Примеры решения задач. 1. Определить разность фаз в пульсовой волне между двумя точками артерии, расположенными на расстоянии см друг от друга

1. Определить разность фаз в пульсовой волне между двумя точками артерии, расположенными на расстоянии см друг от друга. Скорость пульсовой волны считать равной 10 м/с, а колебания сердца гармоническими с частотой 1,2 Гц

Решение

Длине волны соответствует разность фаз 2 , а расстоянию - разность фаз , которую следует найти. Составим пропорцию

Отсюда

Ультразвук

Природа и свойства. УЗ-механические колебания и волны с частотой от 20кГц до 10¹⁰ГЦ. Распространение УЗ в среде сопровождается его поглощением. Чем больше поглощение УЗ, тем меньше глубина его проникновения. Скорость распространения УЗ в жидкости 1500 м/с, в твердом теле -4000 м/с.

При распространении УЗ имеют место дифракция, интерференция, преломление и отражение. Отражение и преломление УЗ происходит на границе контакта сред, отличающихся по плотности.

Источники и приемники ультразвука. Для генерации УЗ применяют УЗ-излучатели. Они бывают 2-х типов: механические и электромеханические. Наибольшее распространение получили э/м излучатели. Их действие основано на явлении обратного пьезоэлектрического эффекта – механической деформации тела под действием переменного электрического поля. Для приема используется явление прямого пьезоэлектрического эффекта, при котором УЗ-колебания, попадая на поверхность пьезокристалла, вызывают его колебания, сопровождающиеся генерацией переменного электрического поля.

Воздействие УЗ на организм. УЗ влияет на скорость биохимических реакций, увеличивает проницаемость клеточных мембран, скорость диффузии, активирует обменные процессы. УЗ вызывает микровибрации на клеточном и субклеточном уровнях, разрушает клетки и микроорганизмы.

Использование УЗ в диагностике

Метод ультразвуковой эхолокации. Суть метода состоит в регистрации УЗ-сигнала, отраженного от границ раздела тканей, отличающихся по плотности: костей, мышц, кожи и т.д. Эхо УЗ - сигнала усиливается, обрабатывается по заданной программе и поступает на монитор в виде изображения.

УЗ - локация чаще всего используется для изучения аномалий органов брюшной полости: почек, надпочечников, селезенки, желчного пузыря и протоков, печени и т.д.

УЗ методы широко применяются в акушерстве и гинекологии, при исследовании щитовидной железы, обследовании сердца и сосудов, в офтальмологии и т.д.

Применение УЗ для лечения

Тепловое действие УЗ широко применяется в физиотерапии для лечения воспалительных заболеваний: синуситов, гайморитов, бронхитов и т.д., для заживления ран, лечения трофических язв, рассасывания отеков и гематом, заживления костной ткани.

Эффективным средством лечения является фонофорез –введение в организм человека с помощью ультразвука жидких лекарственных препаратов.

С помощью УЗ-скальпеля проводится рассечение ткани с одновременной коагуляцией сосудов.

УЗ используется для дробления почечных камней (УЗ-литотрипсия).

Эффект Доплера

Его суть заключается в изменении частоты звука, воспринимаемого наблюдателем, вследствие относительного движения источника и приемника звука. Когда звук отражается от движущегося объекта, частота отраженного сигнала изменяется (происходит сдвиг частоты).

Частота колебаний воспринимаемых наблюдателем, определяется выражением

,

где и - скорости наблюдателя и источника упругой волны относительно среды,

- скорость распространения волны в этой среде, -частота испускаемых колебаний. Верхние знаки соответствуют встречному движению наблюдателя и источника, нижние - в противоположные стороны.

Доплеровский сдвиг частоты определяется выражением

, где - скорость движущегося объекта, - скорость волны (ультразвука), -частота сигнала.