超声仿人体组织材料声学特性的测量方法

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1、中华人民共和国国家标准超声仿人体组织材料声学特性的测量方法GB/'r15261一94Methodsofmeasuringtheacousticcharacteristicsofultrasonicallytissue-mimickingmaterials主题内容与适用范围本标准规定了超声仿人体组织材料的声学特性参数及测量方法。本标准适用于该材料标准样品密度及在1^10MHz频率范围内声速、声衰减系数的测量。引用标准GB3102.7声学的量和单位GB3947声学名词术语3术语3.1超声仿人体组织材料ultrasonicallytissue-mimickin

2、gmaterials在超声特性上模拟人体组织的材料。简称TM材料。3.2超声体模ultrasoundphantom模拟人体软组织基本超声参数的无源器件，用于医用超声仪器参数的测量或者用于模拟解剖特性的显示.3.3声衰减斜率slopeofattenuationcoefficient声衰减与频率关系曲线的斜率，单位:dB/(cm"MHz),4I}JA参数4.1密度:900.1100kg/m，士1%04.2声速:14001600m/s士10m/s,43声衰减斜率:0.3-1.2dB/(cm·MHz)士0.05dB/(cm·MHO.5测t方法5.1密度密度应在2

3、2C时直接测量TM材料样品的质量和体积来确定。该样品体积应不小于150cm',以确保精度在士1%以内5.2声速5.2门测量原理声速测量采用脉冲取代法。脉冲取代法的测试原理如下图所示。容器C中为恒温除气蒸馏水W。射频脉冲发生器通过谐振激发换能器T，向水中辐射超声脉冲。该脉冲由换能器T:接收，经放大，衰减后在示波器上显示。当在T,一一国家技术监督局1994一10一27批准1995一04一01实施GB/T15261-94与T:之间的声路上插入一厚度为D的样品时，超声在T，与T:之间的传播时间将发生&的变化。当插入样品后传播时间缩短时at取负值，反之取正值。以C

4、与Cs分别表示水和样品的声速，则有:DCwC·····。···········。······。·········一(1)D+纽Cw式中Cw可从文献中查到公认的准确值。只要测出样品厚度D和时移At，即可得到C;。脉冲取代法测试原理图5.2.2测量仪器及主要部件a.射频脉冲发生器:频率范围:1一10MHz;脉冲宽度:1-30fas;重复频率:50^-200Hz;脉冲幅度(峰一峰值):100V以内可调;幅度变化:士0.05dB,b.示波器:频带宽度:0^-40MHz;时间轴误差:士30a;幅度轴误差:士3%.c.样品要求:其直径为测试换能器直径2倍以上。厚度为

5、2.5cm和5cm(单样品法或双样品法)，精度GB/'r15261-9410.05mm,测试盒两端用塑料薄膜密封(采用50或70Km聚醋薄膜与盒壁粘接密封)。d.发射、接收换能器:以X零切割的石英晶体或压电陶瓷晶体制做。5，2.3测试步骤:5.2.3.1将发射、接收换能器面调平行，且二者声轴对准。5.2.3.2将样品放在22士。1℃的测试水槽中，恒温Ih以上，使样品表面充分浸润且不附有气泡。5.2-3.3取较宽的脉冲和较低速的示波器扫描档，调节延迟触发，使示波器屏幕上显示出第一个接收脉冲，它只包含较少数的载波周期，且中心处呈现明显的极大值。5-2-3.4

6、置入样品，由脉冲极大值的位移粗略地确定at值的范围，然后移开样品。52.3.5增大脉宽，使脉冲包含较多的载波周期以保证含有较为单纯的频谱成分，同时选择快速扫描档，调节延迟触发，使脉冲中心处一载波与示波器横线刻度交点显示在屏幕的一侧。5.2-3.6再置入祥品，该交点移向屏幕的另一侧。由此可直接读取At值5.2.3.7用游标卡尺测量样品厚度D.5.2-3.8山测得的/1t和D值求出Cs=5.3声衰减系数采用脉冲插入取代法，像声速测量一样，在T、和T:间的声路上插入厚度为D的样品时，Tz接收到的声压幅值将发生变化，这个变化量可由示波器上观察到(或用改变衰减器的

7、衰减量予以补偿，使示波器屏幕上显示的接收脉冲在样品置入前后幅度相等。显然，这时衰减器的补偿即为样品插入的总衰减，以dB表示)5.3-1单样品法测量插入相同厚度D的TM材料样品和蒸馏水样品时的脉冲幅值V,和Va，根据下式计算衰减系数久。_，」。，、Ze，Va“八an/cml=下于30$笼了十aw..........二’.”.，.，.，.⋯”，⋯又2>二尹rl式中:D—样品厚度，CM;V;—插入TM材料样品时对应的脉冲幅值,V;V=—插入蒸馏水样品时对应的脉冲幅值，V;。*—水的声衰减系数，dB/cm,注:对于23C的蒸馏水:勺二2-0X10"'了己式中。*

8、一液体中平面声波的声衰减系数,dB/cm;f一超声频率，MH活·532双样品法测