醫(yī)用探頭ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-01 07:56 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 些因素對脈沖信號響應(yīng)的關(guān)系 ， 利用換能器的暫態(tài)特性 ， 可確定其 Q值 ， 而換能器被敲擊后的自由振動周期是與 Q值密切相關(guān) 。 ? 超聲脈沖越窄 ， 響應(yīng)占據(jù)的頻譜就越寬 ， 對換能器暫態(tài)特性的要求也就越嚴格 。 28 ? 換能器的輻射特性主要是描述輻射聲場在空間的分布狀態(tài)，如聲壓在不同的距離和方位上的分布情況。 29 30 22 醫(yī)用超聲換能器 聲波輻射器 — 反向壓電效應(yīng) (電能 → 聲能 ， 高頻電流 →機械振動 ) 聲波檢測器 — 正向壓電效應(yīng) (聲能 → 電能 ， 聲波振動 →高頻電流 ) 超聲場：超聲能量作用的彈性介質(zhì)空間稱為 超聲場 。 了解超聲場在一定區(qū)域的空間分布狀態(tài) ， 對于超聲診斷儀的設(shè)計和應(yīng)用無疑都是十分重要的 。 第二節(jié) 換能器的超聲場 31 ? 根據(jù)惠更斯 — 弗涅爾原理，對于單個振子，當它的尺寸極小時，可以將它看成是一個子波聲源 (點聲源 )，它所產(chǎn)生的聲場是沒有指向性的球面波，如圖 1— 8所示。 ? 如果根源尺寸不足夠小，則可以將其輻射面上的每一點看成是一個子波聲源，由于各個子波疊加的結(jié)果，其聲場區(qū)域就具有指向性。 ? 以兩個點聲源所產(chǎn)生的聲場為例，由于兩個子波疊加的結(jié)果．將具有指向性函數(shù)； 注意！ 32 33 一 、 超聲輻射聲場特性 （ 描述聲壓 、 聲強在空間的分布狀態(tài) ） （ 1） 指向性： 通常將任意角度 方位的聲壓 與 時聲壓 之比 、 稱為聲場指向性函數(shù) ， 其圖形稱為指向性圖案 ， 用 極坐標表示 。 指向性圖案中有一系列波束 ， 其中輻射能量集中或接收靈 敏度最高的波束稱為主波束 （ 主瓣 ） ， 旁側(cè)波束稱為次波束 （ 付瓣 ） 。 指向性函數(shù) （ directivity function） ， 主瓣 （ main lobe） 。 ? )(?BP 0?? )0(BPiDc os( sin )i dD ? ???34 （ 2） 近場與遠場特性： 物理上 ， 近場指聲源在自由場 （ 可忽略邊界影響的無限大均 勻各向同性媒質(zhì)中的聲場 ） 輻射時 ， 靠近聲源的聲場 ， 其瞬時聲 壓和質(zhì)點振動速度不同相位 。 在近場區(qū) ， 由于聲波相互干涉和衍射的結(jié)果 ， 沿傳播方向各 點聲能 （ 聲壓或聲強 ） 會時而出現(xiàn)極大或極小 ， 同時在垂直傳播 方向上也可能出現(xiàn)聲能微弱變化 ， 即近場衍射現(xiàn)象 。 近場區(qū)聲束 基本不擴散 。 遠場指自由輻射時 ， 遠離聲源部分的聲場 ， 其 瞬時聲壓和質(zhì) 點振速同相位 。 遠場區(qū)聲壓不均勻性減弱 ， 對圓盤振子 ， 遠場為圓錐體 ， 聲 束開始擴散 ， 聲壓隨距離增加而單調(diào)衰減 ， 近似球面波擴散 。 35 圓形單晶片作為聲源時產(chǎn)生的超聲場 ? 由于處于發(fā)射狀態(tài)的圓形晶片相當于一個往復(fù)振動的活塞，所以常稱為圓形活塞振源， 是超聲診斷中常用的也是最基本的換能器， 人們期望振源能發(fā)出一束均勻的超聲波 。 ? 在計算和分析圓形活塞聲源輻射的超聲時，假設(shè)： ? 把圓形活塞聲源看成是無限個小聲源組成 ? 對每個小聲源，都在 立體角的半空間輻射對稱球面波 ? 對于該圓形聲源聲場中的某點的聲壓看成是每個小聲源輻射到此點處的聲壓的疊加。 2?36 ? 超聲場： 彈性介質(zhì)中充滿超聲能量的空間。或超聲傳播時超 聲能量在介質(zhì)中的空間分布。 ? 平面圓片換能器活塞振動的穩(wěn)態(tài)超聲場： ? 活塞振動 —— 平面振動 ? 穩(wěn)態(tài)超聲場 —— 不考慮 建立過程的穩(wěn)定超聲場 r,θ—— 極坐標 z —— 聲軸方向 a —— 圓片半徑 B(r,θ) z θ r a 37 聲場中心軸線上的聲壓
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