111年:放射器材(1)

超音波操作頻率為 6 MHz,都卜勒角為 60 度,流體流速為 50 cm/s,則都卜勒偏移為多少 kHz?

A3.9
B2.5
C1.95
D1.0

詳細解析

本題觀念:

本題測驗超音波物理學中**都卜勒方程式(Doppler equation)**的應用。都卜勒超音波利用聲波遇到移動物體(例如血管中的紅血球)時產生的頻率變化來推算流速。

都卜勒偏移(Doppler shift)的公式為: Δf=2f0vcosθc\Delta f = \frac{2 \cdot f_0 \cdot v \cdot \cos\theta}{c}

  • Δf\Delta f:都卜勒偏移頻率(Doppler shift frequency)
  • f0f_0:超音波探頭發射頻率(Transmitted frequency)
  • vv:反射物(流體或血液)流速(Velocity)
  • θ\theta:都卜勒角度(Doppler angle),即超音波音束與血流方向的夾角
  • cc:超音波在人體軟組織中的傳播聲速(Speed of sound in soft tissue),預設公認值為 1540 m/s1540 \text{ m/s}(或換算為 154,000 cm/s154,000 \text{ cm/s})。

選項分析

  • A: 3.9。若計算時漏掉乘上 cos(60)\cos(60^\circ),會得到約 3.9 kHz 的結果,此為常見的計算陷阱,故錯誤。
  • B: 2.5。代入公式計算後數值不符,故錯

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