[en] In this project, local velocities of water inside a perfusion phantom have been measured by sending Ultrasound pulses and measuring the time it takes them to travel upstream and downstream. The difference in their propagation time, the ∆ Time of Flight, theoretically follows a linear relationship with the flow through the pipe. The measurement system has been built using a Red Pitaya Stemlab 125-14 board, which is used to generate the pulses of 200 ms long and frequency 975 kHz, read the received signal and process it digitally in the FPGA. The pulses from the DAC are amplified with a MAX4147 differential line driver and then emitted acoustically with a US-0014 Audiowell transducer with 5V peak to peak. The transmitted signal is received with an identical transducer and amplified via a Differential Amplifier with gain 38. It is then sampled with a 14 bit ADC. The software controlling the Red Pitaya has a Server-Client architecture with a PC sending the orders and receiving and processing the data. The ∆ToF is calculated by means of a phase estimation algorithm that uses the In Phase and Quadrature components of the received signals. The linearity between the measured phase difference and reference flow has been found, in agreement with the theoretical estimation using a rectangular cross section and a 1D laminar flow in the vertical direction. A variance of less than 0.05 cm/s has been found for velocities in the range of 0 to 1 cm/s, which are the values possible with the pump. Features and limitations of the method have been investigated and characterized. Due to non-idealities of the used flow phantom and the lack of a reference flow-meter the measurement results must still be interpreted with caution. However, a working prototype has been established successfully.

[es] En este proyecto se han medido las velocidades locales del agua dentro de un perfusion phanotm mediante el envío de pulsos de ultrasonido y la medida del tiempo que les lleva recorrer el agua en sentido contrario y a favor de la corriente. La diferencia en el tiempo de propagación, el ∆Time of Flight, sigue teóricamente una relación lineal con el flujo a través del tubo. El sistema de medición se ha construido utilizando una placa Red Pitaya Stemlab 125-14, que se utiliza para generar los pulsos de 200 ms de duración y una frecuencia de 975 kHz, leer la señal recibida y procesarla digitalmente en la FPGA. Los pulsos de la DAC se amplifican con un Differential Line Driver MAX4147 y luego se emiten acústicamente con un transductor US-0014 Audiowell con una amplitud de 5V pico a pico. La señal transmitida se recibe con un transductor idéntico y se amplifica mediante un amplificador diferencial con una ganancia 38. Luego se muestrea con un ADC de 14 bits. El software que controla la Red Pitaya tiene una arquitectura Client-Server con un ordenador enviando las órdenes y recibiendo y procesando los datos. El ∆ToF se calcula mediante un algoritmo de estimación de fase que utiliza los componentes en fase y en cuadratura de las señales recibidas. Se ha encontrado una relación lineal entre la diferencia de fase medida y el flujo de referencia, en acuerdo con la estimación teórica utilizando una sección transversal rectangular y un flujo laminar unidimensional en la dirección vertical. Se ha encontrado una varianza inferior a 0,05 cm/s para velocidades en el rango de 0 a 1 cm/s, que son los valores posibles con la bomba. Se han investigado y caracterizado las características y limitaciones del método. Debido a las no idealidades del fantasma de flujo utilizado y la falta de un caudalímetro de referencia, los resultados de las mediciones aún deben interpretarse con precaución. Sin embargo, se ha establecido con éxito un prototipo funcional.