly simple manner

gewählt ist Energieintegral des nicht bewichteten Spektrumsselected is the energy integral of the non-weighted spectrum

Dieser gewogene Mittelwert der Frequenz ergibtThis weighted average of the frequency gives

zwar ein relativ gutes Maß für die tatsächliche mittlere —-— /| F (o»)|² d <» a relatively good measure of the actual mean —-— / | F (o ») | ² d <»

Flußgeschwindigkeit des Mediums. Nachteilig bei 20 2π T _B Flow rate of the medium. Disadvantageous at 20 2π T _B

diesen Geräten ist jedoch der für die Ermittlung des dividiert, so gewinnt man sofort die gewogene mittlere Geschwindigkeitswertes erforderliche hohe technische Frequenz /Omiiie/und damit wie erwünscht das Maß für Aufwand an Schaltungselementen (Vielzahl von Reso- die mittlere Mediumflußgeschwindigkeit, z. B. Blutflußnanzfiltern, Amplitudenmessern, Recheneinrichtung so- geschwindigkeit. Die Division kann mittels Rechenwiezugehörige Abgleichglieder etc.). 25 schieber vorgenommen werden. Zweckmäßiger ist esWith these devices, however, the one used to determine the dividing is obtained immediately the weighted mean Speed value required high technical frequency / omiiie / and thus, as desired, the measure for Expenditure on circuit elements (large number of reso- the average medium flow velocity, e.g. blood flow nance filters, Amplitude meters, computing device so-speed. The division can be carried out using arithmetic as well as associated Balancing elements etc.). 25 sliders can be made. It is more expedient

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät der eingangs jedoch, die elektrische Division mittels eines einfachenThe object of the invention is to provide a device of the type mentioned above, the electrical division by means of a simple

genannten Art aufzubauen, bei dem sich bei wesentlich elektronischen Dividiergliedes anzuwenden. Das Gerätto build mentioned type, in which to apply to essentially electronic dividing member. The device

geringerem technischem Aufbau noch exaktere Meßer- nach der Erfindung ist nicht nur technisch wenigerless technical structure even more precise knife according to the invention is not only technically less

gebnisse erreichen lassen als mit herkömmlichen aufwendig als das bekannte Gerät. Es ergeben sichresults can be achieved than with conventional devices that are more complex than the known device. It surrender

Geräten, z. B. mit dem Gerät nach der genannten 30 zusätzlich noch exaktere Meßergebnisse, weil beiDevices, e.g. B. with the device according to the above 30 also more precise measurement results because at

DT-OS. entsprechend exakter Approximation der Wurzelcha-DT-OS. corresponding exact approximation of the root cha-

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, rakteristik das bewichtete Energieintegral geschlossenThe object is achieved according to the invention by closing the weighted energy integral characteristic

daß dem Dopplerdiskriminator Bewichtungsglieder zur über die gesamte Spektrumbandbreite gelöst wird imthat the Doppler discriminator weighting elements for over the entire spectrum bandwidth is solved in

Erzeugung eines in Abhängigkeit von der Frequenz mit Gegensatz zum Bekannten, wo das Spektrum lediglichGenerating one as a function of the frequency with contrast to the known, where the spectrum is only

der Quadratwurzel Jer jeweiligen Frequenz bewichte- 35 in eine endliche Summe von Spektrumanteilen aufgelöstthe square root of the respective frequency is weighted - 35 resolved into a finite sum of spectrum components

ten Amplitudenverlaufs im Frequenzspektrum der ist. Ferner können auch keine Verfälschungen desth amplitude curve in the frequency spectrum is. Furthermore, no falsifications of the

Dopplersignale sowie Mittel zum getrennten Erfassen Meßergebnisses durch unvermeidbare Ein- und Aus-Doppler signals as well as means for the separate acquisition of measurement results through unavoidable on and off

der Energieinhalte der so in der Amplitude bewichteten Schwingvorgänge auftreten, weil das System imthe energy content of the vibration processes weighted in amplitude occur because the system is in

sowie in der Amplitude nicht bewichteten Dopplersi- Gegensatz zu den Bandpaßfiltern des bekanntenas well as in the amplitude not weighted Dopplersi in contrast to the bandpass filters of the known

gnal-Frequenzspektren zugeordnet sind. 40 Gerätes nicht selektiv, sondern breitbandig arbeitet.gnal frequency spectra are assigned. 40 device does not work selectively, but broadband.

Beim Gerät nach der Erfindung werden nicht mehr Hierdurch ist auch eine raschere SignalverarbeitungIn the case of the device according to the invention, there is no longer any need for faster signal processing

wie bisher aus dem Frequenzspektrum der empfange- gewährleistet.as before from the frequency spectrum of the received.

nen Ultraschallwellen bzw. der Dopplersignale zuerst Die Bewichtung des Amplitudenverlaufs im Fre-ultrasonic waves or the Doppler signals first The weighting of the amplitude curve in the fre-

einzelne Frequenzen selektiert, die Intensitäten dieser quenzspektrum der Dopplersignale läßt sich in einerIndividual frequencies selected, the intensities of this frequency spectrum of the Doppler signals can be converted into one

Frequenzanteile gemessen und dann nach entsprechen- 45 bevorzugten Ausführungsform der Erfindung amFrequency components measured and then according to a preferred embodiment of the invention on

der rechnerischer Bewichtung der gemessenen Intensi- einfachsten mit Frequenzfiltern mit einer angenähertthe arithmetical weighting of the measured intensities - the simplest with frequency filters approximated with one

täten mit den Faktoren /"„...„ und/oder Afm separaten nach einer Quadratwurzel verlaufenden Frcquenzcha-would do with the factors / "" ... "and / or Afm separate frequency cha-

Rechengliedern wiederum an Hand von elektronischen rakteristik durchführen. Da sich niederfrequente SignaleCalculating elements in turn perform on the basis of electronic characteristics. Because there are low frequency signals

Rechengliedern die Summenanteile leichter verarbeiten lassen als hochfrequente Signale, istArithmetic units that process the sum components more easily than high-frequency signals

₃o es von Vorteil, die Bewichtung im niederfrequenten ₃ o it is advantageous to use the weighting in the low frequency

" ,„ _ , \\r Bereich, d.h. im Dopplersignal selbst, durchzuführen."," _, \\ r range, ie in the Doppler signal itself.

2u\_a..M Ja...«) J Hierbei sollten also die Frequenzfilter am Ausgang des 2u \ _a ..M Yes ... «) Y The frequency filters at the output of the

bzw. _n Dopplerdiskriminators angeschaltet sein.or _n Doppler discriminators be switched on.

Σ S„., ,„ · I/ Eine besonders einfache Ausführungsform, bei der alsΣ S ".,," · I / A particularly simple embodiment in which as

" 55 Bewichtungsglieder zueinander parallele Hoehpässe, " 55 weighting elements parallel to each other,

des Mittelwertes/bm/i(c/errechnet. Vielmehr wird beim vorzugsweise RC-Hochpässe, vorgesehen sind, ergibtof the mean value / bm / i (c / is calculated. Rather, when preferably RC high-pass filters are provided, the result is

Gegenstand der Erfindung unter Vermeidung einer sich, wenn die Eckfrequenzen und die Leitwerte, derThe subject of the invention while avoiding a self, if the corner frequencies and the conductance values, the

Vielzahl aufwendiger Resonanzfilter (beim bekannten jeweiligen Hoehpässe angenähert nach PotenzgesetzenA large number of complex resonance filters (in the case of the known respective high passages approximated according to power laws

Gerät sind mindestens zwölf scharf abgestimmte gestuft sind (f= f_onⁿ für Eckfrcquenzen, wobei la eineDevice are at least twelve sharply tuned are graded (f = f _o n ⁿ for corner frequencies, where la a

Bandpässe erforderlich) mit nachgeschalteten Intensi- f,₀ vorwählbare Grundeckfrequenz und « = 0, 1, 2 etc.Band passes required) with downstream intensity, ₀ pre-selectable base frequency and «= 0, 1, 2 etc.

tätsdetektoren (zwölf Peak-Detektoren) sowie einer bedeutet und_v=yo(i/;i/'fürclie Leitwerte wobeiy_neinenity detectors (twelve peak detectors) and one means and_v = yo (i /; i / 'for conductance values wherey _{n is} one

entsprechenden aufwendigen Anzahl von zugehörigen vorwählbaren Grundlcitwcrt und η wieder O, 1. 2 etc.corresponding elaborate number of associated preselectable basic values and η again O, 1. 2 etc.

separaten elektronischen Veirechnungsgliedcin (Multi- bedeutet). Dabei können für ein vorgegebenes Fre-separate electronic computation member (multi- means). For a given fre-

plikationsglieder) für f_a...„ und/oder Af das Frequenz- quenzband, z.B. zwischen 100 Hz und 12 KHz, dieplikationsglieder) for f _a ... " and / or Af the frequency frequency band, eg between 100 Hz and 12 KHz, the

Spektrum, z.B. ί\ω), wobei ω = 2?τΛ= Kreisfrequenz, (,5 Eckfrequenzen und/oder die entsprechenden LeitwerteSpectrum, e.g. ί \ ω), where ω = 2? ΤΛ = angular frequency, (, 5 corner frequencies and / or the corresponding conductance values

sofort mit /ω zu |/ω · ί\ω) bewichtet. Bei nachfolgender zu den Bandenden hin von der Stufung nach demweighted immediately with / ω to | / ω · ί \ ω). With the following to the band ends from the graduation after the

Energieintegration, was im Gegensatz zum Gerät nach Potenzgesetz geringfügig abweichen. Bei angenähertEnergy integration, which differs slightly in contrast to the device according to the power law. When approximated

Hot· ηΤ-OS an Stelle mittels aufwendiger elektrischer nach dem Potenzgesetz gestuften EckfrequenzenHot · ηΤ-OS instead of using complex electrical corner frequencies stepped according to the power law

können die Leitwerte noch zweckmäßig zu den Bandenden hin gegenüber dem Potenzgesetz etwas angehoben sein. Ein besonders gutes j/w-Verhalten der Frequenzcharakteristik ergibt sich — wie praktische Ausführungsformen gezeigt haben — schon bei der Verwendung von nur insgesamt fünf zueinander parallelen RC-Seriengliedern, deren Eckfrequenzen mit dem Faktor 5,53" gestuft werden, wobei n=\ für eine vorgewählte Grundeckfrequenz und /7=2,3,4,5 für die folgenden nächsthöheren vier Eckfrequenzen und die Leitwerte, bezogen auf einen Grundleitwert, entsprechend mit dem Grundfaktor 2,35" sowie in der stufenweisen Aufeinanderfolge noch zusätzlich mit einem Korrekturfaktor 1,4; 0,93; 0,91; 0,93; 1,4 behaftet werden. Wird nach einem derartigen Ausbildungsschema der Bewichtungsglieder bei einer Grundeckfrequenz von ca. 35,85 kHz im ersten RC-Serienglied der ohmsche Widerstand zu 71,428 kQ und die Kapazität zu 62,15 nF, im zweiten /?C-Serienglied der ohmsche Widerstand zu 45,66 kQ und die Kapazität zu 17,589 nF, im dritten ÄC-Serienglied der ohmsche Widerstand zu 19,88 kQ und die Kapazität zu 7,308 nF, im vierten RC-Serienglied der ohmsche Widerstand zu 8,27 kQ und die Kapazität zu 3,177 nF sowie schließlich im fünften /?C-Serienglied der ohmsche Widerstand zu 2,337 kQ und die Kapazität zu 2,034 nF gewählt, so ergibt sich für eine Bandbreite des Dopplersignalspektrums von lOOHz bis 12 kHz in der Frequenzcharakteristik der insgesamt fünf RC-Seriengliedcr eine Abweichung vom /ω-Verlauf, die lediglich maximal +0,65% j₀ beträgt. Eine derartige geringfügige Abweichung gegenüber dem idealen Verlauf ist im Hinblick auf die zu erzielende Meßgenauigkeit (Flußgeschwindigkeit) praktisch vernachlässigbar klein.the conductance values can expediently be raised somewhat towards the strip ends compared to the power law. A particularly good j / w behavior of the frequency characteristic results - as practical embodiments have shown - when only a total of five parallel RC series elements are used, the corner frequencies of which are graded with a factor of 5.53 ", where n = \ for a preselected base frequency and / 7 = 2,3,4,5 for the next four higher base frequencies and the conductance, based on a base conductance, correspondingly with the base factor 2.35 "and in the stepwise sequence with an additional correction factor 1.4 ; 0.93; 0.91; 0.93; 1.4 are afflicted. If, according to such a training scheme for the weighting elements, at a fundamental frequency of approx. 35.85 kHz, the ohmic resistance in the first RC series element becomes 71.428 kΩ and the capacitance becomes 62.15 nF, in the second /? C series element the ohmic resistance becomes 45, 66 kQ and the capacitance of 17.589 nF, in the third ÄC series element the ohmic resistance of 19.88 kQ and the capacitance of 7.308 nF, in the fourth RC series element the ohmic resistance of 8.27 kQ and the capacitance of 3.177 nF and finally In the fifth /? C series element the ohmic resistance is selected to be 2.337 kΩ and the capacitance to 2.034 nF, then for a bandwidth of the Doppler signal spectrum from 100 Hz to 12 kHz there is a deviation from the / ω curve in the frequency characteristic of the total of five RC series elements , which is only a maximum of + 0.65% j ₀ . Such a slight deviation from the ideal course is practically negligibly small with regard to the measurement accuracy to be achieved (flow velocity).

An Hand dreier Figuren wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und seine Wirkungsweise erläutert.An exemplary embodiment of the invention is described below using three figures explains its mode of operation.

Es zeigtIt shows

F i g. I ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gerätes im Prinzipschaltbild,F i g. I an embodiment of the device according to the invention in the basic circuit diagram,

F i g. 2 eine Ausführungsform der Bewichtungsglieder ills Parallelschaltung von insgesamt fünf /?C-Serienglicdern, F i g. 2 an embodiment of the weighting elements ills parallel connection of a total of five /? C series elements,

Fig. 3 ein Diagramm im logurithmischen Maßstab, das sehemalisch die Herausbildung der /(o-Frequenz- ^s charakteristik aus der Überlagerung der Leitwertvcrliitife der einzelnen Serienglieder in Abhängigkeit von der Frequenz aufzeigen soll.3 shows a diagram on a logurithmic scale, that saw the formation of the / (o-frequency- ^ s characteristic from the superposition of the conductance values of the individual series links depending on the frequency.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein Ultrasehull-Applikaior mit einem Sendeschwinger 2 und einem Einpfnngssehwinger 3 (piezoelektrische Krislullpltlttehen) bezeichnet. Der Scnclcschwinger 2 wird von einem Hochfrequenzgenerator 4 gespeist. Die vom Empfungsschwinger 3 aufgenommenen, an einem strömenden Medium, im vorliegenden Falle Blut, reflektierten Ultrnschullwellen werden in einem Limpfungsversturker 5 verstllrkl und anschließend in einer aus einer Gleichrieliterunordnting b sowie einem Ticfpuß 7 (cu. 12 kHz Grenzfrequenz) bestehenden Demoduluiionscinrichlung demoduliert.In FIG. 1, 1 denotes an ultrasehull applicator with a transmitting transducer 2 and a Einpfnngssehwinger 3 (piezoelectric crystal plate). The high-frequency oscillator 2 is fed by a high-frequency generator 4. The ultrasound waves reflected by the receiving transducer 3 and reflected by a flowing medium, in the present case blood, are amplified in a limping amplifier 5 and then demodulated in a demodulation system consisting of a constant liter arrangement b and a ticfoot 7 (cu. 12 kHz cutoff frequency).

Das um Ausgang der Demoduliereinriehtung unfiil· (.0 lende Frequenzspektrum /-"(tu) stellt clus Dopplersignul diir. Dieses Dopplersignul h(o>) wird einerseits über eine iTcqucnzfiitcritnordnung 8 mit der Frequenzcharakteristik |/(ii einem Quudrierglied 9 sowie einem nui'hl'tilgendeii Integrator 10, der hier als aktiver (^ IU '■ I k'1'piil.l luisgeführt ist, zugeleitet. Andererseits wird dus Dopplcrsignul /'(ω) iuich gleichzeitig auf ein weiteres Qiiudriergliecl Il mit nuchgcschnllelem Integrator 12, der in ähnlicher Weise wie der Integrator 10 aus einem aktiven /?C-Tiefpaß besteht, gegeben. An den Ausgängen dieser Integratoren ist ein Dividierglied 13 zur Bildung des Quotienten aus den Ausgangssignalen des Integrators 10 und des Integrators 12 angeschaltet. Ein Anzeigegerät 14 dient zur Anzeige des Ausgangssignals des Dividiergliedcs 13.The unfiil to output the Demoduliereinriehtung · (.0 loin frequency spectrum / - "(tu) is clus Dopplersignul DIIR This Dopplersignul h (o>) is the one hand via a iTcqucnzfiitcritnordnung 8 with the frequency characteristic | / (ii a Quudrierglied 9 and one nui '. hl'tilgendeii integrator 10, which here as an active (^ IU 'is ■ I k'1'piil.l Luis performed supplied. on the other hand dus Dopplcrsignul /' (ω) iuich simultaneously on another Qiiudriergliecl Il with nuchgcschnllele m Inte grator 12 , which consists of an active /? C low-pass filter in a similar manner to the integrator 10. A divider 13 is connected to the outputs of these integrators to form the quotient of the output signals of the integrator 10 and the integrator 12. A display device 14 is used for displaying the output signal of the dividing member 13.

In der Fig. 2 sind mit 15 bis 19 fünf zueinander parallele RC-Serienglieder bezeichnet. Im Serienglied 15 besitzt hierbei der Widerstand /?i den Wert 71,428 kQ und die Kapazität Ci den Wert 62,15 nF. Im Serienglied 16 ist der Widerstand R2 zu 45,66 kQ und die Kapazität C₂ zu 17,589 nF gewählt. Der Widerstandswert Rj des Seriengliedes 17 beträgt 19,88 kQ und der Kapazitätswert Cj = 7,308 nF. Die Widerstände Ra bzw. R₅ der Glieder 18 bzw. 19 sind zu 8,27 kQ bzw. 2,337 kQ gewählt und die Kapazitäten Q bzw. C5 haben einen Wert von 3,177 nF bzw. 2,034 nF. Das Zweipolverhalten der Serienglieder 15 bis 19 wird durch einen nachgeschalteten Operationsverstärker 20 mit Rückkoppelwiderstand /?,.in das Spannungsübersetzungsverhältnis eines Vierpols überführt.In FIG. 2, 15 to 19 denote five parallel RC series elements. In the series element 15, the resistance /? I has the value 71.428 kΩ and the capacitance Ci has the value 62.15 nF. In the series element 16, the resistor R2 is selected to be 45.66 kΩ and the capacitance C _{2 is selected} to be 17.589 nF. The resistance value Rj of the series element 17 is 19.88 kΩ and the capacitance value Cj = 7.308 nF. The resistances Ra and R _{5 of} the elements 18 and 19 are selected to be 8.27 kΩ and 2.337 kΩ and the capacitances Q and C5 have a value of 3.177 nF and 2.034 nF, respectively. The two-pole behavior of the series elements 15 to 19 is converted into the voltage transformation ratio of a four-pole by a downstream operational amplifier 20 with a feedback resistor.

In der Fig.3 ist im logarithmischen Maßstab der Verlauf des Leitwertes des RC-Seriengliedes 15 in Abhängigkeit von der Kreisfrequenz ω mit 21 angedeutet. Entsprechend sind die Leitwertverläufe der weiteren Serienglieder 16 bis 19 mit 22, 23, 24 bzw. 25 bezeichnet. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, daß die Überlagerung sämtlicher dieser Leitwertverläufe 21 bis 25 im Bereich der Eckfrequenzen einen wellenförmigen Verlauf aufweist. Bei der gewühlten Dimensionicrung der RC-Elemente in den einzelnen Sericnglicdern nach F i g. 2 nähert sich diese Wellenkurve mit sehr großer Genauigkeit (τ0,65%) an einen /ω-Verlauf (gestrichelte Linie 26) an.In FIG. 3, on a logarithmic scale, the course of the conductance of the RC series element 15 in Dependence on the angular frequency ω indicated by 21. The conductance curves of the further series members 16 to 19 are designated by 22, 23, 24 and 25, respectively. From the diagram it can be seen that the Superposition of all of these conductance curves 21 to 25 in the area of the corner frequencies is a wave-shaped one Has course. With the chosen dimensioning of the RC elements in the individual sericnglicdern F i g. 2, this wave curve approximates with a very high degree of accuracy (τ0.65%) a / ω curve (dashed Line 26).

Die Wirkungsweise des Ausführungsbcispicls nach den F i g. 1 bis 3 ergibt sich wie folgt;The mode of operation of the embodiment according to FIGS. 1 to 3 result as follows;

Zu Beginn der jeweiligen Messung wird der Applikator 1 mit seinen Schwingern 2 bzw. 3 in Richtung auf das zu vermessende strömende Medium, z. B. Blut, ausgerichtet. Der Sendeschwinger 2 strahlt Ultraschallwellen in das Medium ein. Die am Medium reflektierten Wellen werden im Empfangsschwinger 3 in entsprechende elektrische Signale umgewandelt. Diese Signale werden im Empfangsverstilrkcr 5 verstärkt und in der DeiiKxkilationseinrichiung 6, 7 demodulieri. Das anfallende üopplerfrequen/.spektrtim F(w) wird im Bewichtungsglicd8mit(/(i)zu At the beginning of the respective measurement, the applicator 1 with its oscillators 2 and 3 in the direction of the flowing medium to be measured, e.g. B. Blood, aligned. The transmitter oscillator 2 radiates ultrasonic waves into the medium. The waves reflected on the medium are converted into corresponding electrical signals in the receiving oscillator 3. These signals are amplified in the receiver amplifier 5 and demodulated in the decompression device 6, 7. The resulting doppler frequency / spectrum in F (w) becomes in the weighting equation with (/ (i))

bcwieluet. Bei der nachfolgenden Quadratur des se bewiclucten Spektrums ergibt sichbcwieluet. In the subsequent quadrature of the se bewiclucten spectrum results

lind durch die nachfolgende Integration der Energiein hull des so bewiclucten Spektrums zulind through the subsequent integration of the energy hull of the so bewiclucten spectrum

-s—t=- /(D I F (di) I² dm.-s-t = - / (DIF (di) I ² dm.

2-t T 1, 2-t T 1,

Entsprechend füllt um Ausgang des Intcgrulors 12 de Unergieinhult des nicht bewiclucten Frequenzspck trtims jCorrespondingly, around the output of the integrator 12 de Unergieinhult of the not bewiclucten frequency space fills trtims j

an. Durch die nachfolgende Division im Diviclicrglicd I ergibt sich der erwünschte gewogene Mittelwert di Frequenz l'nmitwi, der um Anzeigegerät 14 unmittelbi nls Flullgeschwindigkcil Vnmiei ("!gezeigt wird.on. The subsequent division in the divisional formula I results in the desired weighted mean value di frequency l'nmitwi, which is shown around display device 14 directly as the filling speed Vnmiei ("!

HIuU ZeichnungenHIuU drawings

Claims

Claims;

1. Device for measuring the speed of flowing media, especially blood in its Vessels, according to the ultrasonic Doppler effect method, with an ultrasonic transceiver system for emitting ultrasound into the medium and recording what is reflected on the medium Ultrasound, a Doppler discriminator i: to detect from the frequency rejection between

¹ emitted and received ultrasound resulting Doppler signals as well as means for obtaining a weighted average frequency value of the Doppler signal frequency spectrum, characterized in that the Doppler discriminator (6, 7) weighting elements (8) to generate a depending on the frequency (ω) with the square root the respective frequency (j / ω) weighted amplitude curve in the frequency spectrum [F [U))] of the Doppler signals as well as means (9, 10 or It, 12) for separate detection of the energy content of the amplitude weighted and the amplitude not weighted Doppler signal frequency spectra are assigned.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that for weighting the amplitude curve in the frequency spectrum [f \ (a)] of the Doppler signals, frequency filters (15 to 19) with a frequency characteristic approximately following a square root are provided.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the frequency filter (15 to 19) at the output of the Doppler discriminator (6,7) are switched on.

4. Apparatus according to claim 2 or 3, wherein high passes parallel to one another, preferably / iC high passes, are provided as weighting elements, characterized in that the corner frequencies and the conductance values of the respective high passes (8) are graded approximately according to power laws (f = foa ⁿ for base frequencies, where k means a pre-selectable base frequency and n = 0, 1, 2 etc., and y = yo (l / ä / for the conductance values, where y ₀ denotes a preselectable base conductance and n = 0,1,2 etc. ).

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that for a predetermined frequency band, for. B. between 100 Hz and 12 kHz, the corner frequencies and / or the corresponding conductance values for the The strip ends deviate slightly from the grading according to the power law.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that when approximately according to the power law With stepped corner frequencies, the conductance values are raised towards the strip ends compared to the power law are.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that there are five parallel RC series members (15 to 19) as weighting members, the corner frequencies of which are stepped by a factor of 5.53 ", where n = \ for a preselected base frequency and n = 2,3,4,5 for the next higher four corner frequencies and their conductance values (y), based on a fundamental conductance, correspondingly with the base factor 2.35 "and, in the gradual sequence, additionally with the correction factor 1.4; 0.93; 0.91; 0.93; 1.4 are affected.

8. Device according to one of claims 1 to 7,

characterized in that an operational amplifier (20) with an ohmic feedback resistor (R _v ) is connected downstream of the weighting handles (8).

9. Apparatus according to any one of claims 1 to 8, characterized in that for detecting the Energy content of the amplitude-weighted Doppler signal frequency spectrum to the weighting elements (8) a squaring element (9) followed by an integrator (10), preferably an active one /? C low-pass filter, is connected downstream.

10. Apparatus according to any one of claims 1 to 9, characterized in that for detecting the Energy content of the Doppler signal frequency spectrum not weighted in amplitude also on associated signal output of the Doppler discriminator (6,7) a squaring element (11) with the following Integrator (12), preferably active RC low-pass filter, is switched on.

11. Apparatus according to any one of claims 1 to 10, characterized by a dividing member (13) for Formation of the quotient from the energy content of the amplitude-weighted Doppler signal frequency spectrum and the energy content of the non-weighted Doppler signal frequency spectrum as well as an An2; own and / or registration device (14) for the quotient.

The invention relates to a device for detecting the speed of flowing media, especially of blood in its vessels, according to the ultrasound Doppler effect method, with an ultrasound transceiver system for emitting ultrasound into the medium and recording the ultrasound reflected on the medium, a Doppler discriminator to determine the frequency rejection between transmitted and received Ultrasound resulting Doppler signals as well as means for obtaining a weighted average frequency value Doppler signal frequency spectrum.

In the flow profile of flowing media, especially blood in its vessels, occur in general different speed components with strongly varying intensities. This results in that with speed measurements according to the Doppler effect method not Doppler signals with a single one Frequency, but rather Doppler signals with a relatively broadband frequency spectrum can be received.

If one now wants to determine the mean flow velocity of the medium from this frequency spectrum, then it is sufficient it does not sift out the frequency component with the highest intensity. Rather, it must be avoided of incorrect measurement results, the entire received Doppler frequency spectrum for determining the speed be used.

The DT-OS 17 91 191 is a device of the initially mentioned type, in which the amplitudes are used to take into account the entire received spectrum

ft5 of several selected frequencies within the Frequency spectrum of the reflected ultrasonic wave or within the frequency spectrum of the Doppler signals can be determined and from the thus determined