Kas ir ultraskaņas dopleris?

Vēlāks eksperiments, kurā izmantoja mūziķus kustīgā vilcienā un novērotājus, kas stāvēja uz vilciena platformas, apstiprināja Doplera teoriju, izmantojot skaņu. Objektam virzoties uz nekustīgu vai nekustīgu novērotāju, skaņas viļņi tiek nedaudz saspiesti, kā rezultātā tiek iegūts augstāks tonis nekā faktiskā skaņa. Pēc tam, kad objekts sasniedz novērotāju un attālinās, šķietamā skaņa kļūst zemāka, jo skaņas viļņi ir nedaudz izstiepti.

Garākiem skaņas viļņiem ir zemāks tonis, un rezultātā rodas skaņa, kas šķiet zemāka par patieso. Eksperimentu ir viegli reproducēt, klausoties, kā transportlīdzeklis tuvojas novērotājam, pēc tam brauc garām un attālinās. Ja transportlīdzeklis atskan skaņas signāls, tuvojošā transportlīdzekļa signāla skaņas signāls ir augstāks, kas mainīsies uz zemāku, transportlīdzeklim braucot garām un attālinoties.

Šo Doplera efektu var izmantot ultraskaņas plūsmas mērīšanas ierīcē. Ultraskaņas skaņas ir ļoti augstas frekvences, kas pārsniedz cilvēka dzirdes diapazonu. Pirms uzsūkšanās tie var iziet cauri daudziem šķidrumiem un cilvēka audiem, kas padara tos noderīgus medicīniskajā diagnostikā un rūpniecībā. Ultraskaņas doplera ātruma mērījums izmanto frekvences nobīdes priekšrocības, kad skaņas viļņi tiek atstaroti no kustīgiem šķidrumiem.

Vislabākos rezultātus iegūst, ja ultraskaņas doplera iekārta mēra šķidrumu, kas satur burbuļus vai cietas daļiņas. Ultraskaņas skaņas slikti atspoguļojas no dzidriem vai ļoti bieziem šķidrumiem, jo, lai izmērītu šķidruma plūsmas ātrumu, ir nepieciešama zināma skaņas atstarošana uz uztvērēju. Ierīce izsūta īsus augstfrekvences skaņas impulsus un salīdzina atgriešanās signālu ar izejošo signālu. Jebkuru frekvences starpību var aprēķināt, lai iegūtu šķidruma ātrumu.

Agrīnie ultraskaņas doplera mērīšanas pielietojumi bija medicīnas jomā, kur skaņas mērījumi tika izmantoti, lai pārbaudītu asins plūsmu artērijās un vēnās, neveicot operāciju. Tika izstrādātas arī lietojumprogrammas, lai pārbaudītu augli grūtniecības laikā, aplūkojot pukstošo sirdi un asinsvadus. 20. gadsimta beigās izstrādātās ierīces varēja parādīt redzamu sirds vārstuļu kustību, lai diagnosticētu defektus un aizsprostojumus.

Rūpnieciskā lietojumā ultraskaņas doplera mērījumi vislabāk darbojas, ja skaņa tiek nosūtīta šķidrumā leņķī, kas nav 90°. Šķidrumā esošajām daļiņām vai burbuļiem ir jāpārvietojas uz ierīci vai prom no tās, lai tā varētu precīzi izmērīt ātrumu. Pareizam mērījumam ir nepieciešama pilna caurule, jo daļēji piepildīta sistēma neatgriezīs ātruma mērīšanai izmantojamu skaņas signālu.