人類直接使用超聲波?
作為一名嚴謹的科研工作者,周逸覺得自己的思路已經很開闊了,但還是跟不上牧楓的節奏,以人類的身體構造和組織器官的功能,根本就不具備發出超聲波的能力,也沒有收集和處理超聲波的能力,利用超聲波自然也就無從談起了。
醫院所用的b超透視儀,其原理並不複雜,就是利用了超聲波能夠穿透物體並在碰到障礙後會產生迴聲的特性,而且不同的障礙物還會產生不同的迴聲,通過儀器將這些迴聲收集起來,經過計算機的處理後形成圖像,最終顯示在屏幕上。
這種方式能夠很好地查看和分析物體的內部結構,在醫學上,超聲波被用於診斷人體內部器官的狀態和病變程度,幫助醫生迅速確定病因和尋找合適的治療方案。
當然,這隻是b超透視儀的工作原理而已,說起來似乎很容易,但是真正想要實現超聲波的迴聲收集到圖像顯示的轉變過程,中間需要經曆的步驟可是一點都不簡單。
當b超透視儀的探頭獲得激勵脈衝後,超聲波也將隨之發射,在這個過程中,探頭受到聚焦延遲電路的控製,從而實現聲波的聲學聚焦,讓超聲波的能量更為集中,方向也更為精確。
經過一段時間的延遲後,探頭開始接受反射迴來的迴聲信號,並將迴聲信號經過濾波、對數放大等處理,再由dsc電路進行數字變換,將這些迴聲信號轉變為數字信號,並在計算機的控製下進行圖像處理,最後和圖表形成電路以及測量電路一起合成視頻信號,借由顯示器形成人們所熟悉的b超影像,也被稱為二維黑白超聲圖像。
有了黑白b超,當然也就有彩超,不過彩超所顯示出來的彩色圖像,並不是看到了人體內部組織的真正顏色,而是在黑白b超圖像的基礎上,應用多普勒效應原理增加的偽彩色所形成的圖像。
該效應在1842年就被提了出來,主要描述物體輻射的波長因為波源和觀測者的相對運動而產生變化的這一過程,在運動的波源前麵,波會被壓縮,波長也相應變得較短,因此頻率會變得較高,這個現象被稱為藍移,而在運動的波源後麵,產生的效應則是恰恰相反,波長變得較長,頻率也變得較低,這個現象被稱為紅移。
波源的速度越高,所產生的效應也就越大,根據這一原理,隻要準確觀察波所呈現的紅、藍移的程度,就可以計算出波源循著觀測方向運動的速度。
為了紀念提出這一效應的奧地利物理學家及數學家克裏斯琴?約翰?多普勒,該效應又被稱為多普勒效應,原理聽起來似乎有些複雜和難以理解,但其實生活中處處都存在著該效應的實際應用。
比如一個非常有趣的現象,就是當一輛警車由遠及近地快速駛來時,耳朵聽到的聲音會變得越來越高,當警車經過身邊由近及遠,逐漸消失在視線中時,聲音又會變得越來越低,這個現象就是典型的多普勒效應。
彩超就是利用了這一效應,當超聲波碰到流向遠離探頭的液體時,迴聲頻率就會逐漸降低,而碰到流向接近探頭的液體時,迴聲頻率就會逐漸升高,這時利用計算機偽彩技術對迴聲信號進行處理,就能判定超聲圖像中流動液體的方向及流速的大小和性質,最後將其疊加在二維黑白超聲圖像上,就形成了所謂的彩超圖像。
由此可見,無論是黑白b超還是彩超,從探頭發出超聲波到收集信號進行處理加工,最終形成顯示器上能夠直觀看懂的圖像,中間經過的信號處理過程其實非常複雜,涉及到多種不同部件和計算機的配合,就算人類的耳朵能夠聽到超聲波,也難以將迴聲信號處理成大腦能夠看懂的圖像。
想要發出超聲波並不難,借助小型便攜式設備完全有可能做到,甚至想要接收超聲波也不成問題,在微電子科技已經非常發達的今天,生物和電子設備的融合並不是沒有可能的事情。
真正困難的關鍵點,在於如何將電子設備處理過的迴聲信號,轉換成大腦能夠理解的信息,計算機所處理一切信息,都以0和1為基礎,這一點和人類大腦處理信息的方式完全不同,至少目前為止,還沒有任何辦法解決這個問題。
牧楓提出的人類利用超聲波的能力,理論上周逸其實完全能夠理解,但是真正實現起來卻有非常多的困難,就像當初研究人體生物電場的那個課題一樣,對人類能夠感知生物電場的能力,周逸並沒有太多質疑,畢竟其他生物早就擁有了這項能力,人類作為地球生物之一,通過改變器官組織結構等方式,完全有可能實現對生物電場的感知。
真正讓周逸百思不得其解的事,是牧楓居然可以通過自身的生物電場來間接控製附近的電子設備,這個發現顛覆了他所學到的一切知識,根本無法想象。
在第一次工業革命之前,人類社會還處於農業文明時代,隨著工業的快速發展,農業文明也迅速轉變為機械文明,科學家們利用金屬部件加上電路結構,設計了大量能夠自動運轉的工具,下到手表、電腦和各種家電,上到汽車、飛機和航天飛船,都是機械文明的典型傑作。
和原始的農業文明不同,機械文明蘊含了大量高科技結晶,人類借助機械的力量,實現了許多自身根本無法做到的事情,漫長的進化過程,人類雖然沒有獲得其他生物的各種神奇能力,但卻擁有極為發達的大腦,通過製造機械來彌補自身能力的不足。
不過機械文明給人類帶來許多幫助的同時,也限製了人類對自身潛力的開發,因為生物和機械是截然不同的兩個體係,無論是運轉的過程還是信息的傳遞,都存在著根本性的差別。
韓沐雅對這些專業領域的知識並不懂,所以在看到牧楓無需借助儀器設備的幫助,就能使用超聲波直接觀察物體的內部結構時,僅僅隻是表現出了驚訝和讚歎而已。
但周逸和韓沐雅不同,作為天海大學生物係的高材生,牧楓在不經意間展示出的能力,卻是讓他看到了更深層次的東西,而這才是他剛才驚訝萬分的真正原因!
作為一名嚴謹的科研工作者,周逸覺得自己的思路已經很開闊了,但還是跟不上牧楓的節奏,以人類的身體構造和組織器官的功能,根本就不具備發出超聲波的能力,也沒有收集和處理超聲波的能力,利用超聲波自然也就無從談起了。
醫院所用的b超透視儀,其原理並不複雜,就是利用了超聲波能夠穿透物體並在碰到障礙後會產生迴聲的特性,而且不同的障礙物還會產生不同的迴聲,通過儀器將這些迴聲收集起來,經過計算機的處理後形成圖像,最終顯示在屏幕上。
這種方式能夠很好地查看和分析物體的內部結構,在醫學上,超聲波被用於診斷人體內部器官的狀態和病變程度,幫助醫生迅速確定病因和尋找合適的治療方案。
當然,這隻是b超透視儀的工作原理而已,說起來似乎很容易,但是真正想要實現超聲波的迴聲收集到圖像顯示的轉變過程,中間需要經曆的步驟可是一點都不簡單。
當b超透視儀的探頭獲得激勵脈衝後,超聲波也將隨之發射,在這個過程中,探頭受到聚焦延遲電路的控製,從而實現聲波的聲學聚焦,讓超聲波的能量更為集中,方向也更為精確。
經過一段時間的延遲後,探頭開始接受反射迴來的迴聲信號,並將迴聲信號經過濾波、對數放大等處理,再由dsc電路進行數字變換,將這些迴聲信號轉變為數字信號,並在計算機的控製下進行圖像處理,最後和圖表形成電路以及測量電路一起合成視頻信號,借由顯示器形成人們所熟悉的b超影像,也被稱為二維黑白超聲圖像。
有了黑白b超,當然也就有彩超,不過彩超所顯示出來的彩色圖像,並不是看到了人體內部組織的真正顏色,而是在黑白b超圖像的基礎上,應用多普勒效應原理增加的偽彩色所形成的圖像。
該效應在1842年就被提了出來,主要描述物體輻射的波長因為波源和觀測者的相對運動而產生變化的這一過程,在運動的波源前麵,波會被壓縮,波長也相應變得較短,因此頻率會變得較高,這個現象被稱為藍移,而在運動的波源後麵,產生的效應則是恰恰相反,波長變得較長,頻率也變得較低,這個現象被稱為紅移。
波源的速度越高,所產生的效應也就越大,根據這一原理,隻要準確觀察波所呈現的紅、藍移的程度,就可以計算出波源循著觀測方向運動的速度。
為了紀念提出這一效應的奧地利物理學家及數學家克裏斯琴?約翰?多普勒,該效應又被稱為多普勒效應,原理聽起來似乎有些複雜和難以理解,但其實生活中處處都存在著該效應的實際應用。
比如一個非常有趣的現象,就是當一輛警車由遠及近地快速駛來時,耳朵聽到的聲音會變得越來越高,當警車經過身邊由近及遠,逐漸消失在視線中時,聲音又會變得越來越低,這個現象就是典型的多普勒效應。
彩超就是利用了這一效應,當超聲波碰到流向遠離探頭的液體時,迴聲頻率就會逐漸降低,而碰到流向接近探頭的液體時,迴聲頻率就會逐漸升高,這時利用計算機偽彩技術對迴聲信號進行處理,就能判定超聲圖像中流動液體的方向及流速的大小和性質,最後將其疊加在二維黑白超聲圖像上,就形成了所謂的彩超圖像。
由此可見,無論是黑白b超還是彩超,從探頭發出超聲波到收集信號進行處理加工,最終形成顯示器上能夠直觀看懂的圖像,中間經過的信號處理過程其實非常複雜,涉及到多種不同部件和計算機的配合,就算人類的耳朵能夠聽到超聲波,也難以將迴聲信號處理成大腦能夠看懂的圖像。
想要發出超聲波並不難,借助小型便攜式設備完全有可能做到,甚至想要接收超聲波也不成問題,在微電子科技已經非常發達的今天,生物和電子設備的融合並不是沒有可能的事情。
真正困難的關鍵點,在於如何將電子設備處理過的迴聲信號,轉換成大腦能夠理解的信息,計算機所處理一切信息,都以0和1為基礎,這一點和人類大腦處理信息的方式完全不同,至少目前為止,還沒有任何辦法解決這個問題。
牧楓提出的人類利用超聲波的能力,理論上周逸其實完全能夠理解,但是真正實現起來卻有非常多的困難,就像當初研究人體生物電場的那個課題一樣,對人類能夠感知生物電場的能力,周逸並沒有太多質疑,畢竟其他生物早就擁有了這項能力,人類作為地球生物之一,通過改變器官組織結構等方式,完全有可能實現對生物電場的感知。
真正讓周逸百思不得其解的事,是牧楓居然可以通過自身的生物電場來間接控製附近的電子設備,這個發現顛覆了他所學到的一切知識,根本無法想象。
在第一次工業革命之前,人類社會還處於農業文明時代,隨著工業的快速發展,農業文明也迅速轉變為機械文明,科學家們利用金屬部件加上電路結構,設計了大量能夠自動運轉的工具,下到手表、電腦和各種家電,上到汽車、飛機和航天飛船,都是機械文明的典型傑作。
和原始的農業文明不同,機械文明蘊含了大量高科技結晶,人類借助機械的力量,實現了許多自身根本無法做到的事情,漫長的進化過程,人類雖然沒有獲得其他生物的各種神奇能力,但卻擁有極為發達的大腦,通過製造機械來彌補自身能力的不足。
不過機械文明給人類帶來許多幫助的同時,也限製了人類對自身潛力的開發,因為生物和機械是截然不同的兩個體係,無論是運轉的過程還是信息的傳遞,都存在著根本性的差別。
韓沐雅對這些專業領域的知識並不懂,所以在看到牧楓無需借助儀器設備的幫助,就能使用超聲波直接觀察物體的內部結構時,僅僅隻是表現出了驚訝和讚歎而已。
但周逸和韓沐雅不同,作為天海大學生物係的高材生,牧楓在不經意間展示出的能力,卻是讓他看到了更深層次的東西,而這才是他剛才驚訝萬分的真正原因!