超声初级基础知识.pptVIP

超声基础知识 一．　超声波的定义及其特性 2. 超声波的特性 超声波和可听声波一样,也是一种机械波,它是由介质中的质点受到机械力的作用而发生周期性振动产生的。依据质点振动方向与波的传播方向的关系,超声波亦有纵波和横波之分。由超声诊断仪所发射的超声波,在人体组织中是以纵波的方式传播的。就是因为人体软组织基本无切变弹性,横波在人体组织中不能传播。 二．　超声波的物理基础 振动是声学的基础，只有声源的振动才能发射出声波。超声波与普通声波一样，是振动在弹性介质中的传播。因此机械振动源和弹性介质是超声波产生的物理基础。 机械振动中最简单的形式是一个自由度振动系统，如图2-1，一个弹簧振子，质量元件的质量为m，置于无摩擦的表面上，弹簧的弹性系数为k。如果系统具有一初始位移量，则必然有一个弹性力使系统产生振动。根据虎克定律，弹性力F k =-k ξ 。即是说，在弹簧的弹性限度内，弹性力Fk的变化与位移量的变化成正比，弹性力的方向与位移方向相反。 如此继续下去，机械振动就在整个媒质中传播开来。换句话说，机械振动的能量在弹性介质中传播开来，这就形成机械波。如超声波，由超声换能器产生振动，引起接触器的振动，接触剂的振动又引起人体皮肤、脂肪及内脏的振动，超声波能量就这样进入了人体。由此可见，获得超声波要有两个条件：（1）一个做机械振动的物体，以持续的提供能量，即波源或振源；（2）必须有能传播这种振动的弹性媒质，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。 三．　超声波的分类 1、按质点振动方向和波传播方向的关系分类 相对于波的传播方向，质点的振动方向可以不同。 纵波是质点的振动方向与波的传播方向相同的波。 例如音叉在空气介质中振动所产生的声波, 空气介质中的质点沿水平方向振动,振动的方向与声波的传播方向一致,传播时介质的质点发生疏密的变化。 纵波可以在固体、液体、气体介质中传播。 2-2 波的传递 2、按波阵面的形状分类 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。显然波面有无数个，最前面的一个波面也就是波源最初振动状态传播的各点组成的面，通常又叫波阵面。波面有各种形状，波面为平面的波称为平面波，波面为球面的波称为球面波，波面为柱面的波称为柱面波。 2-3 平面波 球面波 柱面波 平面波对于研究问题来说最为简单，超声诊断中，探头发射的超声波在近场可视为平面波，在远场可视为球面波（或球面的一部分）。但为了方便起见，我们把它都视为平面波。超声波与人体内微小障碍物（如红细胞）发生作用时，障碍物散射的超声波是球面波。 3、按发射超声的类型分类 可分为连续波和脉冲波。连续波目前只在连续波多普勒血流仪中采用，A型、M型、B型及脉冲多普勒血流仪均采用脉冲波。 四．　超声波的基本物理量 1. 声速 声波在介质中单位时间内传播的距离,称为声速。用符号c表示,单位为m／s(米／秒)。声波的传播过程实质上是能量的传递过程,它不仅需要一定时间,而且其传递速度的快慢还与介质的密度、弹性以及波动的类型有关。对于纵向传播的平面波,其声速为 c=/ k / ρ 式中: ρ 为介质密度，k为介质的体积弹性模量。 2-1　在有关介质中的超声速度 2. 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，单位是秒s；在1s的时间内完成振动的次数称为频率,用f表示,单位为周/s，又称作Hz(Hz)。周期与频率成互为倒数关系,以下式表示： f=1／T 超声诊断常用的频率范围在0.8～15MHz之间,而最常用的为2.5～10MHz。 3. 波长 在一个周期内,声波所传播的距离就是一个波长,用λ表示。对于纵波,等于两相邻密集点(或稀疏点)间的距离,如图2-4(a)所示;对于横波,则是从一个波峰(或波谷)到相邻波峰(波谷)的距离,如图2-4(b)所示。 波长的定义 波长λ、声速c与频率f之间满足以下关系： 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辨率,而频率则决定了可成像的组织深度。表2-2给出了医学超声诊断常用的几种超声波频率与其波长、周期和极限分辨力的关系。 2-2　波长、周期与极限分辨力之间的关系 4. 声压 5.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,它的单位是焦耳／(秒·平方厘米)［J/(s·cm 2 )］。 声强与声源的振幅有