MOJŽÍŠ, K. Ultrazvukový měřič rychlosti toku krve [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2016.
Úkolem diplomanta bylo seznámit se s teoretickými základy ultraakustiky se zaměřením na dopplerovské metody měření průtoku krve cévami. Měl rovněž prostudovat metody vyhodnocování dopplerovských signálů a jejich obvodové řešení. Vlastní práce diplomanta na projektu byla ve vypracování systémového návrhu a navazujícího obvodového řešení měřiče pracujícího na frekvenci 4 MHz s generovanou intenzitou ultrazvuku 100 mW/cm2 využívajícího sondu o průměru 8 mm. Měřená data měla být zobrazována na PC. Požadován byl i akustický odposlech a síťové napájení. Navržené funkční bloky měl experimentálně ověřit. Předložená práce je logicky členěna a kromě teoretického rozboru obsahuje popis volby jednotlivých obvodových prvků funkčních bloků. Pro teoretický rozbor problematiky však využil jen jeden zásadní literární pramen. V práci je popsána celková koncepce obvodového řešení. Její experimentální ověření však není v plném rozsahu korektně doloženo přenosovými charakteristikami vf zesilovačů, jednotlivých filtrů nebo F/U převodníku. Uvedené problémy s ověřením celého systému ovšem vyplynuly z malé zkušenosti při vf obvodovém řešení včetně realizace plošných spojů, což se projevilo naprosto nevhodnými smyčkami zemnění a chybějícím stíněním vstupní vf části. Příznivě však působí snaha diplomanta realizovat kompletní funkční celek. Diplomant pracoval na projektu zcela samostatně, konsultací využíval jen minimálně. Po formální stránce je práce sepsána pečlivě, místy však s neúctou k češtině. Uváděné obrázky v textu i celkové schéma zapojení odpovídají požadavkům normy. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím : dobře.
Hlavním cílem diplomové práce bylo navrhnout a realizovat obvodové řešení směrového ultrazvukového měřiče rychlosti toku krve s pracovní frekvencí 4 MHz a generovanou intenzitou ultrazvuku 100 mW/cm2 s průměrem vysílacího měniče 8 mm. Po formální stránce je práce o rozsahu 66 stran členěna přehledně, autor však často používá různé slangové výrazy (např. „posouvač fáze“) a neobratné formulace. Teoretický úvod o délce 14 stran se věnuje základním principům funkce dopplerovských ultrazvukových průtokoměrů. Čerpáno je převážně ze skript, použitá literatura je korektně citována. Student se rozhodl realizovat směrový ultrazvukový průtokoměr s nemodulovanou nosnou vlnou. Pro separaci postranních pásem dopplerovského signálu je využíván z radioelektroniky známý princip kvadraturní demodulace a následného vzájemného sčítání o 90° fázově posunuté kvadraturní složky s neposunutou složkou soufázovou a naopak. V textu práce je postupně teoreticky stanovena potřebná amplituda budícího napětí uzv měniče; zvolen integrovaný obvod oscilátoru 8 MHz; navrženo zapojení děličky kmitočtu oscilátoru 1:2 s klopným obvodem typu D; vypočítány hodnoty součástek a navrženo zapojení vf zesilovače pro vysílací i přijímací část; uvedeno katalogové zapojení integrovaného obvodu realizujícího kvadraturní demodulaci. Na základě požadavků pro minimální a maximální měřitelnou rychlost průtoku jsou vypočteny hodnoty součástek pásmových propustí, fázovacích článků a součtových zesilovačů. Zařízení obsahuje orientační akustickou indikaci průtoku s reproduktorem a výstup s převodníkem frekvence/napětí pro zobrazení rychlostních křivek na osciloskopu. V souladu se zadáním diplomant společně s návrhem jednotlivých bloků provádí i jejich experimentální ověření. K celkové strategii a formě ověření funkčnosti směřují moje hlavní výtky. Funkčnost vstupního zesilovače se zesílením 80 dB je demonstrována přivedením vstupního testovacího signálu o amplitudě cca 450 mV a zobrazením výstupního napětí ořezaného diodovým omezovačem zařazeným za poslední zesilovací stupeň. Logicky bych očekával, že funkčnost takového zesilovače bude ověřena na vstupním signálu s velmi malou amplitudou např. 0,5 mV, aby nedocházelo k saturaci žádného ze zesilovacích stupňů. Funkčnost diodového omezovače je vhodné otestovat až následně. Pásmová propust je realizována jako kombinace horní a dolní propusti 3. řádu Butterworthova typu se sklonem 60 dB/dek. Funkčnost zapojení je demonstrována pouze změřením útlumu 0 dB v propustném pásmu a 6 dB na dolním a horním mezním kmitočtu. Místo tří obrázků se sinusovkami přes půl stránky (Obr. 3.14 – 3.16) by bylo vhodnější např. změřit a graficky zpracovat amplitudovou a fázovou frekvenční charakteristiku realizovaných filtrů a ověřit, zda tlumí frekvence způsobené průnikem nosné do dopplerovského signálu. Jako střední pracovní kmitočet fázovacího článku, kde dochází k fázovému posunu přesně o 90° je pro výpočet poněkud nelogicky zvolena horní mezní frekvence zpracovávaného pásma signálů 1223 Hz. Činnost aktivních fázovacích článků s operačními zesilovači je ale nakonec ověřena na frekvenci 600 Hz, což je střed zpracovávaného pásma. Postrádám ověření činnosti aktivního fázovacího článku i na nižších frekvencích, neboť tam může docházet k jinému fázovému posunu a zároveň k nechtěnému zesílení kmitočtů, které má předřazená pásmová propust naopak za úkol co nejvíce potlačit. Ověření funkce kvadraturního demodulátoru nebylo vůbec provedeno, práce nám tak nepřináší odpověď na to, zda a jak dobře funguje separace postranních pásem dopplerovského signálu. Diplomant se na straně 31 omezil na konstatování, že na vstupech demodulátoru jsou signály o frekvenci 8 a 4 MHz. Dle zadání je práce uzavřena výkresem plošného spoje a seznamem součástek. Deska neobsahuje žádné zemnící plochy. Zem je tažena tenkými spoji, což v důsledku jejich vyšší impedance může způsobit spoustu problémů se zemními smyčkami a přeslechy. Oceňuji odvahu a snahu diplomanta pustit se do realizace poměrně složitého teoreticky navrženého zapojení. Osobně si ale myslím, že při investici jednoho až dvou týdnů práce navíc a správného využití přístrojového vybavení, které měl student k dispozici, mohlo být ověření funkce bloků realizovaného zapojení provedeno mnohem průkazněji a práce tak mohla mít daleko lepší výsledky. Předloženou diplomovou práci doporučuji k obhajobě a hodnotím známkou USPOKOJIVĚ/69.
eVSKP id 93545