超声波的基础知识

《超声波的基础知识》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章　超声波的基础知识basicknowledgeofultrasound联系方式：Tel:0516-83262244Email:meilin-1018@163.com第二章　超声波的基础知识basicknowledgeofultrasound一、超声波的产生1.超声波的定义电磁波：由于电磁力的作用产生，如无线电波、可见光、X线等。可以在真空中或介质中传播。机械波：由于机械力作用产生，如声波、水波、地震波等。只能在介质中传播。电磁波谱电磁波的应用无线电波长波中波波长3000m∼50m，频率100KHz∼6MHz短波波长50m∼10m，频率6MHz∼30MHz超短波（或微波）波长10

2、m∼1mm，频率30MHz∼3105MHz红外线波长1mm∼700nm热效应显著应用：红外遥感，红外成像，红外取暖，理疗，红外加热，红外测温紫外线波长400nm∼5nm显著的化学效应和荧光效应应用：杀菌消毒，荧光作用电磁波谱电磁波的应用2.超声波产生的基本条件：振动是声学的基础，只有声源的振动，才能发射出声波。单一质点振动过程中，只是自身做能量的转换，不会发生能量的传递。在连续的弹性介质中，当某一质点受到外界作用而在其平衡位置做机械振动时，通过质点间的弹性力作用，就会把这个振动传给与它相邻的质点，使后者也在自己的平衡位置附近振动，如此继续下去，机械振动就在整个介质中传播开来。机械振

3、动的能量在弹性介质中传播开来，这就形成机械波。由此可见，获得超声波要有两个基本条件：一个做机械振动的物体，以持续的提供能量，即波源或振源；必须有能传播这种振动的弹性介质，固体、流体、气体都是弹性介质，都可以传播超声波，真空中没有介质存在，所以不能传播机械波，包括超声波。10-4∼20Hz次声波20∼2104Hz可闻声波2104∼108Hz超声波108∼1012Hz特超声波声波的频率分段：医用超声频率多在1MHz到15MHz二、超声波的特性：机械波有纵波和横波之分：纵波——质点的振动方向与波的传播方向相同横波——质点振动方向与波的传播方向垂直纵波可以在固体、液体、气体介质中传

4、播。横波只能在固体中传播，因为液体和气体无切变弹性。由超声诊断仪所发射的超声波，在人体组织中以纵波的方式传播。人体软组织基本无切变弹性，横波在人体组织中不能传播。波从波源出发，在介质中向各个方向传播。在某一时刻介质中周相相同的各点组成的面为波面。探头发射的超声波近场可视为平面波，远场可视为球面波。发射超声的类型：连续波脉冲波目前，只有连续波多普勒血流仪使用连续波与普通声波相比，超声波的特性有：频率高、波长很短，像光线一样直线传播，指向性好。介质微粒的振动加速度非常大，可以产生很大的力量。超声波的应用:水下探测与定位、工业探伤、医学领域的超声灭菌、超声治疗和诊断仪器等。三、超声波的物理

5、量声速声波在介质中单位时间内传播的距离,称为声速。K=c式中:ρ为介质密度；k为介质的体积弹性模量波长、周期和频率介质中的质点在平衡位置往返振动1次所需要的时间叫周期,用T表示,周期与频率成互为倒数关系T=1/f=λ/c在一个周期内,声波所传播的距离就是一个波长,用λ表示。λ=c/f频率和波长在超声成像中是两个极为重要的参数，波长决定了成像的极限分辩率，而频率则决定了可成像的组织深度。声强声强是表示声的客观强弱的物理量,它用每秒钟通过垂直于声波传播方向的1平方厘米面积的能量来度量。I=P2/ρc声强与声源的振幅有关,振幅越大,声强也越大;振幅越小,声强也越小。当声源发出的声波向各

6、个方向传播时,其声强将随着距离的增大而逐渐减弱。基于这一原理,在超声诊断探头发射超声时,必须考虑波束的聚焦。声阻抗率声阻抗率是描述声波传播弹性媒质的一个重要物理量。介质中某点有效声压P与振动质点速度有效值V之比称为声阻抗率。Zs=P／v对于各向同性的均匀媒质中无衰减的平面自由行波来说,介质各点的声阻抗率是同一个恒量：Zs=ρc即只决定于媒质密度ρ和波速c的乘积。声阻抗率只与介质本身特性有关，又称特性阻抗,类似欧姆定律。按声阻抗率不同，把人体组织分为3类：气体和充气的肺液体和软组织骨骼其中液体和软组织是超声诊断成功应用的物理基础四、超声波的传播特性反射和折射平面超声波在无限大界面上的反

7、射和折射定律与光学相同。sinθ1/sinθ2=c1/c2反射波的能量除取决于两种介质的声阻抗差别外，还取决于界面的大小，反射界面越大，反射波的能量也越强当被探查的人体组织结构很小，与入射超声波的波长相差不多时，会产生波的衍射现象。当被探查的组织结构小于入射波波长时，就会产生波的散射。散射和绕射散射条件d<<λ绕射条件d≈λd为障碍物尺寸五、超声波在生物组织中的衰减当超声波在生物组织中传播时，除组织对超声波的声束扩散、反射、散射等引起的能量的分散之外,组织