112年:醫物幅安(2)

複合訊號經過傅立葉轉換後之頻譜,下列敘述何者正確? 圖片

A在ω與 2ω位置,各得一組吸收峰( spike ),兩組吸收峰的振幅大小( magnitude )一樣
B在ω與 1/2ω位置,各得一組吸收峰,兩組吸收峰的振幅大小一樣
C在ω與 1/2ω位置,各得一組吸收峰,且 1/2ω 位置之吸收峰的振幅大小為 ω 位置之吸收峰的 2 倍
D在ω與 2ω位置,各得一組吸收峰,且 2ω 位置之吸收峰的振幅大小為 ω 位置之吸收峰的 2 倍

詳細解析

本題觀念:

傅立葉轉換 (Fourier transform) 是一種將時域 (time domain) 訊號轉換至頻域 (frequency domain) 的重要數學工具。在醫學影像,尤其是磁振造影 (MRI) 與核磁共振頻譜 (MRS) 中,接收線圈所收到的自由感應衰減 (FID) 訊號為隨時間變化的複合訊號。透過傅立葉轉換,可以將這段複雜的時域訊號分解,精確找出其中包含了哪些特定的頻率成分,以及各個頻率成分所對應的訊號強度(振幅,magnitude)。

影像分析:

題目圖片中提供了一個複合時間訊號的數學方程式: 12cos(ωt)+cos(2ωt)\frac{1}{2}\cos(\omega t) + \cos(2\omega t) 這是一個由兩個單純的餘弦波 (cosine wave) 疊加而成的複合時域訊號,我們可以將其明確拆解為兩個成分:

  1. 第一項12cos(ωt)\frac{1}{2}\cos(\omega t),這代表一個角頻率為 ω\omega 的波,其振幅 (amplitude) 的係數為 12\frac{1}{2}
  2. 第二項cos(2ωt)\cos(2\omega t),這代表另一個角頻率為 2ω2\omega 的波,其振幅的係數為 11 (即隱藏在 cos\cos 前面的係數為 11)。

選項分析

將上述的時域複合訊號進行傅立葉轉換,轉換後的頻

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