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測量平均速度范文1
一、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)
1.更換器材：我們選用“圓柱體組”里的銅或鐵圓柱體代替小車，實(shí)驗(yàn)效果特別好！
2設(shè)計(jì)表格：規(guī)范地繪制表格十分重要！課文里p23的表格有2點(diǎn)應(yīng)該修改：
⑴按實(shí)驗(yàn)教學(xué)的常規(guī)，物理量的符號要規(guī)范、含義要唯一！課文里的圖1.4-1如圖1所示：斜面長s是總物理量、不該帶下角標(biāo)“1”；上半段的坡長應(yīng)該用“s1”表示；而“s2”則用來表示下半段的坡長！同理全坡段的平均速度用“υ”表示；“υ1”和“υ2”分別表示上、下半段的平均速度。也就是說：總物理量不帶數(shù)字下角標(biāo)；下角標(biāo)的“1”表示上半段的每個(gè)物理量；下角標(biāo)的“2”表示下半段的每個(gè)物理量；全坡段的某個(gè)物理量如“t”要測量3次咋表示？可寫個(gè)漢字加以區(qū)分如：用“t全1”、“t全2”和“t全3”來表示測量3次總時(shí)間；而上半段測3次時(shí)間則表示為：“t上1”、“t上2”和“t上3”；下角標(biāo)的“1”或“2”是“分物理量”的標(biāo)志、不能用來表示“總物理量”！這個(gè)觀點(diǎn)應(yīng)該貫穿在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過程！上述說法表面看有點(diǎn)麻煩，但實(shí)際確是很“規(guī)范、含義唯一”。
⑵課文里p23的實(shí)驗(yàn)表格，均應(yīng)補(bǔ)寫各物理量單位（讓學(xué)生填寫單位，是不符合“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格”教學(xué)要求的）。建議用表1或表2替代課文里的表格：其實(shí)驗(yàn)步驟順次改為：①先測上半段；②再測全坡段；③最后算出下半段。若繪制表3所示，更符合“多次測量求平均值”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求。
附注：給出課后練習(xí)題：
①怎樣用上半段的平均速度為υ1與全坡段的平均速度為υ，表示下半段的平均速度υ2？〔提示：υ2=（υ1 υ）/（2υ1-υ）〕；
②怎樣用上半段的平均速度為υ1、下半段的平均速度為υ2，表示小車在整段斜面上的平均速度υ=？〔提示：υ=（2υ1υ2 ）/（υ1+υ2）〕；
③試比較υ1、υ2 和υ的大小？（提示：υ2>υ>υ1）；……
二、習(xí)題教學(xué)
1、課文里p25-2題：在用圖1.4-1的方法測量平均速度的實(shí)驗(yàn)中，小車兩次運(yùn)動(dòng)的平均速度υ1和υ2不一樣，你認(rèn)為可能的原因是什么？請簡要列出兩條可能的原因。教參p27給出答案為：“由于測量誤差，運(yùn)動(dòng)的路程可能不同；運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可能不同”。
我們認(rèn)為按課文所述：υ1是表示全程的平均速度、υ2是表示上半段的平均速度。由于小車在斜面上是加速下滑！而不是“由于測量有誤差”所致！建議該題修改為：“某同學(xué)在同一坡段上測得2個(gè)υ1或2個(gè)υ2為什么數(shù)值不一樣”？這樣參考答案才正確。
2、p22的習(xí)題也涉及平均速度：
①1題：υ=s/t是用單位時(shí)間內(nèi)通過的路程來表示運(yùn)動(dòng)快慢的。能不能用單位路程所用的時(shí)間來表示運(yùn)動(dòng)的快慢？教參p26給出的答案為：“也可以用這種方法表示物體運(yùn)動(dòng)的快慢”。“但用這種方法比較起來很不方便”。
事實(shí)證明：運(yùn)用這種方法有時(shí)解題卻很快捷！例如摘引義教版p25.例題2：鄭州到上海鐵路線長1000km，客車運(yùn)行約需14h；若鄭州到南京鐵路線長700km，從鄭州開出的客車需多長時(shí)間能到南京？
“心算法”更簡捷：1000km要運(yùn)行14h，每km要運(yùn)行0.014h，700km需運(yùn)行9.8h！注：“9.8h”不符合生活用語！要把9.8h折合成：9h48min！故建議將“用這種方法比較起來很不方便”，修改為：“用這種方法不太適合人們的習(xí)慣”。
②3題：小明在跑百米時(shí)前50m用時(shí)6s，后50m用時(shí)7s，小明前、后50m及百米全程的平均速度各是多少？
在求“百米全程的平均速度”，若有學(xué)生問：用“前50m的平均速度是8.33m/s+后50m的平均速度是7.14m/s”再÷2，行否？答案是“錯(cuò)”！他錯(cuò)在違背了“平均速度的定義”：求變速運(yùn)動(dòng)物體在某段路程上、或在某段運(yùn)動(dòng)時(shí)間里的平均速度，只能“用它通過的這段路程除以它通過這段路程所用的時(shí)間”！再無其它解題思路可尋！
測量平均速度范文2
(1)判別地層類型、場地類型和卓越周期。以某電排站的改建為例進(jìn)行介紹，該電排站位于鄱陽湖附近，對場地的地層進(jìn)行勘察得知，最上面的為素填土、粉砂、粉土，再往下是淤泥質(zhì)粉質(zhì)的黏土、粉質(zhì)的黏土，最下面是強(qiáng)風(fēng)化云母片巖石。為了建成抗震級數(shù)較大的電排站，采用波速測試的方法，首先判斷場地的地層類型、場地的類型等。采用單孔檢層法，根據(jù)建筑抗震的設(shè)計(jì)規(guī)范，對場地的類型進(jìn)行判斷。首先鉆兩個(gè)孔，測得它們的S波波速分別為206米/秒、203米/秒，相對應(yīng)的覆蓋層厚度為28米和30米，根據(jù)這些數(shù)據(jù)判斷出此電排站場地的地層類型為中軟土，場地類別是Ⅱ，根據(jù)計(jì)算公式確定場地的卓越周期分別是0.3883秒和0.3941秒。而對兩個(gè)孔進(jìn)行實(shí)地測量，采用地脈動(dòng)法所得結(jié)果分別為0.3867秒和0.3927秒，實(shí)際測量結(jié)果與由公式計(jì)算的結(jié)果相比較，結(jié)果相差不多，數(shù)據(jù)比較吻合。由此可知，根據(jù)這種方法來確定的地層類型，場地類型和卓越周期是準(zhǔn)確有效的。
(2)采用波速法計(jì)算巖土的工程動(dòng)力參數(shù)。根據(jù)實(shí)地測量的S波和P波的彈性波速，利用相應(yīng)的公式即可計(jì)算巖土的工程動(dòng)力參數(shù)。其中μ表示泊松比，VP壓縮波速度，VS表示剪切波速度，單位均為米/秒。上述電排站的工程，要對其抗震的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，利用波速法測定各地層的彈性參數(shù)。根據(jù)單孔檢層法測量的數(shù)據(jù)如下:全風(fēng)化云母片的測試深度為3.5米，剪切波的平均速度為337米/秒，壓縮波的平均速度為686米/秒;強(qiáng)風(fēng)化云母片的測試深度為12米，剪切波的平均速度為646米/秒，壓縮波的平均速度為1279米/秒;中風(fēng)化云母片的測試深度為20米，剪切波的平均速度為1330米/秒，壓縮波的平均速度為2500米/秒;微風(fēng)化云母片的測試深度為25米，剪切波的平均速度為1868米/秒，壓縮波的平均速度為3320米/秒;未風(fēng)化云母片的測試深度為30米，剪切波的平均速度為2442米/秒，壓縮波的平均速度為4130米/秒。由以上數(shù)據(jù)即可計(jì)算出巖土的彈性動(dòng)力參數(shù)。
(3)巖土承載力基本值的估算。在這個(gè)項(xiàng)目中計(jì)算巖土承載力基本值的使用的是剪切波速法。通過大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出巖土的承載力基本值與剪切波速值存在一定的比例關(guān)系。淤泥巖土層的剪切波速值為60～80米/秒，對應(yīng)的承載力基本值在3～4t/m2;巖土為淤泥質(zhì)軟弱土的剪切波速值為100～130米/秒，它對應(yīng)的承載力基本值為7～9t/m2;軟塑粉質(zhì)粘土、粉土和松散砂組成的巖石的剪切波速值為140～180，其對應(yīng)的承載力基本值在9～12范圍內(nèi);軟塑粉質(zhì)粘土和稍密中細(xì)沙的巖土中的剪切波速值為200～220，巖土對應(yīng)的承載力在14～16之間;硬塑粉質(zhì)粘土和中密中粗砂組成的巖土中的剪切波速值為250～280，承載力基本值為18～21;硬塑粉質(zhì)粘土、密實(shí)中粗紗、礫砂軟質(zhì)巖全風(fēng)化層構(gòu)成的巖土中的剪切波速值為300～360，對應(yīng)的承載力基本值為24～28;由密實(shí)中粗礫砂、礫砂、全風(fēng)化巖硬質(zhì)巖全風(fēng)化層的巖土層中的剪切波速值為400～450，對應(yīng)的承載力基本值為24～28;最后，強(qiáng)風(fēng)化巖的剪切波速值大于500，其對應(yīng)的剪切波速值大于40。
(4)砂性土的地震液化式判別。砂性土的地震液化式的判別是根據(jù)地震的基本烈度Ⅶ判定，對場地在15米的深度范圍之內(nèi)的砂性土巖層進(jìn)行判別。其中判別的過程是根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021—2001)號規(guī)范來確定。并通過標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的公式計(jì)算臨界剪切波速值，當(dāng)場地砂性土層的剪切波速的實(shí)測值大于由公式計(jì)算所得的剪切波速的臨界值時(shí)，就判定砂性土層不液化。通過對這個(gè)項(xiàng)目的場地進(jìn)行實(shí)地的考察和分析，通過上文的判別方式對項(xiàng)目的砂性土層進(jìn)行判別。得出孔深在5.0～8.7范圍內(nèi)的巖性土層為粉砂，剪切波速值的實(shí)測值為170～176，臨界值在115～143范圍內(nèi)，所以液化式的判別結(jié)果為部分液化，其余孔深判定為不液化。所以通過判定，在場地的15米深度的范圍內(nèi)，粉砂層的剪切波速值的實(shí)測值小于臨界值，所以為部分液化土層;粉土層的剪切波速值的實(shí)測值均大于臨界值，所以判定為不液化土層。
2總結(jié)
測量平均速度范文3
2、渦街流量計(jì)是根據(jù)卡門渦街原理(Kármán Vortex Street)測量氣體、蒸汽或液體的體積流量、標(biāo)況的體積流量或質(zhì)量流量的體積流量計(jì)。并可作為流量變送器應(yīng)用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。
3、渦街流量計(jì)是應(yīng)用流體振蕩原理來測量流量的，流體在管道中經(jīng)過渦街流量變送器時(shí)，在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān)，可用下式表示：旋渦的釋放頻率，單位為Hz；v為流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度，單位為m/s；d為旋渦發(fā)生體特征寬度，單位為m；St為斯特勞哈爾數(shù)（Strouhal number），無量綱，它的數(shù)值范圍為0.14－0.27。
4、St是雷諾數(shù)的函數(shù)，當(dāng)雷諾數(shù)Re在 范圍內(nèi)，St值約為0.2。在測量中，要盡量滿足流體的雷諾數(shù)在，此時(shí)旋渦頻率 。
測量平均速度范文4
關(guān)鍵詞：不確定原理 玻爾量子化條件 德布羅意公式 擾動(dòng)
【中圖分類號】O413.1【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1004-1079（2008）10-0184-02
眾所周知，量子力學(xué)誕生以后，不確定原理引起了長期激烈的爭論。[1]物理學(xué)家們一般認(rèn)為，不確定原理與測量對粒子的擾動(dòng)有關(guān)[2]，但已有的各種嚴(yán)格或不嚴(yán)格的論證并未直接給出這個(gè)結(jié)論, 以至于當(dāng)今有的物理學(xué)專家在談及不確定原理時(shí)感慨地說：沒有人真正知道它是如何產(chǎn)生的。[3]其次，由于習(xí)慣于認(rèn)為經(jīng)典力學(xué)是決定性的理論，初學(xué)者對不確定原理往往感到難以理解。事實(shí)上，不確定原理不僅存在于量子力學(xué)中，在經(jīng)典力學(xué)乃至整個(gè)經(jīng)典物理學(xué)中也存在，只不過因其實(shí)際效應(yīng)可以忽略人們以往不注意罷了。下面，我們先討論經(jīng)典力學(xué)中的不確定原理，再討論量子力學(xué)中的不確定原理，并根據(jù)玻爾量子化條件和德布羅意公式得到一種導(dǎo)出不確定關(guān)系式的新方法，證明不確定關(guān)系與測量對粒子的擾動(dòng)有關(guān)。
一、經(jīng)典力學(xué)中的不確定原理
看到本段的標(biāo)題，也許有人會想：經(jīng)典力學(xué)是決定性的理論，怎么會存在不確定原理？對此疑問，首先必須指出的是：狀態(tài)之間的因果關(guān)系與狀態(tài)描述的確定程度是既有聯(lián)系又有區(qū)別的兩個(gè)概念。以往，由于牛頓方程給出了質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間確定的因果關(guān)系，人們認(rèn)為經(jīng)典力學(xué)完全是決定性的理論，但這隱含著一個(gè)如狄拉克所指出的假定：經(jīng)典力學(xué)假定對所有可觀測量都能同時(shí)賦予數(shù)值。[4]問題是：在經(jīng)典力學(xué)中，質(zhì)點(diǎn)狀態(tài)，也就是質(zhì)點(diǎn)的位置和速度是否真的可以完全確定呢？
為簡便起見，討論一維運(yùn)動(dòng)。我們知道，一維運(yùn)動(dòng)中平均速度的定義是V=,（1）
而瞬時(shí)速度定義為平均速度的極限：
V=limt0（2）
我們知道，任何測量都是或長或短的過程，不可能是瞬時(shí)的，因此，我們能測得的總是平均速度而非瞬時(shí)速度，或者說，平均速度可測，（瞬時(shí)）速度不可測。這聽起來似乎有點(diǎn)怪，但事實(shí)如此。在物理學(xué)中，說一個(gè)不能準(zhǔn)確測定的物理量有確定值是沒有意義的，所以，我們把平均速度相對于速度的這種偏差叫做速度的不確定偏差：δV=V-.（3）
顯然，速度不確定偏差的存在與具體的測量技術(shù)無關(guān)。對上式兩邊取極限，可知不確定偏差δV是無窮小量，這就保證了速度的測定在具有不確定性的同時(shí)具有穩(wěn)定性。
也許有人會把速度不確定偏差的存在歸于測量技術(shù)的限制，那么我們要問，這種限制可否完全消除？顯然不能。因?yàn)椴淮_定偏差描述的是可測的平均速度相對于不可測的速度的偏差，這個(gè)偏差的存在與具體的測量技術(shù)無關(guān)，與通常所說的測量誤差是兩個(gè)概念。通常所說的速度測量誤差是平均速度的測量值與平均速度的真值的差，而所謂真值不過是多次測量的平均值罷了。
速度有不確定偏差，位置是否也有不確定偏差呢？利用V=可將牛頓方程=（4）
寫成V=,也就是dx=dV.
所以，當(dāng)速度有不確定偏差δV時(shí)，位置必有不確定偏差δx：
δx=δV.（5）
上式表明，僅當(dāng)質(zhì)點(diǎn)靜止時(shí)位置有確定值。此時(shí),位置、速度都是完全確定的，或者說都是可測準(zhǔn)的。
上式還表明：當(dāng)力F足夠大時(shí)，δx足夠小，這就保證了位置的測定在具有不確定性的同時(shí)具有穩(wěn)定性。那么，所謂力F足夠大意味著什么呢？
設(shè)力場（Fx）有勢函數(shù)U(x)，即令
（Fx）＝－. （6）
將上式右邊的勢梯度在附近展開：
＝+x+A.（7）
所謂F（x）=足夠大，意味著上式右邊第一項(xiàng)后邊的那些項(xiàng)可以忽略，或者說，力場變化比較慢。所以，所謂給定初態(tài)和運(yùn)動(dòng)方程，質(zhì)點(diǎn)以后的狀態(tài)就是確定的，其條件是力場F變化較慢。這個(gè)結(jié)論與量子力學(xué)關(guān)于可以用經(jīng)典力學(xué)描述微觀粒子運(yùn)動(dòng)的條件完全相同[5]。
事實(shí)上，不僅在經(jīng)典力學(xué)中，在整個(gè)經(jīng)典物理學(xué)中不確定性都是普遍存在的。例如，測量電場或磁場時(shí)必須引入帶電粒子，測得的場是受到帶電粒子的場干擾的場，而非原來的那個(gè)場。又例如，測量一段電路的電壓時(shí)必須并聯(lián)一個(gè)伏特計(jì)，測得的電壓是并聯(lián)伏特計(jì)后的電壓，而非原來那段電路的電壓。諸如此類，不勝枚舉。這些不確定性并不是測量技術(shù)帶來的，也不是通過改進(jìn)測量技術(shù)能夠完全消除的，而是理論體系固有的，不可消除的，是客觀物質(zhì)運(yùn)動(dòng)屬性的表現(xiàn)。
綜上所述可知，經(jīng)典物理學(xué)中的不確定性是一個(gè)客觀存在，是客觀物質(zhì)運(yùn)動(dòng)屬性的反映。如前所說，狄拉克曾經(jīng)指出，經(jīng)典力學(xué)假定對所有可觀測量都能同時(shí)賦予數(shù)值。經(jīng)典力學(xué)的這個(gè)不自覺的假定使人們形成了一種根深蒂固的觀念，認(rèn)為經(jīng)典力學(xué)完全是決定論的，與不確定性無關(guān)。許多學(xué)習(xí)了經(jīng)典力學(xué)的人開始學(xué)習(xí)量子力學(xué)時(shí)對量子力學(xué)的不確定關(guān)系感到難以理解，其思想根源皆在于此。量子力學(xué)誕生以后，不確定原理引起了長期的激烈的爭論。爭論的結(jié)果之一是把舊名稱“測不準(zhǔn)原理”、“測不準(zhǔn)關(guān)系”改成了“不確定原理”，“不確定關(guān)系”，以免望文生義，把不確定“偏差”誤認(rèn)為測量“誤差”。看來，改得確有必要。不過，概念的建立重在內(nèi)涵的把握。不論在量子力學(xué)中還是在經(jīng)典力學(xué)中，不確定原理都應(yīng)被視為一個(gè)基本原理，都是客觀物質(zhì)運(yùn)動(dòng)屬性的表現(xiàn)，只不過表現(xiàn)形式和表現(xiàn)程度不同罷了。不同之處在于，量子力學(xué)中的力學(xué)量大多是量子化的，不確定偏差有下限，不是無窮小量；經(jīng)典力學(xué)中的力學(xué)量大多是連續(xù)變化的，不確定偏差是一個(gè)無窮小量。正是由于經(jīng)典力學(xué)中的不確定偏差是一個(gè)無窮小量，忽略它不會給一般的技術(shù)工作帶來問題，但不能因此就否認(rèn)它的存在。
二、 量子力學(xué)中的不確定原理
我們知道，在量子力學(xué)中，算符x和算符不對易，坐標(biāo)x和動(dòng)量Px不能同時(shí)有確定值。下面根據(jù)玻爾軌道量子化條件和德布羅意公式導(dǎo)出量子力學(xué)中的不確定關(guān)系式x?Px=t?E≥.（8）
不失一般性，設(shè)用光信號測量一個(gè)氫原子的位置。 顯而易見，從氫原子中電子吸收光子躍遷到較高能級到放出光子躍遷到較低能級，存在一個(gè)或長或短的時(shí)間間隔t。假設(shè)在此時(shí)間內(nèi)氫原子的位移是, 動(dòng)量增量是x, 則有Px
t?Px＝x?F?t=t?E,（9）
其中F是t時(shí)間內(nèi)氫原子所受力的平均值,E 是氫原子能量的增量。上述過程等效于氫原子吸收了一個(gè)能量為hv的光子，于是有
E=hv=hω＝h,
即t?E=h?Ф.（10）
那么，上式中Ф的物理意義是什么呢？利用德布羅意公式p=mV=可將玻爾的軌道量子化條件mVr=nη寫成
2πr=nη=2n. （11）
這表明氫原子中電子的德布羅意波是一個(gè)沿著圓軌道的駐波，圓軌道上每兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的圓心角是，如圖1所示。電子躍遷的末態(tài)能級
包含無限多個(gè)可能的軌道面，其中一個(gè)軌道面與初態(tài)軌道面的夾角為θ,0≤θ≤π ，如圖2所示。設(shè)這些軌道面是等幾率的，則初末態(tài)中相鄰節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的圓心角之差的平均值是
Ф=-≥-, （12）
其中n=1,2,3,L;m=n+1,n+2,L. 取n=2, 得
Ф≥.（13）
將上式代入（10）式即得（8）式。
由上述證明可知，不確定原理與測量對粒子的擾動(dòng)有關(guān)，即與物體之間的相互作用有關(guān)。這與前面的分析一致。不過，由于應(yīng)用了玻爾軌道量子化條件，上述證明還不是完全量子論的證明。量子力學(xué)中對不確定原理的嚴(yán)格證明見各種標(biāo)準(zhǔn)的量子力學(xué)教科書[6]，這里不再贅述。
參考文獻(xiàn)
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[3] 通向量子引力的三條途徑，（美）李. 斯莫林著，李新洲等譯，上海科學(xué)技術(shù)出版社，2003第1版，17頁
[4] 量子力學(xué)原理，P.A.M狄拉克著，陳咸亨譯，喀興林校，科學(xué)技術(shù)出版社，1965第1版，100頁；
[5] 同[1]，148頁
測量平均速度范文5
心血管疾病是嚴(yán)重危害人類健康的常見病之一，是發(fā)生猝死的主要原因。心血管疾病的早期診斷是指導(dǎo)臨床治療、減少并發(fā)癥、降低死亡率、提高患者生存質(zhì)量的關(guān)鍵。隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展及對心血管疾病的不斷深入研究，診斷心血管疾病的方法日益增多且不斷完善。
多普勒組織成像（doppler tissue imaging，DTI）又稱組織多普勒超聲心動(dòng)圖（tissue doppler echocardiography，TDE），是采用多普勒技術(shù)以彩色編碼或頻譜圖像實(shí)時(shí)顯示心肌等組織低頻高幅運(yùn)動(dòng)圖像的方法，為臨床研究與診斷心臟疾病、評價(jià)心臟功能提供了新的無創(chuàng)檢測方法。
1多普勒組織成像技術(shù)
1.1 多普勒組織成像技術(shù)的基本原理技術(shù)原理 DTI基于傳統(tǒng)的彩色多普勒基礎(chǔ)，改變多普勒濾波系統(tǒng)以濾掉心血管腔內(nèi)紅細(xì)胞運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的頻移信號，僅獲取心肌組織運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的頻移信號。血流產(chǎn)生的多普勒信號與心肌運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的有兩點(diǎn)不同：（1）室壁心肌運(yùn)動(dòng)速度明顯低于心腔內(nèi)的血流速；（2）室壁心肌運(yùn)動(dòng)的振幅明顯高于血流所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)振幅。DTI技術(shù)采用改變多普勒濾波系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)增益及低通濾波器，確定適當(dāng)?shù)念l率通過閥值，濾除血流反射的高頻率、低振幅的頻移信號，只提取心肌運(yùn)動(dòng)反射的低頻高振幅的多普勒頻移信號，并將其輸入自相關(guān)系統(tǒng)及速度計(jì)算單元進(jìn)行彩色編碼，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器以彩色圖像和M型曲線形式來反映心臟室壁運(yùn)動(dòng)的信息。
用DTI技術(shù)顯示心肌組織的運(yùn)動(dòng)，不會出現(xiàn)色彩倒錯(cuò)現(xiàn)象，另外可以克服M型和二維顯像由于聲束角度等原因造成的圖像質(zhì)量問題，也因心肌運(yùn)動(dòng)速度在反應(yīng)心肌組織運(yùn)動(dòng)方面具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。為臨床研究與診斷心臟疾病、評價(jià)心臟功能提供了新的無創(chuàng)檢測方法。
1.2 顯示方式
通過低通濾波器的多普勒頻移信號，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后可分別以不同的模式來顯示室壁心肌組織的運(yùn)動(dòng)信息。一般認(rèn)為常用DTI有多普勒組織速度圖、多普勒組織加速度圖、多普勒組織能量圖、多普勒組織脈沖頻譜圖多普勒組織M型五種不同的顯示方式。
1.3 正常心肌的DTI成像
心肌的收縮速度是反映心肌收縮功能的客觀指標(biāo)。正常人群的心臟運(yùn)用M型DTI測量前間壁和下后壁的收縮期心內(nèi)膜、中層和心外膜心肌組織的運(yùn)動(dòng)速度，結(jié)果顯示不同節(jié)段心肌組織運(yùn)動(dòng)速度不一致，同一節(jié)段不同層次間的心肌運(yùn)動(dòng)速度也有顯著差別，且基底部心肌的縱向運(yùn)動(dòng)速度在收縮期和舒張期均大于橫向運(yùn)動(dòng)速度。用M型DTI同步記錄正常人的每一心動(dòng)周期的心電圖和心音圖用來觀察左室后壁心肌運(yùn)動(dòng)等容收縮期、射血早期、射血晚期、等容舒張期、快速充盈期、心房收縮期和心房舒張期的情況，記錄左室后壁心肌在各個(gè)時(shí)相的峰值平均速度和峰值速度梯度，結(jié)果證明，在射血早期、射血晚期和心房舒張期，峰值平均速度和峰值速度梯度均為正值，說明在這三個(gè)時(shí)相心肌組織是向著左室腔中心運(yùn)動(dòng)的，而等容收縮期、等容舒張期、快速充盈期、心房收縮期均為負(fù)值，這幾個(gè)時(shí)相心肌是背離左室腔中心運(yùn)動(dòng)的。AR期峰值速度梯度值是0，說明此時(shí)相內(nèi)心內(nèi)膜心肌運(yùn)動(dòng)速度和心外膜是相同的；在IR期峰值速度梯度是絕對值較小的負(fù)值，說明心內(nèi)膜的運(yùn)動(dòng)速度略低于心外膜心肌的速度。對不同年齡組的峰值平均速度和峰值速度梯度分析表明，年齡和心肌的運(yùn)動(dòng)速度顯著相關(guān)，年齡越大峰值平均速度和峰值速度梯度越低；而在AC期，年齡增加峰值平均速度和峰值速度梯度則顯著增加。這與應(yīng)用脈沖多普勒頻譜技術(shù)測量正常人左室舒張期二尖瓣口的血流速度所反映的左室舒張功能的變化完全一致。該研究還對在同一切面測得的M型、二維超聲心動(dòng)圖的參數(shù)、射血分?jǐn)?shù)、左室縮短率、左室壁收縮增厚率與DTI技術(shù)測得的速度參數(shù)進(jìn)行對比。跨壁速度梯度與常規(guī)超聲參數(shù)的相關(guān)性明顯大于峰值平均速度與常規(guī)超聲參數(shù)的相關(guān)性，這說明跨壁速度梯度比峰值平均速度能更好的反映心肌收縮功能。速度梯度反映了與超聲聲束垂直的某點(diǎn)室壁心肌，即“感興趣區(qū)”收縮力，而峰值平均速度不但反映局部心肌纖維的收縮力，同時(shí)還受到心臟的整體運(yùn)動(dòng)影響。總之，DTI技術(shù)能夠準(zhǔn)確測量心肌運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)變化，給研究心臟的病理性改變，特別是為研究心臟的缺血性疾患提供了重要依據(jù)。
2 多普勒組織成像技術(shù)在心血管疾病中的應(yīng)用
2.1缺血性心臟病
對于冠心病等疾患造成的心肌缺血，DTI是一種有潛力的診斷方法，DTI被廣泛推薦用于心功能的檢測，特別是缺血性心臟病。Edxardsen等學(xué)者在17只犬行開胸實(shí)驗(yàn)中，以DTI同步檢測射血期及等容舒張期的速度，發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的心肌缺血時(shí)，用射血峰值速度來衡量心臟功能是不準(zhǔn)確的，心肌運(yùn)動(dòng)功能的損害多發(fā)生于等容期，等容收縮期和等容舒張期的速度能夠更好地評價(jià)心功能。研究證明，因左前降支中度狹窄導(dǎo)致的缺血，會使心肌節(jié)段縮短減少，在射血期可測到等容收縮期和等容舒張期的速度。收縮速度在射血期表現(xiàn)為負(fù)向波，在收縮后的等容舒張期為正向波。同時(shí)用DTI檢測射血期和等容期的速度，可以更好地定量測量局部心肌功能的損害。初步實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明：二尖瓣環(huán)處的心肌運(yùn)動(dòng)速度在室壁上的分布并不均勻。但是，當(dāng)心肌發(fā)生缺血性損害后，二尖瓣環(huán)處心肌運(yùn)動(dòng)速度的分布在心肌各層會隨之發(fā)生顯著地改變。DTI可評價(jià)缺血時(shí)三層心肌的改變。缺血時(shí)收縮期心內(nèi)膜和心肌實(shí)驗(yàn)表明，DTI可檢測心肌缺血甚至梗死時(shí)心肌運(yùn)動(dòng)速度色彩的變化，從而可反映心肌收縮功能和舒張功能的異常狀況，心內(nèi)膜的平均心肌運(yùn)動(dòng)速度和最大心肌運(yùn)動(dòng)速度明顯降低，而心外膜僅有輕度減低，心肌運(yùn)動(dòng)速度梯度階差和最大心肌運(yùn)動(dòng)速度在收縮期均降低，心肌層的降低更為均一。在舒張期，缺血時(shí)各層最大心肌運(yùn)動(dòng)速度均降低，但心內(nèi)膜和心肌層在舒張?jiān)缙诟@著，而心外膜沒改變，心肌運(yùn)動(dòng)速度梯度階差值明顯減低。心肌缺血患者，舒張晚期的最大心肌運(yùn)動(dòng)速度和心肌運(yùn)動(dòng)速度梯度階差在心肌各層均升高，但在心內(nèi)膜升高更顯著[1]。該研究結(jié)果可用于心肌梗死MI患者的研究：相較正常人，MI的患者收縮期和舒張期心肌運(yùn)動(dòng)速度明顯減少。運(yùn)動(dòng)正常節(jié)段的心肌運(yùn)動(dòng)速度明顯高于運(yùn)動(dòng)障礙節(jié)段的速度[2]。DTI可在早期再灌注后鑒別透壁性心肌梗死和非透壁性心肌梗死，再灌注后透壁性心肌梗死在收縮期心肌運(yùn)動(dòng)速度梯度階差沒變化，而非透壁性心肌梗死的收縮期心肌運(yùn)動(dòng)速度梯度階差會明顯提高[3]。Derumeaux[4]等在行13只犬開胸實(shí)驗(yàn)中，評價(jià)彩色M2型DTI測量心肌的跨膜速度分布的準(zhǔn)確性，并定量分析急性心肌缺血及心肌內(nèi)外膜再灌注誘發(fā)的心功能損害的程度。他們證明了DTI技術(shù)是評價(jià)心肌跨膜速度的不均一的新方法。正常人心肌組織的多普勒運(yùn)動(dòng)曲線的收縮波多為兩峰或多峰型加速時(shí)間短，而減速時(shí)間長，呈現(xiàn)快升慢降的波形，各心肌階段同時(shí)開始收縮運(yùn)動(dòng)，同時(shí)回到等位線，表現(xiàn)了左室各段心肌的運(yùn)動(dòng)同步性和協(xié)調(diào)性，反映了左心室快速射血期和慢速射血期時(shí)心肌的運(yùn)動(dòng)狀況；舒張?jiān)缙诘腅波為單峰，上升支和下降支基本對稱，除峰值由基底到心尖逐漸降低外，達(dá)到峰值的時(shí)間逐漸輕度后移，但同時(shí)回到等位線，反映了左室壁良好的順應(yīng)性和心電激動(dòng)的傳導(dǎo)順序；舒張晚期A波為單峰，與E波相比形態(tài)相似但峰值小，且持續(xù)時(shí)間短。不同心肌節(jié)段的舒張?jiān)缙诜逯邓俣龋╒e）和舒張晚期峰值速度（Va）可以不同，特別是Ve，表明了局部心肌的舒張功能的異常。有文獻(xiàn)報(bào)道，正常人隨年齡的增長其左心室室壁節(jié)段性舒張功能有下降的趨勢，表現(xiàn)為舒張?jiān)缙诘腣e峰值逐漸降低，Ve/Va比值逐漸下降，但這以改變并非是一個(gè)隨年齡增長而均勻減低的過程，個(gè)體差異較大，假性正常者顯示近基底的心肌節(jié)段多為Ve/Va>1，近心尖的節(jié)段Ve/Va
等容舒張波的下降也是舒張功能異常的一個(gè)標(biāo)志，等容舒張期，心肌纖維細(xì)胞主動(dòng)延長而消耗能量，當(dāng)細(xì)胞缺血時(shí)導(dǎo)致能量生成減少，局部心肌節(jié)段的等容舒張運(yùn)動(dòng)會出現(xiàn)異常，并且早于收縮功能受損[5]。等容舒張期的波形多表現(xiàn)為負(fù)向峰值的減低或以正向波為主，在快速充盈期到來之前，室壁沒有舒張反而出現(xiàn)了一個(gè)收縮運(yùn)動(dòng)，這必會影響左心室的舒張功能。
2.2 高血壓 高血壓所引起的心臟改變通常是一個(gè)漫長過程。在血壓持續(xù)升高的狀態(tài)下，左室結(jié)構(gòu)隨之改變，表現(xiàn)為心肌細(xì)胞肥大、重塑，左室壁厚度可達(dá)2cm以上，其肌纖維厚度是正常的一倍，但毛細(xì)血管數(shù)量無相應(yīng)增加，這是肥大的心肌纖維處于一種相對缺血的狀態(tài)。蘇曉婷等學(xué)者[6]應(yīng)用實(shí)時(shí)三平面組織多普勒顯像評價(jià)高血壓患者左心室重構(gòu)過程中長軸舒張功能的變化。結(jié)果顯示原發(fā)性高血壓患者各組左心室壁基底段、中間段Ve均小于正常對照組相應(yīng)節(jié)段，正常對照、正常構(gòu)型、向心性重構(gòu)型、離心性肥厚型及向心性肥厚型各組Ve逐漸減小。這種改變是因?yàn)檠獕涸龈邥r(shí)，舒張?jiān)缙谛募『哪茉黾樱?xì)胞膜發(fā)生缺陷，鈣泵活力降低，致使左心室變形能力降低。結(jié)果還證實(shí)了原發(fā)性高血壓患者在心肌未出現(xiàn)肥厚前左心室舒張功能就已降低。向心性肥厚型Ve明顯低于向心性重構(gòu)型，是因?yàn)橄蛐男苑屎癖憩F(xiàn)為心肌細(xì)胞肥大并伴有纖維組織增生，而向心性重構(gòu)僅有心肌細(xì)胞肥大。心肌肥厚使心肌耗氧量增加，心肌細(xì)胞相對缺血，心肌僵硬度增加，主動(dòng)松弛性不協(xié)調(diào)，致使左室舒張功能下降更加顯著。由此可見實(shí)時(shí)三平面組織多普勒顯像能夠準(zhǔn)確評價(jià)高血壓不同左心室構(gòu)型心肌舒張功能的受損程度，為定量、準(zhǔn)確評價(jià)左室局部心肌舒張功能提供新的方法，可用來指導(dǎo)原發(fā)性高血壓患者的臨床治療和改善預(yù)后。
2.3 心律失常
DTI技術(shù)通過觀察瞬間的心室斷面心肌運(yùn)動(dòng)的速度和加速度等的分布、大小和方向，檢測心肌興奮激動(dòng)的情況，有助于評價(jià)束支傳導(dǎo)阻滯、室性異位起搏點(diǎn)、預(yù)計(jì)旁道等興奮激動(dòng)的具置和除極的順序，可應(yīng)用于對心律失常的診斷、協(xié)助臨床電生理檢查、異常傳導(dǎo)束或異位起搏點(diǎn)的定位、消融處理，還可用于評價(jià)心臟起搏器置入后心肌激動(dòng)部位及順序的變化以及心律異常患者治療后的療效評價(jià)。
參考文獻(xiàn)：
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測量平均速度范文6
人教版普通高中物理《必修二》第七章有一個(gè)實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系.
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的想法很好：每次用相同規(guī)格、不同數(shù)量的橡筋彈射同一輛小車，利用“橡筋變力做功倍增”法，巧妙地避開功的具體測量，以1 W、2 W、3 W、…找出與之對應(yīng)的速度v或v2…vn的關(guān)系.
相信凡是按教材的設(shè)計(jì)做過這個(gè)實(shí)驗(yàn)的老師，都對這個(gè)實(shí)驗(yàn)有些頭疼――這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)雖新穎，但可操作性太差.
難點(diǎn)一：難在幾根橡筋要規(guī)格一致
買市面上售賣的“皮筋圈”規(guī)格雖可以做到基本一致，但，其一是“皮筋圈”的長度不夠，一個(gè)“皮筋圈”只是跨過小車軌道掛在兩側(cè)的釘子上，伸長量Δl就幾乎等于原長l了，何況對小車做功時(shí)還要進(jìn)一步拉伸.其二是雙股“皮筋圈”的勁度系數(shù)太大，套到第三根時(shí)，小車的末速度就已經(jīng)過大了.即使考慮到當(dāng)W=0時(shí)v=0，也只有四組數(shù)據(jù).數(shù)據(jù)組過少，對于通過圖象來分析物理規(guī)律是不科學(xué)、不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?
自己制作如何呢？筆者曾與同事一起專門制作過如圖1所示的橡筋，單根橡皮筋的兩端做個(gè)套以便固定在軌道兩側(cè)的釘子上.因套的雙股部分與單根部分的勁度系數(shù)不同，受力時(shí)兩部分均有伸長，而手工難以做到使每根橡筋單根部分的長度及“套”的大小規(guī)格一致.
難點(diǎn)二：平衡摩擦力不好掌握.
實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力，而平衡摩擦力難以做到理想、精準(zhǔn).
難點(diǎn)三：相同的伸長量不易做到.
從學(xué)生實(shí)際操作效果看，每次把橡筋拉伸同樣的長度(形變量相同)也比較困難.特別是當(dāng)掛到第三根橡筋以上時(shí)，彈力很大，女生因手勁不足而不能把小車?yán)轿?而最后的這一點(diǎn)伸長量的差別，則會對橡筋彈射前的彈性勢能產(chǎn)生較大的影響.如圖2(按彈力F與伸長x成正比的模式分析)
此外，2010年4月版的彈射方式不合理，之前的實(shí)驗(yàn)是在小車的后面掛橡筋彈射，現(xiàn)在改成了從小車的前方掛橡筋，牽拉遠(yuǎn)不及后面彈射，牽拉力會因轉(zhuǎn)動(dòng)力矩而使小車翹尾，造成小車底的前緣“啃地”，特別是在彈力大的時(shí)候.如圖3.
教材提供的另一參考案例是用砝碼拉小車在軌道上做勻加速運(yùn)動(dòng).前提是：“小車質(zhì)量比砝碼大得多時(shí)”，可以把砝碼的重力當(dāng)作小車受到的牽引力.我認(rèn)為，在牛頓定律一章，老師費(fèi)了很大力氣剛奠定了“繩對小車的拉力不等于砝碼重力”，不宜再這么做，否則理論脫離實(shí)際，再者，當(dāng)砝碼逐漸增加時(shí)，“小車質(zhì)量比砝碼大得多”的前提條件也不再成立.
可否使實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得簡單、易操作一些呢？
在“做功倍增法”的啟示下，我在教學(xué)中嘗試了另一種方法：恒力做功倍增法.裝置如圖4.
高一的學(xué)生在學(xué)到這部分時(shí)，已經(jīng)非常熟悉軌道、小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器了，而且通過對牛頓第二定律的學(xué)習(xí)，已經(jīng)能夠認(rèn)識到：小車在砝碼牽引下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，砝碼通過繩拉小車的力雖不等于砝碼的重力，但也是恒力.
車受到的摩擦力也是恒力，因而小車受的合力F′仍是恒力，免去了平衡摩擦力的麻煩.
在合力為F′的恒力作用下，功的倍增可以通過位移的倍增取得.(如圖5)學(xué)生打出紙帶后，把速度v0=0的O點(diǎn)與紙帶后部選的一點(diǎn)P(為便于測vP，P最好是勻加速段倒數(shù)第二個(gè)點(diǎn))對齊后，把紙帶對折，然后再對折兩次，這樣就把OP等分成八份.恒力F′在每一段上做的功都是W.所以自O(shè)點(diǎn)起，在OA、OB、OC、……各段上的功就分別是W、2W、3W……(見圖5)測出各折痕處的瞬時(shí)速度，即可以分析W-v的關(guān)系了.
這個(gè)方法隨之帶來的新問題是：分段線常常不是在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的位置上.而學(xué)生們熟悉的是：勻加速直線運(yùn)動(dòng)中，間隔時(shí)間相等的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)，左、右兩點(diǎn)間距離的平均速度等于中間一點(diǎn)的瞬時(shí)速度.
這就考驗(yàn)我們學(xué)以致用的能力.在第一章“運(yùn)動(dòng)的描述”中，已經(jīng)學(xué)過“當(dāng)時(shí)間很短的情況下，通常可以把這段時(shí)間內(nèi)的平均速度作為瞬時(shí)速度看待”的估算方法.現(xiàn)在正好可以用一用.
如圖5，標(biāo)有數(shù)字“O、A、B…P”的短線處代表折痕，紙帶上的連續(xù)點(diǎn)都用字母標(biāo)注.
當(dāng)折痕基本位于某兩個(gè)相鄰點(diǎn)中央時(shí)(如A、B兩處折痕就基本位于ab、cd中央)，則以測量折痕左右兩點(diǎn)間(即ab段、cd段)的平均速度代替折痕A、B處的瞬時(shí)速度；而當(dāng)折痕比較靠近某點(diǎn)時(shí)(如下圖中除A、B外的幾處折痕)，則以測量最靠近折痕處那個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度代替折痕處的瞬速.如折痕D處的瞬時(shí)速度vD以測f點(diǎn)的瞬時(shí)速度vf代替.
這首先訓(xùn)練了學(xué)生對知識的理解、應(yīng)用能力.比如，按上述方法，學(xué)生必須明白，在計(jì)算A、B兩處折痕的瞬速時(shí)，所用的時(shí)間應(yīng)該是0.02 s，而在計(jì)算C～P幾個(gè)折痕瞬速時(shí)，所對應(yīng)的時(shí)間則應(yīng)該是0.04 s.
第二是分析能力訓(xùn)練.提高分析誤差、減小誤差的能力.比如，要計(jì)算折痕F的瞬時(shí)速度vF，是測量gi段位移、計(jì)算出h點(diǎn)的瞬速vh代替vF，還是測量hi段位移，以hi段的平均速度v代替vF更好？哪個(gè)帶來的誤差會更小？稍加分析就會看到：hi段平均速度v等于箭頭所指m處的瞬速，而折痕F離h點(diǎn)更近，故應(yīng)測量gi段.
第三是訓(xùn)練學(xué)生把信息技術(shù)應(yīng)用于處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，要求學(xué)生用Excel處理數(shù)據(jù)，作業(yè)以電子稿形式上交.指導(dǎo)學(xué)生在Excel表格中設(shè)定好公式，那么需要做的只是手工用刻度尺測出選定的若干個(gè)兩點(diǎn)間距離，輸入對應(yīng)的時(shí)間，其它的運(yùn)算工作就可以交由計(jì)算機(jī)去完成.“發(fā)揮機(jī)器的計(jì)算特長，而讓人類專注于思考”，這不正是我們研制計(jì)算機(jī)的初衷嗎？
這個(gè)方法實(shí)際上也是驗(yàn)證初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式: v2t=2ax.
對本方法的誤差分析
這種方法產(chǎn)生誤差最大的地方是：當(dāng)折痕位于兩個(gè)原始點(diǎn)中間時(shí)，用兩個(gè)原始點(diǎn)間的平均速度代替折痕處瞬時(shí)速度的估算法.現(xiàn)假設(shè)有兩個(gè)相鄰的原始點(diǎn)m、n，折痕g偏離mn段時(shí)間中點(diǎn)較遠(yuǎn).當(dāng)用這兩點(diǎn)間的平均速度代替g處的瞬時(shí)速度時(shí)，其誤差一定小于以代替n點(diǎn)的瞬時(shí)速度vn.(如圖6)
設(shè)加速度為a，連續(xù)相等時(shí)間t=0.02 s的相鄰位移差為Δx.則vn=+0.01a.
=xmm0.02,
a=Δx(0.02)2=Δx4×10-4,
Δv=vn-=0.01a,
因而誤差：η
可見誤差的大小取決于兩點(diǎn)間距離xmn和相鄰兩段位移差Δx的大小.而Δx∝a，所以實(shí)驗(yàn)中，較小的加速度，以及越到紙帶的末段，這種估算帶來的誤差越小.
這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：
1.原理簡單.水平方向受恒力作用的結(jié)論易得出，通過位移倍增實(shí)現(xiàn)功倍增原理易懂.
2.可操作性強(qiáng).沒有平衡摩擦力這些精度要求較高的操作及難度很高的相同規(guī)格橡筋制作的準(zhǔn)備工作.
3.誤差小.
