DE2541713B2

DE2541713B2 - DEVICE FOR DETERMINING THE SPEED OF FLOWING MEDIA

Info

Publication number: DE2541713B2
Application number: DE19752541713
Authority: DE
Inventors: Dieter DipL-Ing 8520 Erlangen Hassler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-09-18
Filing date: 1975-09-18
Publication date: 1977-07-28
Also published as: DE2541713A1; DE2541713C3

Description

_ B _ B

Jw|F(i.j)f dl«Jw | F (i.j) f dl «

J D mittelJ D medium

wobei das Zählerintegral die Leistung des in der Frequenz bewichteten und das Nennerintegral die Leistung des Frequenzspektrums F (ω) der Dopplersignale im Originalverlauf mit B als Bandbreite darstellt. Insbesondere bei Blutflußmessungen sind nun dem eigentlichen Blutfluß pulsatorische Aderwandbewegungen überlagert, die Störfrequenzen erzeugen, welche sich im allgemeinen und insbesondere auch bei niedrigen Blutflußgeschwindigkeiten mit den Dopplerfrequenzen des Blutstromes (Nutzsignal) weitgehend überlappen. Aus diesem Grunde ist eine Abtrennung dieser Störfrequenzen aus dem Nutzsignal mittels einfacher Filtertrenntechnik unmöglich, da sie automatisch zu einer Beschneidung auch der Frequenzen des Blutfluß-Dopplerfrequenzspektrums, insbesondere in den niedrigeren Frequenzbereichen, führt.The numerator integral represents the power of the frequency weighted and the denominator integral represents the power of the frequency spectrum F (ω) of the Doppler signals in the original curve with B as the bandwidth. Particularly in the case of blood flow measurements, pulsatory arterial wall movements are superimposed on the actual blood flow, which generate interference frequencies which generally and in particular also at low blood flow velocities largely overlap with the Doppler frequencies of the blood flow (useful signal). For this reason it is impossible to separate these interference frequencies from the useful signal by means of simple filter separation technology, since it automatically leads to a clipping of the frequencies of the blood flow Doppler frequency spectrum, especially in the lower frequency ranges.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Gerät der eingangs genannten Art anzugeben, das mit technisch einfachen Mitteln ohne Gefahr der Bandbeschneidung des Nutzsignals eine Unterdrückung der Aderwandgeräusche erlaubt.The object of the present invention is to provide a device of the type mentioned, which with technically simple means without the risk of band clipping of the useful signal, a suppression of the vein wall noise permitted.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens der Leistungsmesser für das Dopplerisignal-Frequenzspektrum im Originalverlauf zur Ermitt- !lung der Differenz zwischen den sich aus den Seitenbändern ergebenden Spektrum-Teilleistungen ausgebildet istThe object is achieved according to the invention in that at least the power meter for the Doppler signal frequency spectrum in the original course to determine the difference between the Side bands resulting spectrum partial services is formed

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei pulsatorischen Veränderungen des Aderdurchmessers die Wandbewegung der einen Aderhälfte zum Ultraschall-Sende/Empfangssystem hin und gleichzeitig die Bewegung der anderen Aderhälfte vom Ultraschall-Sende/Empfangssystem weg erfolgt. Dementsprechend entstehen, bei vorauszusetzender weitgehender Achsensymmetrie der Ader, gleichartige Störanteile der Aderwandbewegung in beiden Seitenbändern des Dopplersignal-Frequenzspektrums. Das sich über beide Seitenbänder erstreckende Zählerintegral mittelt diese Störanteile zu Null. Das Nennerintegral hingegen, welches die Summe der beiden Seitenbandleistungen darstellt, umfaßt jedoch weiterhin den Störanteil, der, falls er nicht eliminiert würde, das eigentliche Nutz-The invention is based on the knowledge that with pulsatory changes in the wire diameter the wall movement of one half of the wire towards the ultrasonic transmitter / receiver system and at the same time the Movement of the other half of the wire away from the ultrasonic transmitter / receiver system takes place. Accordingly If the core is to be largely axially symmetrical, similar interfering components of the Vascular wall movement in both sidebands of the Doppler signal frequency spectrum. That is about both Counter integral extending sidebands averages these interference components to zero. The denominator integral, on the other hand, which represents the sum of the two sideband powers, but still includes the interference component, if it were not eliminated, the actual useful

dopplersignal aus dem Blutfluß verfälschen würde. Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil in einfacher Weise; während bei vorausgesetzter Wirbelf.-eiheit des Blutes das strömungsbedingte Nutzsignal immer nur lediglich in einem der beiden Seitenbänder liegt, ergeben sich, wie bereits angedeutet, Störanteile aus den Aderwandbewegungen in beiden Seiteubändern gleichermaßen, wobei der Adersynimetrie entsprechend die Leistungen beider Störanteile gleich sind. Durch Subtraktion der Leistungen beider Seitenbänder im erfindungsgemäßen Sinne sowie Betragbildung ergibt sich jedoch die Nutzsignalleistung allein ohne Störanteile. would falsify the doppler signal from the blood flow. The invention avoids this disadvantage in a simple way Way; while with the presumed vertebral unity of the blood, the useful signal caused by the flow is always only lies only in one of the two sidebands, as already indicated, interference components result from the Vein wall movements in both side ligaments equally, with vein synimetry accordingly the powers of both interfering components are the same. By subtracting the powers of both sidebands in According to the invention as well as the formation of the amount, however, the useful signal power alone results without interference components.

Vorrichtungen zur Elimination von Störanteilen in Nutzsignalen sind zwar bereits schon beispielsweise durch die DT-OS 18 07 205 oder DT-OS 20 41916 vorbekannt. Bei der DT-OS 18 07 205 handelt es sich jedoch um eine Anordnung zur Erfassung insbesondere der Herzschlagfrequenz des Menschen, bei der es darum geht, solche Anteile des Elektrokardiogramms, die die auszuwertende R-Zacke in der Amplitude erreichen oder gar übertreffen, als Störgröße zu eliminieren. Eine solche mögliche Störgröße ist dabei insbesondere die T-Welle im Elektrokardiogramm. Dieses Problem wird nun beim Gegenstand der DT-OS 18 07 205 speziell dadurch gelöst, daß eine Regelungseinrichtung vorgesehen ist, welche die für die Frequenzerfassung herangezogene Amplitude der elektrischen Signale auf einen Wert regelt, der über einem fest vorgegebenen Ansprechwert eines Schwellenschalters liegt. Unter Frequenzerfassung ist dabei die Erfassung der Anfallfrequenz der R-Zacke im EKG gemeint, die speziell ein Maß für die Herzfrequenz des Patienten darstellt. Entsprechend handelt es sich auch bei der sogenannten herangezogenen Amplitude des elektrischen Signals um diese R-Zacke. Wird die Amplitude lediglich dieser R-Zacke also gemäß Lehre des Anspruchs 1 der DT-OS 18 07 205 auf einen solchen Wert geregelt, der über einem fest vorgegebenen Ansprechwert des Schwellenschalters liegt, so liegen sämtliche weiteren Werte des Elektrokardiogramms, insbesondere auch die Amplitude der T-WeIIe, unterhalb des Ansprechwertes des Schwellenschalters und können sich somit auf die Herzfrequenzerfassung nicht mehr störend auswirken. Der Gegenstand der DT-OS 18 07 205 ist also mit vorliegendem Erfindungsgegenstand weder in der Aufgabenstellung noch in der speziellen Lösung vergleichbar. Gewisse Überschneidungen ergeben sich allenfalls mit der DT-OS 20 41 916, da es sich bei dem dortigen Gerät ebenfalls um ein Doppler-fvießgerät handelt. Dieses Gerät dient jedoch nicht zur Erfassung der Blutflußgeschwindigkeit; es dient vielmehr zur Erfassung des Blutdruckes mittels des Ultraschall-Doppler-Effektes. Zu diesem Zweck wird mittels des Ultraschallstrahles die Bewegung der Wandung einer Arterie, die sich unter äußerer Druckanwendung, z. B. mittels aufblasbarer Manschette, abschnüren läßt, während des raschen Wechsels der Arterienwand zwischen einer erweiterten und einer verengten Stellung festgestellt. Das Doppler-Nutzsignal ergibt sich <<o also eindeutig aus der Wandbewegung einer Arterie. Bei vorliegendem Erfindungsgegenstand ist jedoch diese Wandbewegung gerade störend und sie soll gemäß Aufgabenstellung eliminiert werden. Bereits in dieser Hinsicht unterscheidet sich also vorliegender Erfin- fts dungsgegenstand deutlich von einem Blutdruck- Meßgerät gemäß der DT-OS 20 41916. Weitere Uti^rschiede ergeben sich jedoch auch in der Dopplersignalauswertung. Beim Blutdruck-Meßgerät nach der DT-OS 2041 916 besteht das Problem nämlich darin, Arterienwandbewegungen zum Zwecke der Blutdruckmessung unabhängig von solchen Störgrößen, die sich aufgrund unterschiedlicher körperlicher Konstitution jedes einzelnen Patienten ergeben, zu erfassen. Solche auf unterschiedlicher körperlicher Konstitution des Patienten beruhende Störgrößen sind beispielsweise unterschiedliche Geschwindigkeiten und Bewegungsdistanzen der unter Druck stehenden Arterienwand oder auch Gewebsunterschiede bei Patienten mit z. B. dünnen Armen oder einem solchen mit übermäßigem Gewebe, welche Gewebeunterschiede unterschiedliche Bedämpfung der eingestrahlten bzw. reflektierten Ultraschallenergie bewirken. Die DT-OS 2041916 löst diese Aufgabe nun speziell dadurch, daß an den Dopplerdiskriminator eine Filtereinrichtung angeschlossen ist, die zwei auf zwei unterschiedlichen Frequenzbändern liegende Einzelfilter umfaßt, die in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Druckbereichen der Blutflußmessung nacheinander eingeschaltet werden. Dabei wird beispielsweise das erste Bandfilter zuerst im systolischen Bereich zur Auswertung des Frequenzbandes der Dopplersignale benutzt, während das zweite Bandfilter selbsttätig erst in der nachsystolischen Phase zur weiteren Auswertung eingeschaltet wird. Das Blutdruck-Meßgerät nach der DT-OS 20 41 916 unterliegt also nicht nur gegensätzlicher Aufgabenstellung; die zur Lösung verwendeten Mittel umfassen auch keinen Leistungsmesser für das Doppler-Frequenzspektrum im Originalverlauf, der — wie es vorliegende Erfindung fordert — zur Ermittlung der Differenz zwischen sich aus den Seitenbändern ergebenden Spektrum-Teilleistungen ausgebildet ist.Devices for eliminating interfering components in useful signals are already examples previously known from DT-OS 18 07 205 or DT-OS 20 41916. The DT-OS 18 07 205 is however, an arrangement for recording in particular the heartbeat rate of the human being, which is what it is goes, those parts of the electrocardiogram that reach the R-wave to be evaluated in amplitude or even exceed it, as a disturbance variable to be eliminated. Such a possible disturbance is in particular the T wave in the electrocardiogram. This problem is now specific to the subject of DT-OS 18 07 205 solved in that a control device is provided which is used for the frequency detection The amplitude of the electrical signals is regulated to a value that is above a fixed value Response value of a threshold switch. Under frequency detection is the detection of the seizure frequency The R-wave in the EKG is meant, which specifically represents a measure of the patient's heart rate. The so-called used amplitude of the electrical signal is also accordingly this R-wave. If the amplitude is only this R-wave so according to the teaching of claim 1 of the DT-OS 18 07 205 is regulated to such a value that is above a fixed predetermined response value of the threshold switch is, then all other values of the electrocardiogram, in particular also the amplitude, are of the T-wave, below the response value of the threshold switch and can therefore affect the Heart rate detection no longer have a disruptive effect. The subject of DT-OS 18 07 205 is thus with present subject matter of the invention neither in the task nor in the special solution comparable. At most, there are certain overlaps with DT-OS 20 41 916, since the The device there is also a Doppler flow device. However, this device is not used for acquisition the blood flow rate; rather, it is used to record blood pressure by means of the ultrasonic Doppler effect. For this purpose, the movement of the wall is by means of the ultrasonic beam Artery that spreads under the application of external pressure, e.g. B. by means of an inflatable cuff, can be tied off, during the rapid change of the arterial wall between an enlarged and a narrowed one Position established. The useful Doppler signal results << o thus clearly from the wall movement of an artery. However, this is the subject matter of the present invention Wall movement is just annoying and it should be eliminated according to the task at hand. Already in this Respect therefore differs from the present invention The subject matter clearly differs from a blood pressure measuring device according to DT-OS 20 41916. Further Uti ^ rschiede however, result also in the Doppler signal evaluation. With the blood pressure measuring device according to the DT-OS 2041 916 the problem is namely arterial wall movements for the purpose of measuring blood pressure independently of such disturbances, which are due to different physical constitution of each individual patient. Such on Disturbance variables based on the different physical constitution of the patient are, for example, different Velocities and movement distances of the arterial wall under pressure or also Tissue differences in patients with e.g. B. thin arms or one with excessive tissue, what tissue differences different attenuation of the radiated or reflected ultrasonic energy cause. The DT-OS 2041916 solves this Task now specifically in that a filter device is connected to the Doppler discriminator, which comprises two individual filters lying on two different frequency bands, which are dependent on the different pressure ranges of the blood flow measurement are switched on one after the other. It will For example, the first band filter first in the systolic range to evaluate the frequency band of the Doppler signals are used, while the second band filter is only used automatically in the post-systolic phase further evaluation is switched on. The blood pressure measuring device according to DT-OS 20 41 916 is subject so not just opposing tasks; the means used for the solution also do not include any Power meter for the Doppler frequency spectrum in the original course, which - like the present invention demands - to determine the difference between the spectrum partial powers resulting from the sidebands is trained.

Im Rahmen der Erfindung kann die Leistungsdifferenz in dem Sinne gebildet werden, daß der Leistungsmesser Mittel zur separaten Erfassung der Leistung der Frequenzanteile jedes Seitenbandes sowie einen Differenzbildner für die so erfaßten Einzelleistungen umfaßt. In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sollte jedoch zur Direktgewinnung der Differenzleistung ohne vorhergehende Einzelleistungsbestimmung die Dopplerdemodulation mittels zweier Produktdetektoren erfolgen, die von je einem zweier um den Winkel 90° gegeneinander phasenverschobener Signale der Sendeträgerfrequenz gespeist sind und deren Ausgangssignale nach Frequenzbeschneidung mittels Tiefpässen sowie Erzwingung einer konstanten Phasendifferenz von 90° mittels in den Signalgang eingeschalteter Phasenfilter auf einen Produktbildner gegeben werden. Dies erfordert lediglich eine einzige Leistungsmessung, die zudem wegen des vorab eingeschränkten Frequenzbereiches nach signaldynamischen Gesichtspunkten vorteilhafter ist als die Leistungsbildung nach vorhergehender Seitenbandtrennung, die sich über den gesamten Signaldynamikbereich erstrecken und somit eine Quotientenbildung aus Zähler- und Nennerintegral aus gerätetechnischen Gründen erschweren würde. Werden zudcn noch die hochfrequenten Dopplersignale den Produktdetektoren über einen Hochfrequenzregelverstärker zugeleitet, dessen Verstärkungsgrad in Abhängigkeit vom Leistungsdifferenzsignal der Seitenhänder des Frequenzspektrums im Originalverlaut auf solciie Werte regelbar ist, daß sich eine konstante Differenzleistung ergibt, so kann bei entsprechender Beeinflussung des Zählerintegrals mit demselben Regelkriterium, welches lediglich einer einfachen Brucherweiterung entspricht, auf eine Division sogar vollständig verzichtetIn the context of the invention, the power difference can be formed in the sense that the power meter Means for the separate detection of the power of the frequency components of each sideband and a difference generator for the individual services recorded in this way. In a preferred embodiment of the invention should however, Doppler demodulation is used to obtain the differential power directly without prior individual power determination are carried out by means of two product detectors, each of which is set at an angle of 90 ° by one of two mutually phase-shifted signals of the transmit carrier frequency are fed and their output signals after frequency clipping by means of low-pass filters and forcing a constant phase difference of 90 ° be fed to a product generator by means of a phase filter switched into the signal path. this only requires a single power measurement, which is also due to the previously restricted frequency range from a signal dynamic point of view is more advantageous than the power generation according to the previous one Sideband separation, which extends over the entire signal dynamic range and thus a quotient formation from numerator and denominator integral would make it more difficult for technical reasons. Will In addition, the high-frequency Doppler signals are sent to the product detectors via a high-frequency control amplifier supplied, its gain as a function of the power difference signal of the side handers of the frequency spectrum in the original version on solciie Values can be regulated so that there is a constant differential power, so can with appropriate influence of the meter integral with the same control criterion, which is only a simple fraction extension corresponds, even completely dispensed with a division

werden. Dadurch bleibt dann die bei der Multiplikation zu verarbeitende Signaldynamik so klein wie möglich, und es können für diesen Verarbeitungsvorgang preiswerte integrierte Systeme verwendet werden.will. As a result, the signal dynamics to be processed during the multiplication remains as small as possible, and inexpensive integrated systems can be used for this processing operation.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen.Further advantages and details of the invention emerge from the following description of a Embodiment based on the drawing in conjunction with the subclaims.

In der Figur, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Prinzipschaltbild zeigt, sind mit 1 ein Ultraschallsender und mit 2 der dazugehörige UUraschallempfänger (piezoelektrische Kristallplättchen) bezeichnet. Der Ultraschallsender 1 wird hierbei von einem Hochfrequenzgenerator 3 gespeist, dessen Sendefrequenz z. B. im Bereich von 5 MHz liegt. Die aus dem strömenden Medium, z. B. Blut, empfangenen Ultraschallwellen werden über einen Hochfrequenzverstärker 4 auf zwei Produktdetektoren 5 bzw. 6 (Frequenzmischstufen) gegeben, die außerdem zusätzlich durch zwei um 90° gegeneinander versetzte Signale der Trägerfrequenz des Hochfrequenzgenerators 3 gespeist sind. Zur Phasenverschiebung dient ein 90°-Phasenschiebeglied 7. An den Ausgängen der Produktdetektoren 5 bzw. 6 liegen ferner Tiefpässe 8 bzw. 9, auf die Phasenfilter 10 bzw. It folgen, welche die Tiefpaßausgangssignale in der Amplitude unverändert, jedoch mit einer frequenzunabhängigen konstanten Phasendifferenz von 90° auf einen Produklbildner 12 geben, dem in Serie ein weiterer Tiefpaß 13 sowie ein Gleichrichter 14 nachgeschaltet sind. Das am Ausgang des Gleichrichters 14 anfallende Signal wird schließlich mittels einer Regelschaltung, bestehend aus einem Komparator 15 (Operationsverstärker) sowie dem als Regelverstärker ausgebildeten Hochfrequenzverstärker 4, durch entsprechende Verstärkungsgradregelung am Verstärker 4 auf einen konstanten Wert geregelt. ImIn the figure, which shows an exemplary embodiment of the invention in the basic circuit diagram, 1 is a Ultrasonic transmitter and with 2 the corresponding ultrasonic receiver (piezoelectric crystal flakes). The ultrasonic transmitter 1 is hereby from fed a high frequency generator 3 whose transmission frequency z. B. is in the range of 5 MHz. From the flowing medium, e.g. B. blood, received ultrasonic waves are via a high frequency amplifier 4 given to two product detectors 5 and 6 (frequency mixing stages), which also by two signals of the carrier frequency of the high-frequency generator 3 offset from one another by 90 ° are fed. A 90 ° phase shifter 7 is used for phase shifting. At the outputs of the Product detectors 5 and 6 are also low-pass filters 8 and 9, followed by phase filters 10 and It, which the Low-pass output signals unchanged in amplitude, but with a frequency-independent constant Give phase difference of 90 ° to a product generator 12, which is followed by a further low-pass filter 13 and a Rectifier 14 are connected downstream. The signal occurring at the output of the rectifier 14 is finally by means of a control circuit consisting of a comparator 15 (operational amplifier) and the as Control amplifier trained high-frequency amplifier 4, by appropriate gain control regulated at the amplifier 4 to a constant value. in the

to Prinzipschaltbild nach der Figur ist ferner der Ausgang des Tiefpasses 8 über ein Differenzierglied 16, der Ausgang des Tiefpasses 9 jedoch unmittelbar mit je einem der Eingänge eines weiteren Produktbildners 17 verbunden. Diesem Produktbildner 17 ist wiederum ein Tiefpaß 18 und dem Tiefpaß 18 ein Anzeigegerät 19 zur Anzeige der mittleren Blutflußgeschwindigkeit V nachgeschaltet.To the basic circuit diagram according to the figure is also the output of the low-pass filter 8 via a differentiating element 16, the However, the output of the low-pass filter 9 is connected directly to one of the inputs of a further product former 17 tied together. This product former 17 is in turn a low-pass filter 18 and the low-pass filter 18 is a display device 19 Display of the mean blood flow velocity V connected downstream.

Die Funktionsweise der Prinzipschaltung nach der Figur ähnelt der an sich bekannten Quadratur- oder Phasenmethode zur Demodulation von ESB-Signalen (Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, M e i η k e & GundI ach, Verlag Springer 1968, S. 1522 ff.). Hiernach ergibt sich das aus dem Blut empfangene Ultraschallsignal nach der Beziehung (zur einfacheren rechnerischen Darstellung wird im folgenden der Modellfall einer einzigen Sinusschwingung pro Seitenband angenommen),The functioning of the basic circuit according to the figure is similar to the quadrature or known per se Phase method for demodulating ESB signals (Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, M e i η k e & Gundi ach, Verlag Springer 1968, p. 1522 ff.). According to this, the ultrasound signal received from the blood results from the relationship (to the simpler In the following, the computational representation is the model case of a single sinusoidal oscillation per sideband accepted),

f[t) = A cos Üt + B cos (U + ,..) f + C cos (SJ - m) r, f [t) = A cos Üt + B cos (U +, ..) f + C cos (SJ - m) r,

wobei A, B, C Signalamplituden und Ω die Sendefrequenz sowie Ω ± ω die Frequenzanteile des oberen bzw. unteren Seitenbandes im Empfangssignal darstellen. Demoduliert man dieses Signal mittels Produktdetektoren 5,6, die durch um 90° gegeneinander versetztewhere A, B, C represent the signal amplitudes and Ω the transmission frequency and Ω ± ω the frequency components of the upper and lower sidebands in the received signal. This signal is demodulated by means of product detectors 5, 6, which are offset by 90 ° from one another

Signale der Trägerfrequenz gespeist sind, so ergeber sich nach Frequenzbeschneidung in den Tiefpässen 8,5 niederfrequente Demodulationsanteile nach der Bezie hungIf signals of the carrier frequency are fed, the result is 8.5 after frequency clipping in the low-pass filters low-frequency demodulation components according to the relationship

/(D sin (fif 4-λ) =/ (D sin (fif 4-λ) =

- y sin (ο./-λ)- y sin (ο ./- λ)

+ -y sin+ -y sin

(Tiefpaß 8)(Low pass 8)

/(D COS (üt + λ) = ... + y COS (<·./->) + -y COS (mi +,\) ... (Tiefpaß 9) ,/ (D COS (üt + λ) = ... + y COS (<· ./->) + -y COS (mi +, \) ... (low pass 9),

wobei« der Phasenwinkel zwischen der einkommenden 45 An den Ausgängen der Phasenfilter 10, 11 enthäl Trägerschwingung und den 90° phasenverschobenen man entsprechend die Anteile zu Trägerschwingungen an den Produktdetektoren 5,(i ist.where «the phase angle between the incoming 45 at the outputs of the phase filters 10, 11 contains Carrier oscillation and the 90 ° phase shifted one according to the proportions Carrier vibrations at the product detectors 5, (i is.

B CB C

- y sin (w f - λ - ν [<»]) + — sin (1-1 r + λ - ν [ω]) (Phasennlicr 10) - y sin (wf - λ - ν [<»]) + - sin (1-1 r + λ - ν [ω]) (Phasennlicr 10)

B CB C

-χ- sin (m f - * - _v H) + -γ sin (w f + λ - ν H) (Phascnfllter 11). -χ- sin (m f - * - _v H) + -γ sin (w f + λ - ν H) (phase filter 11).

Durch Multiplikation im Produktbildner 12 sowie also der Leistung des von Wandstörgeräusche nachfolgender Frequenzbeschneidung im Tiefpaß 13 befreiten Nutzsignals aus dem Blutfluß bzw. Oleichrichtung im Oleichrichter 14 entsteht schließlich der Gleichanteil 60By multiplication in the product generator 12 as well as the power of the wall noise Subsequent frequency clipping in the low-pass filter 13 freed the useful signal from the blood flow or rectification in the rectifier 14 arises finally the constant component 60

B¹ C^a B ¹ C ^a

- ~g- + -γ- · Das Zählerintegral- ~ g- + -γ- · The numerator integral

fNennerlntcgrnl JlFMP d<»YfNennerlntcgrnl JlFMP d <»Y

Dieser Qlelchantell entspricht Jedoch exakt der ' μ·"Ι'('«)Ι d«»VHowever, this Qlelchantell corresponds exactly to the 'μ · "Ι' ('«) Ι d «» V

gesuchten Differenz der Seltenbandleistungen des Dopplersignal·Prequenzspektrums Im Originalverlauf, d. h. die Differenz der frequenzbewichteten Scltcnbnmsought difference in the rare band performance of the Doppler signal · frequency spectrum In the original course, i. H. the difference between the frequency weighted Scltcnbnm

leistungen, erhält man durch Differentiation des Ausgangssignals des Tiefpasses 8 im Differenzierglied 16 und nachfolgender Multiplikation des Differentiationssignals mit dem Ausgangssignal des Tiefpasses 9. Das Differentiationssignal ergibt sich hierbei zuperformance is obtained by differentiating the output signal of the low-pass filter 8 in the differentiating element 16 and subsequent multiplication of the differentiation signal with the output signal of the low-pass filter 9. The differentiation signal results in this case

_ (f(i) sin ß f) =_ (f (i) sin ß f) =

und das Multiplikationssignal hieraus entsprechend zuand the multiplication signal from this accordingly

cos (<■> t + \)cos (<■> t + \)

<'icos²(f.»i<'icos ² (f. »i

(υ cos²(- 'if + λ)(υ cos ² (- 'if + λ)

Hinter dem Tiefpaß 18 verbleibt dann nur noch der GleichanteilAfter the low-pass filter 18, only the direct component then remains

₂ 8 ₂ 8

der der Differenz der frequenzbewichteten Seitenbandleistungen entspricht.that of the difference in the frequency-weighted sideband powers is equivalent to.

Da für die Ermittlung der mittleren Blutflußgeschwindigkeit ν lediglich der Quotient aus Zählerintegral und Nennerintegral von Interesse ist, kann eine Division dann unterbleiben, wenn man das Differenzsignal der Seitenbandleistungen im Originalverlauf auf einen konstanten Betrag regelt und das Differenzsignal der in der Frequenz bewichteten Seitenbandleistungen entsprechend mit demselben Regelkriterium beaufschlagt. Dies entspricht lediglich einer Erweiterung des Bruches Dieser Regelvorgang läßt sich, wie eingangs bereits angedeutet, in einfacher Weise mittels des Komparator: 15 und Verstärkungsgradregelung am Hochfrequenzgelverstärker 4 durchführen.Since only the quotient of the numerator integral and denominator integral is of interest for the determination of the mean blood flow velocity ν , a division can be omitted if the difference signal of the sideband powers in the original curve is regulated to a constant value and the difference signal of the sideband powers weighted in the frequency accordingly with the same Control criterion applied. This only corresponds to an expansion of the fraction.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for detecting the speed of flowing media, especially blood in its s Vessels, using the ultrasonic Doppler method, with an ultrasonic transmitting / receiving system Radiation of ultrasound into the medium and absorption of the ultrasound reflected on the medium as well as a Doppler discriminator for the Doppler ι ο signals, the frequency weighting elements for the purpose of obtaining a weighted average frequency value for generating a frequency-weighted amplitude curve of the Doppler signal frequency spectrum in addition to the original amplitude curve as well as power meters to determine the performance of both the original and the in assigned to the frequency weighted spectral curve, characterized in that that at least the power meter (10 to 14) for the Doppler signal frequency spectrum in the original course to determine the difference between the spectrum partial powers resulting from the sidebands is trained.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the power meter means for separate Detection of the power of the frequency components of each sideband as well as a difference calculator for the so recorded individual services.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that door direct recovery of the differential power without prior individual performance determination, Doppler demodulation using two product detectors (5,6) takes place, each of which is phase-shifted by one of two by an angle of 90 ° Signals of the transmission carrier frequency are fed and their output signals after frequency clipping by means of low-pass filters (8, 9) and forcing a constant phase difference of 90 ° by means of in the Signal path of switched on phase filters (10, 11) are given to a product former (12).

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the product former (12) is another Low-pass filter (13) and optionally a rectifier (14) are connected downstream.

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that to determine the difference of the frequency-weighted performances of one of the two frequency-cut in the low-pass filters (8, 9) Output signals from the product detectors (5, 6) directly, the other via a differentiator (16) are added to a further product former (17) to form the signal product.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that this product former (17) also has a low-pass filter (18) is connected downstream.

7. Apparatus according to any one of claims 3 to 6, characterized in that the high-frequency Doppler signals are fed to the product detectors (5, 6) via a high-frequency control amplifier (4) whose gain depends on the power difference signal of the sidebands of the Frequency spectrum in the original course can be regulated to such values that a constant Differential power results. <> s

The invention relates to a device for Detecting the speed of flowing media, especially blood in its vessels, after Ultrasonic Doppler method with an ultrasonic transmitter / receiver system for emitting ultrasound into the medium and recording that on the medium reflected ultrasound and a Doppler discriminator for the Doppler signals, which is used for the purpose of Obtaining a weighted mean frequency value Frequency weighting elements for generating a frequency weighted one Amplitude curve of the Doppler signal frequency spectrum in addition to the original Amplitude curve and power meter to determine the power of both the original and the in the frequency weighted spectral curve are assigned.

In the case of known devices of this type (e.g. DT-OS 23 19 724 or also DT-PS 17 91 191), this is calculated the weighted mean frequency value as a measure specifically for the mean blood flow velocity according to the relationship