第一章超声检测物理基础
Chapter 1 Physical Foundations for Ultrasonic Testing
本章简要介绍声波的本质、声波的传播、声场、规则反射体回波声压计算和AVG曲线等超声检测的物理基础。掌握这些基础对正确理解超声波的特性、合理选择超声检测条件、有效解释超声波传播的现象等都极其重要。
声波的本质essence of sound wave
振动与波vibration & wave
波有两种类型：电磁波（如无线电波、X射线、可见光等）和机械波（如声波、水波等）。声波的本质是机械振动在弹性介质中传导形成的机械波。声波的产生、传播和接收都离不开机械振动，如人体发声是声带振动的结果；声音从声带传播到人耳，是声带引起空气振动的结果；人能听见声音是因为空气中的振动引起了人耳鼓膜的振动的结果。所以，声波的实质就是机械振动。
1、机械振动
质点不停地在平衡位置附近往复运动的状态称为机械振动。如钟摆的运动、气缸中活塞的运动等。
(1) 谐振动
如图1-1所示的质点——弹簧振动系统，在静止状态下往下轻拉一下装在弹簧上的小质点，松手后质点便在平衡点附近进行往复运动。如空气阻力为零，则质点——弹簧系统自由振动的位移随时间的变化符合余弦（或正弦）规律：
()
ωφ(1-1)
y A t
cos
=+
式中：y——质点的位移，单位：米（m）
A——质点的振幅，单位：米（m）
t——时间，单位：秒（s）
图1-1 加载弹簧的振动
这种位移随时间的变化符合余弦规律的振动称为谐振动。谐振动是一种周期振动，质点在平衡位置往复运动一次所需的时间称为周期，用T表示，单位为秒（s）；单位时间（即1秒钟）内完成的振动次数称为频率，用f表示，单位为赫兹（Hz）。二者之间的关系为：
1
=(1-2)
T
f
谐振动是一种振幅和频率始终保持不变的、自由的、周期振动，因而是最基本、最简单、最理想的机械振动。其振动频率是由系统本身决定的，称为固有频率。如质点——弹簧振动系统的固有频率是由质点的质量和弹簧的弹性决定的。所有复杂的周期振动都是多个不同频率的谐振动的合成。
(2) 阻尼振动
与谐振动不同，实际的振动系统总是存在阻力的。如上述的质点－弹簧振动系统，由于存在空气阻力，使质点的振幅随时间不断减小直至为零，即振动完全停止，如图1-2所示。所以，阻尼损耗了振动系统的能量；但阻尼振动也有可用之处，如在制作超声检测用的探头时，在晶片的背面浇注的阻尼块，正是为了增加振动的阻力，使晶片在电脉冲的激励下的振动迅速停止，以缩短超声脉冲宽度，提高检测分辨率。 图1-2 阻尼振动
(3) 强迫振动
强迫振动是指在周期外力的作用下物体所作的振动。这种振动的特点是振动系统的振动频率由外力的频率决定；振幅取决于外力频率与系统的固有频率间的差异，二者差异越小，振幅越大，当外力频率等于系统的固有频率时，振幅达到最大值，这种现象称为共振。系统发生共振时，振动效率最高。
超声检测时，探头在发射和接收超声波过程中，压电晶片所作的振动即为阻尼振动和强迫振动。发射超声波时，晶片在发射电脉冲的作用下作强迫振动，产生超声波；同时又因阻尼块的影响作阻尼振动，缩短超声脉冲宽度。当电脉冲的频率与晶片的固有频率越接近时，晶片的电声转换效率越高，二者相同时转换效率最高。超声检测所使用探头的固有频率各不相同，为使超声检测仪能与不同频率的探头匹配，达到最佳的转换效率，仪器的发射电路所产生的发射电脉冲信号必须有很宽的频带，亦即发射信号的脉冲必须很窄。 2、机械波和声波
机械振动在介质中传播形成机械波。有一种特别的介
质，由以弹性力保持平衡的各个质点所构成，称为弹性介质，其简化的模型如图1-3 所示。当某一质点受到外力作用时，便在其平衡位置附近振动。因为所有质点都是彼此联系的，该质点的振动会引起周围质点的振动，使机械振动传播出去。这种在弹性介质中传播的机械振动称为弹性波，即声波。
可见，声波的产生需要两个条件：振动源和弹性介质。 当振动源作谐振动时，所产生的波称为简谐波，这是最简单、最基本的声波。简谐波在无限大均匀理想介质中传播时，介质中任意一点在任意时刻的位移为：
()cos y A t kx ω=- (1-3)
式中：
y —— 质点的位移，单位：米（m ）
A —— 质点的振幅，单位：米（m ）
ω —— 角频率，2f ωπ= k —— 波数， 2k c ωπλ==
a
b
图1-3 弹性体模型
x —— 离振动源的距离，单位：米（m ）
波长是波在一个完整周期内所传播的距离，用λ表示，单位为米（m ）。如图1-4所示。
图1-4 简谐波的波长示意图
相邻两相同振动相位质点间的距离在哪一个周期时间内声波传导的距离称为波长，波长与声波传播速度与振动频率之间的关系为：
f c =
λ 又 T
f 1
= T c ?=∴λ (1-4) 式中：λ——波长，单位：米(m)
c ——声波传播速度，单位：米/秒(m/s) f ——振动频率，单位：次/秒(Hz)
T ——振动周期，单位：秒(s)
1.1.2 声波的分类classification of sound wave 1、次声波、可闻声波和超声波
根据声波的振动频率，可将声波分为不同的种类。通常人类可听见的声波的频率范围为20Hz~20kHz ，称为可闻声波；频率低于20Hz 的声波称为次声波；频率高于20kHz 的声波称为超声波。对人类而言，次声波和超声波均不可闻。 2、波型
根据质点的振动方向与声波的传播方向之间的关系，可将声波分为以下不同的波型： (1) 纵波（压力波、压缩波、疏密波）longitudinal wave （compressive wave ）
波的传播方向与质点的振动方向一致的波称为纵波，如图1-5所示。当弹性介质受到交变的拉应力和压应力作用时，会产生交替的伸缩变形，从而产生振动并在介质中传播。在波的传播方向上，质点的密集区和疏松区时交替存在的，所以纵波也称疏密波、压缩波。
图1-5 纵波传播示意图
纵波可在气体、液体、固体中传播。纵波是超声检测中最常用、最基本的波型，在锻件、铸件、板材等的检测中应用广泛，常用于检测与工件表面平行的不连续性。由于纵波的激励最容易实现，常利用纵波通过波型转换得到所需波型，再进行其他波型的超声检测。
(2) 横波（剪切波）transverse wave(sheer wave)
声波的传播方向与质点的振动方向垂直的声波称为横波，如图1-6所示。横波传播时介质会产生剪切变形，故又称剪切波、切变波。
由于气体和液体中不能传播剪切力，横波不能在气体和液体中传播，只能在固体介质中传播。横波也是超声检测最常用的波型之一，一般由纵波经波型转换激励出与工件表面成一定角度的横波，所以特别适合于检测与工件表面倾斜的不连续性。常用于焊缝、管材等结构的检测。
图1-6 横波传播示意图
(3) 表面波（瑞利波）surface wave (Rayleigh wave)
在半无限大的固体介质的界面及其附近传播的波型统称为表面波。瑞利波为在半无限大的固体介质与气体或液体介质的界面及其附近传播的波型，所以它是表面波的一种。瑞利波的传播如图1-7所示。质点的振动轨迹为椭圆，椭圆的长轴与传播方向垂直；短轴与传播方向一致。椭圆振动可视为纵向和横向振动的合成，即纵波和横波的合成，所以，瑞利波也只能在固体介质中传播。
图1-7 瑞利波传播示意图
超声检测所用的表面波主要是瑞利波。由于瑞利波传播时随着穿透深度的增加，质点能量迅速衰减，其穿透深度约为一个波长左右，所以，瑞利波被用于检测工件的表面和近表面的不连续性。瑞利波对表面裂纹尤为敏感，所以在在役检测中应用广泛。
(4) 板波(兰姆波)plate wave（Lamb wave）
如果固体物质尺寸进一步受到限制而成为板状，且其板厚与波长相当，则纯表面波不会存在，其结果产生各种类型的板波。最重要的板波是兰姆波。
兰姆波传播时，整个板厚内的质点都在振动。兰姆波有两种基本类型：对称型和反对称型。如图1-8所示。
图1-8 兰姆波
a ） 对称型（S 型）
b ） 非对称型（A 型） 兰姆波在薄板检测中应用广泛。 3、波形
所谓波形，是指声波的波阵面的形状。波阵面是指在同一时刻介质中振动相位相同的所有质点所构成的面。 (1) 平面波
波阵面为平面的声波称为平面波。一个作谐振动的无限大平面在无限大的的弹性介质中振动所产生的声波为平面波。如果介质是各向同性、无损耗的，即均匀、理想的，则平面波质点的振幅不随与声源的距离x 的增加而衰减。理想平面波的波动方程为：
()
cos y A t kx =-ω (1-5)
这种理想的平面波并不存在，当声源的长宽尺寸远大于声波的波长时，该声源所发射的声波可近似看作平面波。在超声检测中，探头向工件中辐射超声波时，离探头表面附近的区域内的超声波近似为平面波。 (2) 球面波
波阵面为球面的声波称为球面波。当声源为点状球体时，在无限大的弹性介质中振动所产生声波的波阵面是以声源为中心的同心圆球面。单位面积上的能量会随与声源的距离的增加而减小。球面波中质点的振幅与距声源的距离x 成反比。在无限大均匀理想的弹性介质中的球面波的波动方程为：
()cos A
y t kx x
=
-ω (1-6) 当观察点与声源距离远大于点状声源尺寸时，声波可近似看作球面波，所以在超声检测大尺寸工件中，探头所激励的超声波在足够远处近似为球面波。 (3) 柱面波
波阵面为柱面的声波称为柱面波。当声源为一无限长的线状直柱时，在无限大均匀理想
的弹性介质中振动所产生声波的波阵面是以声源为中心的同心圆柱面，且柱面波各质点的振幅与距声源的距离x的平方根成反比。在无限大均匀理想的弹性介质中的柱面波的波动方程为：
()
y t kx
=-
ω(1-7)
以上三种波形如图1-9所示。
a)b)c)
图1-9 a) 平面波b) 柱面波c)球面波
1－波源2－波线3—波阵面4—波前
(4) 活塞波
在超声检测中，声源（即产生超声波的探头）尺寸既不能看成很大，也不能看成很小，所以，其产生的超声波既不是平面波也不是球面波，而是介于二者之间的波形，称为活塞波。在离声源较近处，波阵面较复杂，质点的位移难以简单描绘；在离声源较远处，波阵面为近似球面，质点的位移可近似用球面波的波动方程描绘，使计算极为简单。这正是超声检测中用计算法进行灵敏度调整和对不连续性进行当量评定的理论基础。
4、连续波与脉冲波
如图1-10所示，连续波是质点振动时间为无穷的波，最常见的连续波是正弦波。脉冲波是质点振动持续时间很短的波，短到只有一到几个周期。
y y
a)b)
图1-10 连续波与脉冲波a）连续波b）脉冲波
超声检测中应用最广的是脉冲超声波，因为与连续波相比脉冲超声波的瞬间功率高、平均功率低，所以超声波的穿透力强、又不会损害被检对象及探头；脉冲超声波的脉冲宽度窄，所以检测分辨率高。当然连续波也有特殊的用途，如共振法检测等。
一个时域中的超声脉冲可分解为多个不同频率的简谐波，并可根据不同频率的幅度绘制出频率——幅度曲线，称为频谱，这就是频谱分析法。如图1-11所示，通常以峰值两侧幅度下降6dB对
应的两点频率之差为频带宽度。该两点频率的中央对应的频率称为中心频率，用
c
f表示；频谱
曲线最高点对应的频率称为峰值频率，用p f 表示。可见，单一频率的连续波的频谱为δ函数；宽度越窄的脉冲信号的频带越宽；反之，宽度越宽的脉冲信号的频带越窄。
2
468
10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
频率/MHz
幅度
图1-11 频谱分析示意图 1.1.3 声波的速度 velocity
声波在介质中的传播速度即为声波速度，简称声速，用c 表示。声速是介质的重要声学参数，取决于介质的性质（密度、弹性模量），声速还与波型有关。
1、纵波声速l C
在无限大固体介质中传播时，纵波速度为：
l C =
(1-8)
在无限大液体和气体介质中，纵波声速为：
l C =
(1-9)
2、横波声速t C
在无限大固体介质中传播时，横波的速度为：
t C =
(1-10)
3、瑞利波声速R C
在半无限大固体介质表面传播的瑞利波的速度为：
R C =
(1-11)
式中：E —— 介质的杨氏弹性模量，等于介质承受的拉应力S F /与相对伸长L L /?之比，
即L
L S
F E //?=
；
ρ —— 介质的密度，等于介质的质量M 与其体积V 之比，即V M /=ρ；
σ —— 介质的泊松比，等于介质横向相对缩短d d /1?=ε 与纵向相对伸长L L /?=ε之比，
即εεσ/1=。
K —— 气体、液体介质的体积弹性模量
可见即使在相同的固体介质中，以上三种波型的声速各不相同，每种波型的声速是由介质的弹性性质、密度决定的，即给定波型的声速是由介质材料本身的性质决定的，而与声波的频率无关。不同的材料，声速也不同。对给定的材料和波型，声波的频率越高，波长越短。 对同一固体材料，纵波的声速大于横波声速；横波声速大于瑞利波声速即：
l C >t C >R C
以为钢例，t l C C 8.1≈ ，t R C C 9.0≈，即9.0:1:8.1::≈R t l C C C 。 几种常见材料的声速见表1-1。
表1-1 几种材料的声速和5MHz 时的波长（取易于记忆的数据）
4、兰姆波声速
与无限大均匀介质中传导的纵波和横波不同，在薄板中传导的兰姆波的传播速度与板厚和频率有关。这种速度随频率变化的现象称为频散。对特定的板厚和频率，又有对称和非对称模式的兰姆波，不同模式兰姆波的声速也不相同。
兰姆波在板中传播的速度有相速度和群速度之分。所谓相速度是沿传导方向上相位移动的速度；群速度则是声能的传播速度。在无限大均匀介质中传导的纵波和横波，其相速度与群速度相同；而对板中传导的兰姆波，相速度和群速度相差很大。 由此可见，兰姆波的声速与频率、厚度和模式有关。 5、声速的变化
对纵波、横波和瑞利波而言，声速是由介质的材料性能（包括物理性能和力学性能）决定的。对特定介质和特定波型而言，声速是个常量。当介质的应力、流量、孔隙率或晶粒度变化时，其物理性能（如密度）、力学性能（如弹性模量）也会变化，因而声速也会变化。所以，可以先建立
声速与应力、流量、孔隙率或晶粒度之间的关系，然后通过测量介质的声速来测量介质的应力、流量、孔隙率或晶粒度等参量。典型的应用是紧固螺栓的轴向应力的超声测量，如图1-12所示，随着螺栓轴向应力的增加，纵波的传播时间也增加，因而速度减小，二者成线性关系。同样的原理还可用于液体流量、球墨铸铁球化率等的超声测量。
510152025303540
010t t -??
图1-12 螺栓轴向应力与纵波传播时间变化率关系曲线
当介质的温度变化时，其物理和力学性能也将变化，导致声速改变。如有机玻璃、聚乙烯的声速随着温度的升高而降低，如图1-13所示。在使用有机玻璃斜楔探头检测时，如温度发生变化，应注意由声速变化引起折射角的变化，因为这将引起不连续性定位误差。
240026002800
22000
20
4060温度/℃
纵波声速/(m /s )
图1-13 有机玻璃、聚乙烯与温度的关系
当介质存在各向异性时，由于不同方向的性能不同，因而声速也不同。如超声检测粗晶粒奥氏体不锈钢时，超声波沿不同角度传导时，其声速也不同。
1.1.4 声压、声强和声阻抗 sound pressure, sound density and acoustic impedance
介质中有声波传播的区域称为声场，声场的特性可用声压、声强和声阻抗三个参量来描绘。 1、声压
在介质中，某点某时刻，当声波在介质中传导时，介质中某点在某时刻的压强与没有声波传导时该点的静压强之差，称为声压，用
p 表示，单位为帕斯卡(Pa )。声场中的声压是时间和位置的
函数。对无限大均匀理想介质中传导的谐振平面波，声压为：
()0sin p P t kx cu ωρ=-= (1-12)
式中：0P ——声压幅度，0P cA ρω=
ρ——介质密度
c ——介质声速 ω—— 角频率 K ——波数
衡量声波的强弱的主要参数是声压幅度，所以通常将声压幅度称为声压。超声检测仪的显示屏上显示的信号高度与信号的声压幅度成正比，所以两信号的高度之比等于其声压之比。 2、声强
在垂直于声波传导方向上，单位面积单位时间内通过的声能，称为声强，亦称声的能流密度，用
I 表示，单位为瓦/米2()2W m 。对于谐振波，将一个周期内能流密度的平均值作为声强：
202P I c
ρ= (1-13)
3、声阻抗
由c P u ρ/=可知，在同一声压下，介质的c ρ越大，则质点的振动速度越小。再将声强表达式与电功率表达式2
W U
R =作电声类比可知，c ρ相当于电学中的电阻R ，所以把c ρ定义为声
阻抗，表示介质的声学特性。
在描述超声波的反射特性以及解释不同类型不连续性的检测灵敏度的差异时，声阻抗是一个重要的概念。
1.1.5 声波幅度的分贝表示 dB 通常规定引起听觉的最小声强16
2110
I W cm -=为声强的标准，某声强2I 与标准声强1I 之比的
常用对数为声强级，单位为贝尔（Bel ） ()2
1
lg
I Bel I ?= (1-14) 单位贝尔太大，故取其1/10作单位，即分贝（dB ） 2211
10lg
20lg I P
I P ?== （dB ） (1-15) 在超声检测中，比较两个波的大小时，可以二者的波高之比
2
1
H H 的常用对数的20倍表示，单位为dB, 因为对垂直线性良好的仪器，波高之比等于声压之比。
221
120lg
20lg P H
dB P H == (1-16) 几个常用的波高或声压之比对应的分贝数见表1-2。
表1-2 几个重要的的dB 值
超声波的传播
propagation of ultrasound
声波传播时，如遇到不同介质组成的异质界面，将发生能量重新分布、传播方向改变和波型转换等现象。
1.2.1 超声波的波动特性 waviness of ultrasound 1、波的叠加
同时在介质中传导的几列声波在某时刻、某点处相遇，则相遇处介质质点的振动是各列声波引起的振动的合成。合成声场的声压为各列声波声压的矢量和，这就是声波的叠加原理。 2、波的干涉
当两列传播方向相同、频率相同、相位差恒定的声波相遇时，声波叠加的结果会发生干涉（interference ）现象。合成声场的声压在某些位置始终加强，最大幅度为两列声波声压幅度之和；而另一些位置始终减弱，最小幅度为两列声波声压幅度之差。 合成声波的频率与这两列声波相同。
3、波的共振 两列频率相同、振幅相同的波沿相反方向传播时，声波干涉的结果形成驻波，产生共振（resonance ）。如图1-14所示。在波线上某些点始终静止不动，振幅为零，称为波节；另一些点则波幅始终最大，称为波腹。相邻两波节和波腹之间的距离为波长的一半。
当连续超声波垂直入射于两互相平行界面时，会产生多次反射。当两界面间的距离为半波长的整数倍时，形成强烈的驻波，产生共振。超声探头就是基于共振原理工作的。当晶片的厚度为半波长的整数倍时，晶片就发生共振，以最高的效率向工件中激励超声波。此时的频率即为晶片的固有频率。超声测厚的方法之一也是基于共振原理，利用共振时工件厚度与波长的关系测厚。
图1-14 驻波形成示意图 4、惠更斯原理
对于连续弹性介质，任何一点的振动将引起相邻质点的振动，波前在介质中达到的每一点都可以
21P P 100
10 8 4 2 1 1/2 1/4 1/8 1/10 1/100 dB 40
20
18
12
6
-6
-12
-18
-20
-40
看作是新的波源向前发出球面子波，如图1-15。
图1－15 惠更斯原理示意图 5、衍射
声波在弹性介质中传播时，如遇到障碍物，当障碍物的尺寸与波长大小相当时，声波将绕过障碍物，但波阵面将发生畸变，这种现象叫衍射或绕射（diffraction ），如图1-16。
图1-16 衍射示意图
a) 圆板情况 b) 壁上有孔的情况 c) 屏蔽板的情况
1.2.2 超声波垂直入射到异质界面时的反射和透射reflection & transmission
本节及下节讨论超声波在几种不同介质形成的界面（即异质界面）上的传播特性。超声波的入射方向有垂直和倾斜之分；界面的形状有平面和曲面之分；界面的数量有单层和多层之分。为简单起见，以平面波为例。本节所称界面为大平面。 1、单层界面
由两种介质形成的界面称为单层界面。如图1-17所示，
111
z c ρ=222
z c ρ=t
I i I r
I
图1-17 声波垂直入射到大平界面时的反射和透射
0I — 入射波声强 r I — 反射波声强 t I — 透射波声强 z1 z2
入射声波从介质1垂直入射到由介质1和2构成的大平异质界面时，将发生反射和透射现象，即部分声能被反射形成反射波，沿与入射波相反的方向在介质中传导；部分声能透过界面，沿与
入射波相同方向在介质中传播，形成透射波。
根据平面波的传播规律，对于理想弹性介质可推导如下描述反射和透射程度的关系式： 声压反射率P r ：表示反射波声压与入射波声压之比
21
21
r P i p Z Z r p Z Z -=
=+ (1-17) 声压透射率P t ：表示透射波声压与入射波声压之比
2
21
2t P i p Z t p Z Z =
=+ (1-18) 两者间的关系为 1p p r t += (1-19)
声强反射率I r ：表示反射波声强与入射波声强之比
2
2
2121r I p i I Z Z r r I Z Z ??-=== ?+??
(1-20)
声强透射率I t ：表示透射波声强与入射波声强之比
()2
12122
214t I p i I Z Z Z t t I Z Z Z =
==+ (1-21) 二者符合
i r I I I =+ (1-22) 即入射波的声能等于反射波的声能和透射波的声能之和，符合能量守恒定律。 根据两种介质的特征声阻抗Z 的大小对比，分三种情况讨论： (1) 12Z Z ≈， 则：0p r ≈，1p t ≈
即当两种介质的声阻抗很接近时，几乎全透射，极少反射。如碳素钢（Z 碳素钢＝×1072
/Kg m s ）和不锈钢(Z 不锈钢=×1072
/Kg m s )制成的复合板，假设二者接合完美，从碳素钢一侧检测时，
Z 0.003Z p Z r Z -==-+不锈钢碳素钢不锈钢碳素钢 20.997Z p Z t Z ==+不锈钢
不锈钢碳素钢
该界面的声压反射率很低、声压透射率接近1，所以界面反射回波非常低、几乎全透射。 (2) 12Z Z ?，则1p r ≈-,0p t ≈
即当第一种介质的声阻抗远大于第二种介质时，几乎全反射，极少透射。如钢（Z 钢
＝
×1072
/Kg m s ）和水（Z
水
＝×1062
/Kg m s ）形成的界面，超声波从钢中垂直入射到钢/水界面
时，可得：
Z 0.935Z p Z r Z -=
=-+钢水钢水 20.065Z P Z t Z ==+水
钢
水
可见，该界面的声压反射率的绝对值接近1、声压透射率很低，所以界面透射波非常低、几乎全反射。
(3) 12Z Z =, 则1P r ≈, 0P t ≈
即当第一种介质的声阻抗远小于第二种介质时，几乎全反射，极少透射。以水和钢为例：声波从水中垂直入射到水/钢的界面，则
Z 0.935Z P Z r Z -==+钢水钢水 2Z 1.935Z p t Z ==+钢
钢水
与上述情况类似，区别在于上述情况的声压反射率为负数，表示反射波与入射波反相，这种情况的声压反射率为正数，表示反射波与入射波同相；这种情况的声压透射率虽然大于1，但是由于声强与声阻抗成反比，而钢的声阻抗远大于水，所以从能量分布的角度看，透射波还是很低。 可见，两介质的特征声阻抗差别越大（即材质差别越大），声压反射率越大，因而反射波信号越强，所以越容易被检测；当两种介质的特征声阻抗差别接近无穷大时，声压反射率就接近最大值1，即全反射，这时，反射波信号最强，因而也最容易被检测。这就是金属材料中的气孔和裂纹类不连续性在合适的入射方向时容易被检测的道理。
对反射法检测技术，声压往返透过率更有意义。如图1-18，超声波入射到两介质的界面后透过界面，然后被反射体全部反射，沿相反的方向再次透过界面，被探头接收。所谓声压往返透过率就是反向透射波声压与入射波声压之比：
()
2
212
121'4Z Z Z Z t t P P T p p i r p +=== (1-23) P
’
图1-18 声压往返透过率 2、多层界面
在超声检测中，还会遇到两个或两个以上界面的情况，下面以三种介质形成互相平行的两个平界面为例进行讨论。如图1-19所示，当声波从第一种介质依次垂直入射到两个界面时，将依次在这两个界面上发生反射和透射现象。这里重点考虑薄介质层的情况，即介质2的厚度较薄。
（Ⅰ）
（Ⅲ）P i P t
P r
Z 1
Z 3
图1-19 在介质层上垂直入射时的反射和透射 (1) 132Z Z Z =≠，即均匀介质中的异质薄层
这种情况在检测均匀材料中的分层、裂纹等不连续性时会遇到。经推导，总的声压反射率和透射率分别为：
2
2
2
222
2sin 14112sin 141λπλπd m m d m m p p r i
r
p ??? ??-+??? ??-==
(1-24)
2
2
2
2sin 14111
λπd m m p p t i
t
p ??? ??-+==
(1-25)
式中： 12
z m z =
d ——介质层厚度
1）当()为整数n n d 2
2
λ?
=时，0
1P P r t ≈≈
即当不连续性的厚度为半波长的整数倍时，几乎全透射而无反射，理论上会被漏检。但实际上不太可能，因为不连续性的厚度不一定均匀；加之超声波有多个频率（亦即多个波长）成分，不连续性的厚度正好等于半波长的整数倍的情况很难出现。 2）当()为整数n n d
24
1
2λ?-=
时，10P P r t ≈≈ 即当不连续性的厚度为四分之一波长的奇数倍时，几乎全反射而无透射，因而极易检测。 3) 当2λ<<
d 时，01P P r t ≈≈
即当不连续性的厚度很薄时，几乎全透射而无反射，因而容易出现漏检。 (2) 132Z Z Z ≠≠，即介质层两侧介质不同 声强透过率为
()13
22212132222
422cos sin I Z Z t Z Z d d Z Z Z Z =
??+++ ???ππλλ （1-26）
1)
()2
,1,2,3,2
d n
n λ==L 时，()
13
2
134I Z Z t Z Z =
+
即当介质层的厚度为超声波在其中的半波长的整数倍时，声强透过率仅取决于介质层两侧介质的声阻抗，与介质层性质无关，如同介质层不存在一般。 2) 当()221
,1,2,3,4
n d
n λ-=
=L
且2Z =1P t = 即当介质层的厚度为声波四分之一波长的奇数倍，且阻抗匹配时，超声波完全透射。直探头保护膜便是依据这一原理设计。 3) 当2λ<<
d 时，()
13
2
134I Z Z t Z Z =
+
即当介质层的厚度很薄时，声强透过率仅取决于薄层两侧介质的声阻抗，与介质层性质无关，如同介质层不存在一般。基于这一原理可知，在平表面工件超声检测时，耦合剂的厚度应尽量薄，以便提高声能的透射率。
1.2.3 超声波倾斜入射到异质界面时的反射和折射reflection & refraction
当超声波以与入射点处界面的法线成一定角度倾斜入射到两种声速不同介质形成的异质界面时，将在界面上发生反射、折射和波型转换现象。 1、平面界面上的反射和折射
先考虑平面界面的情形。入射声波与入射点出界面法线间的夹角称为入射角，用α表示；反射声波与法线间的夹角称为反射角，用'
α表示；折射声波与法线间的夹角称为折射角，用β表示。 反射
如图1-20所示，当介质1中超声波以入射角α倾斜入射到异质界面时，将会在界面处发生反射和波型转换，即产生反射纵波和反射横波，而且符合以下规律： ① 入射波和反射波分处法线的两侧； ② 入射波和反射波在同一平面；
③ 入射角与反射角之间符合施耐尔（Snell ）定律:
纵波入射时： 1'1'11sin sin sin t t l l l c c c ααα=
= (1-27) 横波入射时：1
'
1'1sin sin sin l l t t t t c c c ααα=
= (1-28) 式中： l α —— 纵波入射角
t α —— 横波入射角
't α —— 横波反射角
'l α —— 纵波反射角
1l c —— 介质1的纵波声速 1t c —— 介质1的横波声速
可见，纵波入射时，对反射纵波，l α＝'
l α，即入射角等于反射角；对反射横波，因为t l c c <，
即横波声速小于纵波声速，所以'
't l
αα<，即横波反射角小于纵波反射角。
横波入射时，对反射横波：t α＝'t α，即入射角等于反射角；对反射纵波，因为t l c c <，即横波声速小于纵波声速，所以'
'
t l
αα<，即横波反射角小于纵波反射角。
总之，与入射波相同波型的反射角等于入射角，与入射波不同波型的反射角不等于入射角，反射波的声速越快，其反射角越大，且纵波和横波声速差异越大，角度变化也越大。 折射
图
1-20 超声波倾斜入射到界面上的反射、折射和波型转换 a) 纵波入射 b) 横波入射
如图1-20所示，当介质1中超声波以入射角α倾斜入射到异质界面时，同时还会在界 面处发生折射和波型转换，即产生折射纵波和折射横波，而且符合以下规律： ① 入射波和折射波分处法线的两侧； ② 入射波和折射波在同一平面；
③ 入射角与折射角之间符合施耐尔（Snell ）定律： 纵波入射时：
122sin sin sin l l t
l l t c c c αββ== (1-29) 横波入射时：
122
sin sin sin t l t
t l t c c c αββ== (1-30) 式中： l β —— 纵波折射角
t β —— 横波折射角
2l c —— 介质2的纵波声速 2t c —— 介质2的横波声速
折射波的声速越快，折射角也越大。两种介质的声速差异越大，角度变化也越大。因为l t c c >,即纵波声速大于横波声速， 所以在相同入射角的l t ββ>
，即纵波折射角大于横波折射角。
以上只考虑了固体/固体情况，所以介质中可能存在纵波和横波。如果介质1为液体，则不会出现横波入射及横波反射情况；如果介质2为液体，则不会出现横波折射情况。 临界角
从以上两式可知，如果折射波声速大于入射波声速，则折射角一定大于入射角，当入射 角达到一定程度时，折射角达到90°，这时的入射角就是临界角。 ① 第一临界角c αI
如果入射波为纵波，且21l l c c >, 则当纵波折射角达到900时的纵波入射角，称为第一临界角，用c αI 表示，并可得：
1
2
arcsin
l c l c c αI = (1-31) 当纵波入射角达到第一临界角时，在介质2中只有横波而无纵波。 ② 第二临界角c αII
如果入射波为纵波，且21t l c c >, 则当横波折射角达到900时的纵波入射角，称为第二临界角，用c αII 表示，并可得：
1
2
sin
l c t c arc c αII = (1-32) 当纵波入射角达到第二临界角时，在介质2中既没有纵波也没有横波。
在超声检测中，临界角是个非常重要的概念。例如在接触法横波斜探头的楔块角度的设计中，为使斜探头在钢中激励出纯横波，务必使楔块中的纵波入射角在第一和第二临界角之间，对有机玻璃（C l =2720m/s ）和钢(C c =5850m/s,C t =3230m/s)的界面，第一和第二临界角分别为：c αI =, c αII =，
即有机玻璃中纵波的入射角度应在~之间。 ③ 第三临界角c αIII
当横波从固体介质中倾斜入射到固体与空气界面时，由于纵波声速大于横波声速，纵波反射角一定大于横波入射角，当横波入射角达到一定程度时，纵波反射角达到90°，这时的横波入射角称为第三临界角，用c αIII 表示，计算方法为：
1
1
sin
t c l c arc c αIII = (1-33) 当横波入射角达到第三临界角时，在固体介质中只有横波而无纵波，因而对横波检测十分有利。对钢/空气而言，c αIII =。 反射率和透射率
超声波倾斜入射时的声压反射率和透射率的计算比较复杂，重点观察反射率和透射率随 入射角的变化关系，对反射法超声检测，尤其关心声压往复透过率随入射角的变化关系。 ① 纵波斜入射到水/铝界面，如图1-21。
0°
20°
40°
60°
80°
10°
0°
20°22°24°26°28°29°29.2°
α-T LS
α-T LL
T L S ，T L L (%)
βL ，βS
图1-21 纵波斜入射到水/铝界面时的声压往返透过率
② 纵波斜入射到有机玻璃/钢界面，如图1-22。
0°
20°
40°
60°
80°
10°T L S ，T L L (%)
βS
图1-22 纵波斜入射到有机玻璃/钢界面时的声压往返透过率
③ 横波斜入射到钢/空气界面，如图1-23。
R L L ,R L t ，R t L (%)
60
80
100
°
400
500
R t L
(%)
图1-23 纵波、横波在钢/空气界面斜入射时的反射率
2、曲面界面上的反射和折射
与超声波在平面界面上的行为相似，当超声波入射到曲面界面时，也会发生反射、折射和波型转换现象。为简单起见，这里忽略波型转换，只讨论平面波在曲界面上的反射和折射现象。超声波在这种曲面上的反射和折射，将发生超声波的聚焦和发散现象。而究竟是发生聚焦还是发散，则取决于曲界面是凸面还是凹面以及两介质的声速的大小。 (1) 超声波在曲面界面上的反射
超声平面波入射到曲面界面时，不同声线的入射角不同，通过圆曲面中心的声线，其入射角为00，根据反射定律，反射角也为00，声波沿原路反射，称为声轴。离声轴越远声线的入射角越大，因而反射角也越大。这样，如图1-24所示，声波在凸面上发生发散现象；在凹面上发生聚焦现象。
a) b)
超声检测物理基础练习题学号姓名 一、是非题（对画○, 错画X） 1．波只能在弹性介质中产生和传播。（） 2．完成五次全振动所用的时间，可以使超声波在介质中传播五个波长的距离。（）3．在同种固体材料中，纵、横波声速之比为常数。（） 4．平面波垂直入射到界面上，入射声压等于透射声压和反射声压之和。（） 5．超声波垂直入射到异质界面时，如果底面全反射，则声压往复透射率与声强透射率在数值上相等。（） 6．超声波垂直入射时，界面两侧介质声阻抗相差越小，声压往复透射率越高。（）7．超声波倾斜入射到异质界面时，同种波型的折射角总大于入射角。（） 8．超声波倾斜入射至有机玻璃/钢界面时，第一临界角约为14.5°。（） 9．声阻抗是衡量介质声学特性的重要参数，温度变化对材料的声阻抗也会有影响。（） 10．根据公式C=λf可知：声速C与频率f成正比，因此同一波型的超声波在高频时传播速度比低频时大。( ) 11．焊缝横波检测时常采用液态耦合剂,说明横波可以通过液态介质薄层。( ) 12．超声纵波可以在固体或液体介质中传播，而横波只能在固体介质传播，但是表面波可以在固体或液体介质中传播。（） 13．吸收衰减和散射衰减是材料对超声能量衰减的主要原因。（） 14．面积相同、频率相同的圆晶片和方晶片其声束指向角也相同。（） 15．因为有机玻璃/铝界面的第一临界角大于有机玻璃/钢界面的第一临界角，所以前者的第二临界角也大于后者。（） 16．超声检测实际声场中，声束轴线上不存在声压为零的点。（） 17．当其他条件一定时，若超声波频率增加，则近场区长度和半扩散角都增加。（）18．使用聚焦透镜能提高灵敏度和分辨力，但减小了探测范围。（） 19．200mm处Φ4长横孔的回波声压比100mm处Φ2长横孔的回波声压高。（）20．实用AVG曲线只适用于特定的探头，使用时不需要进行归一化处理。（） 二、单项选择题 1．下面关于机械波的说法，错误的是（） A、波动是振动状态和能量的传播过程 B、能量的传播是靠物质的迁移来实现的
超声波基础知识的一般讲解 一、超声波探伤物理基础 1、超声波是一种机械波 机械振动：物体沿直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动称为机械振动。 机械波：机械振动在弹性介质中的传播过程，称为机械波；如水波、声波、超声波等。 产生机械波的条件：（1）要有作机械振动的波源（2）要有能传播机械振动的弹性介质2、波长、波速、频率 1）波长：同一波线上相邻两振动相位相同的质点之间的距离，符号λ 2）波速：波动在弹性介质中单位时间内所传播的距离，符号C 3）频率：波动过程中，任一给定点在1秒内能通过的完整波的个数，符号f 三者的关系：C=λ·f 3、次声波、声波和超声波 1）次声波：频率低于20Hz的机械波 2）声波：频率在20～20000Hz的机械波 3）超声波：频率高于20 KHz的机械波 4、超声波的特性 1）方向性好，犹如手电简灯光在黑暗中寻找到所需物品 2）能量高 3）能在界面上产生反射折射和波型转换 4）超声波穿透能力强 5、超声波的类型 a、按质点的方向分类 1）纵波：介质中质点的振动方向与波的传播方向相同的波 2）横波：介质中质点的振动方向与波的传播方向垂直的波 3）表面波：当介质表面受到交变应力作用时产生沿介质表面传播的波 4）板波：在板厚与波长相当的弹性薄板中传播的波 C、按波的形状分类 1）平面波：波阵面为互相平行的平面的波 2）柱面波：波阵面为同轴圆柱面的波 3）球面波：波阵面为同心球面的波 6、声速 纵波：钢 5900 m/s 铝 6300 m/s 水 1500 m/s 有机玻璃 2700 m/s 空气 340 m/s 横波：只能在固体中传播 钢 3200 m/s 铝 3130 m/s 有机玻璃 1120 m/s 表面波：声速大约为横波的0.9倍，纵波的0.45倍 7、超声波垂直入射到平面上的反射和透射 当超声波垂直入射到足够大的光滑平面时，将在第一介质中产生一个与入射波方向相反的反射波在第二介质中产生一个与入射波方向相同的透射波 设入射波声压为P 0，反射声压为P r , 透射声压为P t , 其声压反射率r=P r / P =(z 2 -z 1 )/ (z 2 +z 1 ) 其声压透射率t=P t / P =2 z 2 / (z 2 +z 1 )
超声诊断基础试题 一、单项选择题 1.超声波是指频率超过( )以上的一种机械波。 A，10000Hz B，20000Hz C，30000Hz D，40000Hz 2.超声的三个基本物理量之间的相关关系可表达为如下哪种公式：A，λ=cf B，f=cλ C，λ=c/f D,f=cλ 3.现在临床使用的超声诊断主要利用超声的什么物理原理? A,散射 B,折射 C,绕射 D,反射 4.下列关于超声的分辨力叙述正确的是: A,超声的分辨力主要与超声的频率有关。 B，纵向分辨力是指与超声垂直的平面上两个障碍物能被分辨的最小间距。 C，超声的分辨力越高，超声在人体中的传播距离越远。 D，为提高超声的横向分辨力，不可以通过声学聚焦的方法实现。5.下列不属于彩色多普勒技术的是： 多普勒血流成像 B，能量多普勒 C，频谱多普勒 D，多普勒速度能量图 6.超声换能器的作用是： A,将动能转化为势能 B，将势能转化为动能 C，将机械能转化为电能 D，将化学能转化为电能. 7.人体组织中的反射回声强度可以分为哪几个等级？ A，高回声 B，等回声 C，无回声 D，弱回声
8.下列哪种不属于超声伪像？ A混响伪像 B，密度伪像 C，镜面伪像 D，折射伪像 9.下列不属于超声成像设备主要组成的是： A主机 B，超声换能器 C，视频图象记录仪 D，视频图象显示仪10.下列不是彩色多普勒成像的显示方式的是： A，速度型 B，能量型 C，加速度型 D，运动型 二、多项选择题、、、、、6DE、7BCD、8ABC、9CDE、10ABCDE 1、层流频谱特征1BCE Ａ、速度梯度大Ｂ、频谱与基线间有空窗Ｃ、速度梯度小．频谱窄Ｄ、包络毛刺．多普勒声粗糙刺耳Ｅ、包络光滑．多普勒声平滑有乐感 2、发生多普勒效应必须具备的基本条件2ACE Ａ、有声源与接收体Ｂ、没有回声或回声太弱Ｃ、声源与接收体产生相对运动Ｄ、有强的反射源与散射源Ｅ、声源与接收体两者处于静止状态 3、从多普勒频谱图上能了解到血流的参数是：3ABCD A、血流性质 B、时相 C、方向 D、速度 4、声学造影剂须符合下列哪些项的要求：4 ABCD A、微泡小，能安全稳定通过肺循环 B、可进入心肌或全身血池 C、无毒副作用 D、能停留相对较长时间 5、用于检查血流速度参数的多普勒技术是5CD Ａ、二次谐波成像Ｂ、多普勒血流成像Ｃ、连续波多普勒Ｄ、
超声医学与技术(医学高级)：超声诊断的物理基础考点 考试时间：120分钟 考试总分：100分 遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。 1、多项选择题 几何形体对流速剖面的影响有（ ）。A.入口效应：当血液流经横截面积突然变小处，会产生汇聚作用，形成汇聚形的血流截面。在生理状态下见于动脉分支血流，在病理情况下见于狭窄性病变处 B.出口效应：当血液流经一个横截面积突然扩大处，会产生扩散现象，形成扩散形的血流截面。在生理情况下见于小静脉回流入大静脉，在病理情况下见于血流在通过狭窄口、瓣口和分流通道处 C.弯曲血管：空间血流方向和速度分布沿弯曲管道不断发生改变，产生扭曲 D.湍流：在Re ＞Rec 的情况下，一般为湍流 E.在心血管系统中，狭窄及关闭不全的瓣口、心内异常分流常发生湍流 本题答案：A, B, C, D, E 本题解析：暂无解析 2、单项选择题 关于声速，叙述错误的是（ ）。A.声波在不同组织中的传播速度相同 B.组织密度越高，声速越快 C.组织密度越低，声速越慢 D.空气中声速低于骨组织中声速 E.医用超声诊断设备均以软组织中的平均声速作为校正标准 本题答案：A 姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________ --------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线----------------------
本题解析：暂无解析 3、多项选择题 频谱多普勒的主要特点有（）。A.连续波多普勒有2个换能器，1个用于发射，1个用于接收 B.脉冲多普勒有2个换能器，发射短暂超声后，有一可听期 C.连续波多普勒不能检测指定目标的血流信息 D.脉冲多普勒有距离选通能力，可检测指定目标的血流信息 E.连续波多普勒可测高速血流，脉冲多普勒测速受脉冲重复频率（PR F.的限制本题答案：A, C, D, E 本题解析：暂无解析 4、多项选择题 关于超声波的声场分布，叙述正确的有（）。A.超声波在介质中传播有明显的方向性，称为超声束 B.在远场区，声束因扩散会逐渐增宽 C.声束有主瓣和旁瓣之分 D.声束主瓣越细、越窄对诊断越有利 E.声束旁瓣会产生伪像 本题答案：A, B, C, D, E 本题解析：暂无解析 5、多项选择题 散射和绕射的发生是有所区别的，其主要区别有（）。A.发生散射的条件为障碍物的大小明显小于波长 B.发生绕射的条件为障碍物的大小明显小于波长 C.发生散射时，小障碍物不成为新的声源，不再发射超声波 D.发生绕射时，超声波仅绕过障碍物的边缘行进 E.散射时探头接收到的散射回声强度与入射角无明显关系 本题答案：A, D, E 本题解析：暂无解析 6、多项选择题 关于超声波的衰减对诊断的影响，叙述正确的有（）。A.引起超声能量衰减的原因是吸收和波动方向的变化
超声基础知识 第二章超声基础知识 （超声波的定义及其特性 1. 超声波的定义 20000Hz 物体的机械振动是产生波的源泉，波的频率取决于物体的振动频率。频率范围在20,内的波称为可听声波,频率范围在20Hz内的波称为次声波,频率范围在2X10 4 ,10 8 Hz的波称为超声波,频率范围在10 8 ,10 12 Hz的波称为特超声波。次 声波、可听声波、超声波、特超声波统称声波。可见，整个声波频谱是比较宽的, 其中只有可听声波才能为人耳所听到，而次声、超声、特超声虽然属于声波却不能为人耳所察觉。 在自然界存在着多种多样的超声波，如某些昆虫和哺乳动物就能发出超声波，又如风声、海浪声、喷气飞机的噪声中都含有超声波成分。在医学诊断上所使用的超声波是由压电晶体一类的材料制成的超声探头产生的。眼科方面所使用的超声频率在5,15MHz 范围内,心和腹部所使用的超声频率在2,10MHz范围内。 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。 与普通声波（可闻波）相比,超声波具有许多特性，其中最突出的有：？由于超声波的频率高，因而波长很短，它可以像光线那样沿直线传播，使我们有可能只向某一确 定的方向发射超声波；?由超声波所引起的媒质微粒的振动，即使振幅很小，加速度也 非常大，因此可以产生很大的力量。超声波的这些特性，使它在近代科学研究、工业生产和医学领域等方面得到日益广泛的应用。例如，我们可以利用超声波来测量海 底的深度和探索鱼群、暗礁、潜水艇等。在工业上，则可以用超声波来检测金属内
聊城市人民医院超声科王磊归纳整理，祝大家学习顺利！ ======超声基础====== ◆、什么是超声波？它与一般声波有什么不同？答：超声是声波的一种。但其每秒的振动次数（频率）甚高，超出了人耳听觉的上限（20000Hz），人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性。 ◆、什么是超声换能器？答：超声换能器是将一种物理能量变为另一种物理能量的器件。凡能将其它物理能量转变为超声能量的器件均为换能器。超声诊断仪的探头里安装着具有压电效应性质的晶体片。能将电能转变为声能，又能将声能转变为电能。完成物理能量的转变。所以，又将探头为换能器。医用超声诊断仪探头有多种形式，但其基本结构一致。还可根据需要制成使用功能不同，超声频率不一的各种各样的探头。 ◆、何谓超声仪的灵敏度？答：超声仪表的灵敏度是指在某一具体条件下能够探测出界面声阻抗改变甚小的界面也能发生反射，灵敏度低需要界面的声阻抗差较大才能有回声。灵敏度与许多因素有关，就超声仪而言，“输出”越大，放大器的“增益也越大，“抑制越小，则灵敏度越高，反之则灵敏度就低。在探测过程中，应根据脏器的不同和病灶的声学性质不同，不断地调整灵敏度，才能取得理想的切面图，有利于不同病变的鉴别。 ◆、获得最佳超声信息的基本条件有哪些？答：根据超声波的物理特性及超声诊断的基本原理，在超声诊断中，欲获得最佳的超声信息，必须具备以下三个基本条件。（1）被检测的组织结构与周围介质的密度不同，两者声阻抗的差异至少要在0.1%以上，才有可能引起反射。（2）超声波在介质中传播时，如遇直径小于该超声波波长1/2的小物体，超声波可以绕射而过，无回声探及。理论上能产生反射而被探及的物体最小直径是超声波波长的1/2。因此，欲探得较小的界面，则需要使用波长较短，也就是频率较高的换能器。（3）在超声检查中，除了多普勒检查外，超声的入射波必须尽量与被检测的界面垂直，才能使反射波最大限度地回到换能器，接收到最强的回声讯号，从而获得最佳的超声信息。 ◆、超声检查的主要用途有哪些？答：超声检查的主要用途有：（1）检测实质性脏器的大小、形态、边界及脏器内部回声。超声检查可以测定肝脏、肾脏、脾脏、胰腺、子宫及卵巢等实质性脏器的各径线值；了解其外形特征；边缘和边界的光滑和清晰程度；内部支持结构和管道结构情况（如肝脏内门静脉的行径、内径大小及管腔内容物）；根据脏器内部回声所示光点的密度、粗细、亮度及分布均匀度等特征，发现各种类型的病变。（2）检测某些囊性器官（如胆囊、胆道、膀胱及胃等）的形态、走向及功能状态。（3）检测心脏、大血管和外周血管的结构、功能及血流动力学状态，包括对各种先天性和后天性心脏病、血管畸形及闭塞性血管病等的诊断。（4）检测脏器内各种局灶性病变的物理特性。根据局灶性病变的声学分型，鉴别局灶性病变是实质性、囊性，还是囊实混合性；部分还可以鉴别良、恶性。（5）检测积液（如胸腔积液、腹腔积液、心包积液、胆囊积液、肾盂积液及脓肿等）的存在与否，以及对积液量的多少作出初步估计。（6）对各种病变如急性胰腺炎、甲状腺肿块、子宫肌瘤、肌腺瘤等经治疗后进行动态随访。（7）引导穿刺、活检及导管插入，即所谓介入性超声的应用。在超声引导下进行穿刺，作针吸细胞学或组织学活检，或进行某些引流及药物注入治疗。 ◆简述经腹部及经阴道检查的超声检查方法及注意事项。 答：（1）经腹体表检查一般检查前 1小时饮水 300～500ml，使膀胱适度充盈。（2）经阴道超声检查毋须充盈膀胱。但对较大的盆腔肿块不适于作经阴道超声检查；对未婚妇女、月经期、阴道畸形、炎症时不应使用本法。应严格注意消毒，防止交叉感染。 〓〓〓〓〓心脏〓〓 ◆、简述超声心动图的临床价值 答：超声心动图的临床价值有： (1) 特征性诊断指某些心脏疾病在超声图像上的特征性改变，如风湿性瓣膜病、先天性 心脏病如房间隔缺损、室间隔缺损、动脉导管未闭等。
超声诊断学各章重点 主要掌握：疾病诊断的适应症禁忌症，检查前的准备 掌握特殊声像图典型疾病的典型声像图和一些老师提过的解剖知识绪论 超声波是指声波振动频率超过20000Hz的机械波，进入人体不同的组织会遇到不同的声特性阻抗，正是各种不同的声阻抗差别构成了人体组织超声显像的基础。 超声诊断学：研究和应用超声波的物理特性并结合解剖学，病理学及临床医学的相关知识对疾病进行诊断的科学。 超声诊断的临床应用，优点和局限性：见书本的第1，2页（一定要看一下） A型诊断法：幅度调制显示法（现在大多不用，眼科） B型诊断法：辉度调制显示法获取器官断层解剖图像 M型诊断法：获取距离时间曲线图（心脏检查） D型诊断法：获取血流方向，估计速度大小 朝向探头的血流为红色，背向的为蓝色， 判断动静脉需要用频谱多普勒显像 第六章肝超声诊断 一、肝脏的超声解剖： 肝脏的五叶八段：五个肝叶：右前叶、右后叶、方叶、左外叶、尾状叶 八个肝段：左外叶上（S2）、下段（S3），右后叶上（S7）、下段（S6），右前叶上（S8）、下段（S5），方叶（S4）和尾状叶（S1） 肝内血管： 1、Glisson系统肝门静脉、肝固有动脉、肝管在肝内逐级分支并始终走行在一 起，外有Glisson鞘包绕，共同组成Glisson系统 2、肝静脉系统（肝左、中、右三支肝静脉会注入下腔静脉） 3、肝门的解剖肝门是指肝内大血管、胆囊等结构进出肝的部位。 第一肝门：亦称肝门，位于肝脏面横沟处，为门静脉、 肝动脉、胆管、淋巴管及神经等出入口。 第二肝门：位于肝膈面下腔静脉沟，是三支肝静脉与下腔静脉汇合处，人体直立时约高于第一肝门5cm。 二、肝脏的超声检查方法 体位：仰卧位、左侧卧位、右侧卧位坐位、半卧位 扫查方法：沿肋骨间隙、沿肋缘下、剑突下 三、正常肝脏的超声表现 正常声像图 形态及大小在上腹部作纵断层，肝脏为类三角形，膈面圆钝而下缘成锐角，左叶小于45°，右叶小于75°。正常肝脏的轮廓清晰，光滑而平整。肝内结构：肝内的液性管腔结构与韧带，编称为肝内的纹理结构。正常时肝内纺理清晰而均齐，门静脉（PV）内径小于1.4CM，总胆管（CBD）内径小于０.６CM。肝内回声特点：正常肝实质呈中等或弱回声光点，其强度和频率皆均匀。 正常肝脏声像图：M型超声（右图）示靠近第二肝门附近的肝实质随心动
超声基础部分 1．何谓超声波?诊断用超声波是如何产生的? 人耳能感知的声波频率范围为20—20000Hz。低于20Hz者称为雌声波，高于20000Hz者称为超声波。医用诊断用超声波的范围多在1—15MHz。 超声波是机械波。可由多种能量通过换能器转变而成。医用超声波是由压电晶体（压电陶瓷等）产生。压电晶体在交变电场的作用下发生厚度的交替改变，即机械振动。其振动频率与交变电场的变化频率相同。当电场交变电频率等于压电晶片的固有频率时其电能转换为声能（电—声）效率最高，即振幅最大。 压电晶体只有两种可逆的能量转变效应。上述在交变电场的作用下，由电能转换为声能，称为逆压电效应。相反，在声波机械压力交替变化的作用下，晶体变形而表面产生正负电位交替变化，称压电效应。 超声探头(换能器)中的压电晶片,在连接电极电压交替变化的作用下产生逆压电效应,称为超声发生器;而在超声波机械压力下产生压电效应,又成为超声波接收器。这是超声波产生和接收的物理学原理。 2．超声波物理特性及其在介质中传播的主要物理量有哪些？它们之间有何关系？ （1）频率（frequency）：质点单位时间内振动的次数称为频率（f）。 （2）周期（cycle）：波动传播一个波长的时间或一个整波长通过某一点的时间（T）。 （3）波长（wavelength）：声波在同一传播方向上，两个相邻的相位相差2π的质点间的距离为波长（λ）。 （4）振幅（amplitude）:振动质点离开平衡位置的最大位移称振幅，或波幅（A）。 （5）声速（velocity of sound,sound velocity）:单位时间内，声波在介质中传播的距离称声速（C）。介质不同，超声在介质中的声速度也不同，但是在同一介质中，诊断频段超声波的声速可认为相同。声波在介质中的传播速度与介质的弹性系数（k）和介质密度（ρ）有关。其声速与k和ρ比值的平方根成正比，即 式中C为声速，E为杨式模量。 根据物理学意义，c、f、T、λ之间有下列关系： f＝1/T，c＝λf＝λ/ T，λ＝c/ f 超声在人体软组织（包括血液、体液）中的声速约为1540m/s；骨与软骨中的声速约为软组织中的2.5倍；而在气体中的声速仅为340m/s左右。 近年来的研究发现，不仅离体组织与活体组织有较大的声速差别，而且使用不同的固定溶液、固定速度也常影响声速。此外，声速尚与组织温度有关。通常，非脂肪组织的声速随温度上升而增快，脂肪组织的声速随温度上升而减慢。当脂肪组织由20o升到40o时，声速可下降15％之多。在进行精细的研究工作时，这些因素必须予以注意。 （6）超声能量与能量密度：当超声波在介质中传播时，声波能到达之处的质点发生机械振动和位移。前者产生动能而后者产生弹性势能。动能和势能之和组成波动质点的总能量。也即超声波的能量。声波在介质中传播的过程，也是能量在介质中传递的过程。 设介质的密度为ρ,声波传播到的质点体积元为△V，其位移为x，△V将鞠有的动能为Wk，产生的势能为Wp。则： Wk＝Wp＝1/2ρA2ω2（△V）sin2ω（t－x/c） △V具有的总能量为： W＝Wk+ Wp＝ρA2ω2（△V）sin2ω（t－x/c） 从表达式中可以看出超声波传播过程中总能量传递方式为：①介质振动质点的动能和势能随时间同时发生周期性变化。②振动质点以获得能量又向下一质点放出（传递）能量的方式传递声波。
第一章超声检测物理基础 Chapter 1 Physical Foundations for Ultrasonic Testing 本章简要介绍声波的本质、声波的传播、声场、规则反射体回波声压计算和AVG曲线等超声检测的物理基础。掌握这些基础对正确理解超声波的特性、合理选择超声检测条件、有效解释超声波传播的现象等都极其重要。 1.1声波的本质essence of sound wave 1.1.1振动与波vibration & wave 波有两种类型：电磁波（如无线电波、X射线、可见光等）和机械波（如声波、水波等）。声波的本质是机械振动在弹性介质中传导形成的机械波。声波的产生、传播和接收都离不开机械振动，如人体发声是声带振动的结果；声音从声带传播到人耳，是声带引起空气振动的结果；人能听见声音是因为空气中的振动引起了人耳鼓膜的振动的结果。所以，声波的实质就是机械振动。 1、机械振动 质点不停地在平衡位置附近往复运动的状态称为机械振动。如钟摆的运动、气缸中活塞的运动等。 (1) 谐振动 如图1-1所示的质点——弹簧振动系统，在静止状态下往下轻拉一下装在弹簧上的小质点，松手后质点便在平衡点附近进行往复运动。如空气阻力为零，则质点——弹簧系统自由振动的位移随时间的变化符合余弦（或正弦）规律： () ωφ (1-1) cos =+ y A t 式中：y——质点的位移，单位：米（m） A——质点的振幅，单位：米（m） t——时间，单位：秒（s） 图1-1 加载弹簧的振动 这种位移随时间的变化符合余弦规律的振动称为谐振动。谐振动是一种周期振动，质点
在平衡位置往复运动一次所需的时间称为周期，用
超声基础知识入门_超声基础知识总结 超声基础知识总结物理基础基本概念――人耳听觉范围：20-20000HZ 超纵声波频率＞20000HZ――纵波（疏密波）：粒子运动平行于波传播轴； 诊断最常用超声频率：2-10MHZ 基本物理量：频率（f）、波长（λ）、声速（c）； 三者关系：λ＝c／f 人体软组织的声速平均为1540m/s，与水的声速相近； 骨骼的声速最高，相当于软组织平均声速的2倍以上。 超声场：发射超声在介质中传播时其能量所达到的空间；简称声场，又称声束。 声束的影响因素：探头的形状、大小； 阵元数及其排列； 工作频率（超声的波长）； 有无聚焦及聚焦的方式；
吸收衰减； 反射、折射和散射等。 声束由一个大的主瓣和一些小的旁瓣组成。超声的成像主要依靠探头发射高度指向性的主瓣并接收回声； 旁瓣的反向总有偏差，容易产生伪像。 声场可分为近场和远场两部分（1）近场声束集中，呈圆柱状； 直径――探头直径（较粗）； （横断面声能分布不均匀）长度――超声频率和探头半径。 公式：L＝（2r·f）／c L为近场长度， r为振动源半径， f为频率， c为声速（2）远场声束扩散，呈喇叭状； 声束扩散角越小，指向性越好。 （横断面声能分布较均匀）声束两侧扩散的角度为扩散角（2θ）； 半扩散角（θ）。 超声波指向性优劣指标是近场长度和扩散角。
影像因素：增加超声频率； ――近场变断、扩散角变小； 增加探头孔径（直径）――但横向分辨率下降。 采用聚焦技术――方法：固定式声透镜聚焦； 电子相控阵聚焦； 声束聚焦：采用声束聚焦技术，可改善图像的横向和（或）侧向分辨力。 固定式声透镜聚焦――将声透镜贴附在探头表面。 常用于线阵探头、凸阵探头； 可提高横向分辨力，但远场仍散焦。 电子相控阵聚焦――（1）利用延迟发射是声束偏转，实现发射聚焦或多点聚焦； 可提高侧向分辨力； 常用于线阵探头、凸阵探头； （2）动态聚焦：在长轴方向上全程接收聚焦。
超声诊断基础试题及答案 超声诊断基础试题 超声诊断基础试题一、单项选择题 1.超声波是指频率超过( )以上的一种机械波。 A，10000Hz B，20000Hz C，30000Hz D，40000Hz 2.超声的三个基本物理量之间的相关关系可表达为如下哪种公式: A，λ=cf B，f=cλ C，λ=c/f D,f=cλ 3.现在临床使用的超声诊断主要利用超声的什么物理原理? A,散射 B,折射 C,绕射 D,反射 4.下列关于超声的分辨力叙述正确的是: A,超声的分辨力主要与超声的频率有关。 B，纵向分辨力是指与超声垂直的平面上两个障碍物能被分辨的最小间距。C，超声的分辨力越高，超声在人体中的传播距离越远。 D，为提高超声的横向分辨力，不可以通过声学聚焦的方法实现。 5.下列不属于彩色多普勒技术的是: 多普勒血流成像 B，能量多普勒 C，频谱多普勒 D，多普勒速度能量图 6.超声换能器的作用是: A,将动能转化为势能 B，将势能转化为动能 C，将机械能转化为电能 D，将化学能转化为电能. 7.人体组织中的反射回声强度可以分为哪几个等级, A，高回声B，等回声 C，无回声 D，弱回声 8.下列哪种不属于超声伪像, A混响伪像 B，密度伪像 C，镜面伪像 D，折射伪像 9.下列不属于超声成像设备主要组成的是:
A主机 B，超声换能器 C，视频图象记录仪 D，视频图象显示仪 10.下列不是彩色多普勒成像的显示方式的是: A，速度型 B，能量型 C，加速度型 D，运动型 二、多项选择题 1、层流频谱特征 ,、速度梯度大 ,、频谱与基线间有空窗 ,、速度梯度小(频谱窄 ,、包络毛刺(多普勒声粗糙 刺耳 ,、包络光滑(多普勒声平滑有乐感 2、发生多普勒效应必须具备的基本条件 ,、有声源与接收体 ,、没有回声或回声太弱 ,、声源与接收体产生相对运 动 ,、有强的反 射源与散射源 ,、声源与接收体两者处于静止状态 3、从多普勒频谱图上能了解到血流的参数是: A、血流性质 B、时相 C、方向 D、速度 4、声学造影剂须符合下列哪些项的要求: A、微泡小，能安全稳定通过肺循环 B、可进入心肌或全身血池 C、无毒副作用 D、能停留相对 较长时间 5、用于检查血流速度参数的多普勒技术是 ,、二次谐波成像 ,、多普勒血流成像 ,、连续波多普勒 ,、脉冲波多普 勒 ,、多普勒组织成 像 6、连续波多普勒的技术特点是
物理基础 第一节声波的定义及分类 一、定义物体的机械性振动在具有质点和弹性的媒介中的传播现象称为波动，而引起听觉器官有声音感觉的波动则称为声波。根据声波的传导方向与介质的的振动方向的关系，声波有纵波和横波之分。 二、横波所谓横波是指介质中的质点都垂直于传播方向运动的波。人体的骨骼中，不但传播纵波，还传播横波。
三、纵波即介质中质点沿传播方向运动的波。在纵波通过的区域内，介质各点发生周期性的疏密变化，因此纵波是胀缩波。理想流体(气体和液体)中声振动传播方向与质点振动方向是平行的，只存在于纵波。人体中含水70—80％，故除骨路、肺部以外软组织中的声速和密度均接近于水。目前医用超声的研究和应用主要是纵波传播方式。 第二节超声显像物理基础 一、超声波基本物理量 1、超声波是声源振动的频率大于20000 Hz的声波。 2、超声波有三个基本物理量，即频率（f），波长（λ），声速（c），它们的关系是：c=f·λ或λ=c/f，传播超声波的媒介物质叫做介质，不同频率的超声波在相同介质中传播时，声速基本相同。 3、相同频率的超声波在不同介质中传播，声速不相同，人体软组织中超声波速度总体差异约为5％。因此目前医用超声仪一般将软组织声速的平均值定为1541m/s。通过该声速可测量软组织的厚度，由于目前超声仪所采用的是脉冲回声法，故该回声测距的公式是： t 组织厚度=Ｃ·─── 2 利用超声方法进行测距的误差也是5％左右。 4、声阻抗是用来表示介质传播超声波能力的一个重要的物理量，其数值的大小由介质密度ρ与声波在该介质中的传播速度c的乘积所决定，即： Z=ρ·c 单位为Kg／m2·s。 5．临床常用的超声频率在2～10 MHz之间。 二、超声波的物理性能 l、超声波在介质中传播时，遇到不同声阻的分界面且界面厚度远大于波长，会产生反射，反射的能量由反射系数R I=〔（Z2-Z1）/（Z2+Z1）〕2决定。 Z1、Z2为两种介质的特性声阻抗，Z=ρ·c (密度·声速） 当Z1=Z2，为均匀介质，则RI＝0，无反射。 当Z1＜＜Z2（如水和气）则R I很大，产生强反射。 当Z1≠Z2，R I≠0，则反射存在。 由此可见，超声波在界面上反射的大小与界面两边介质的声阻差及超声波的入射角有关。人体软组织声阻抗差异很小，只要有1‰的声阻抗差，便可产生反射，故超声波对软组织分辨力很高。脉冲反射式超声诊断仪就是利用人体组织对超声波的反射作用，从声反射波中提取医学诊断信息的。 2、当分界面两边的声速不同时，超声波透入第二种介质后，其传播方向将发生改变即产生折射。声波从一种小声速介质向大声速介质入射时，声波经过这两种介质的分界面后出现折射波的折射角大于入射角。当入射角超过临界角（90°）时，相应的折射波消失，出现全反射。 3、当障碍物的直径等于或小于λ／2，超声波将绕过该障碍物而继续前进，反射很少，这种现象称为衍射，故超声波波长越短，能发现障碍物越小。这种发现最小障碍物的能力，称为显现力。
超声基础知识总结
超声基础知识总结 物理基础 基本概念――人耳听觉范围：20-20000H Z 超纵声波频率＞20000H Z――纵波（疏密波）：粒子运动平行于波传播轴； 诊断最常用超声频率：2-10MH Z 基本物理量：频率（f）、波长（λ）、声速（c）；三者关系：λ＝c／f 人体软组织的声速平均为1540m/s，与水的声速相近；骨骼的声速最高，相当于软组织平均声速的2倍以上。 超声场：发射超声在介质中传播时其能量所达到的空间；简称声场，又称声束。 声束的影响因素：探头的形状、大小； 阵元数及其排列； 工作频率（超声的波长）； 有无聚焦及聚焦的方式； 吸收衰减； 反射、折射和散射等。 声束由一个大的主瓣和一些小的旁瓣组成。超声的成像主要依靠探头发射高度指向性的主瓣并接收回声；旁瓣的反向总有偏差，容易产生伪像。 声场可分为近场和远场两部分 （1）近场声束集中，呈圆柱状；直径――探头直径（较粗）； （横断面声能分布不均匀）长度――超声频率和探头半径。 公式：L＝（2r·f）／c L为近场长度， r为振动源半径， f为频率， c为声速 （2）远场声束扩散，呈喇叭状；声束扩散角越小，指向性越好。 （横断面声能分布较均匀） 声束两侧扩散的角度为扩散角（2θ）；半扩散角（θ）。 超声波指向性优劣指标是近场长度和扩散角。 影像因素：增加超声频率；――近场变断、扩散角变小； 增加探头孔径（直径）――但横向分辨率下降。 采用聚焦技术――方法：固定式声透镜聚焦； 电子相控阵聚焦； 声束聚焦：采用声束聚焦技术，可改善图像的横向和（或）侧向分辨力。 固定式声透镜聚焦――将声透镜贴附在探头表面。 常用于线阵探头、凸阵探头； 可提高横向分辨力，但远场仍散焦。 电子相控阵聚焦――（1）利用延迟发射是声束偏转，实现发 射聚焦或多点聚焦；可提高侧向分 辨力； 常用于线阵探头、凸阵探头； （2）动态聚焦：在长轴方向上全程接收聚焦。 （3）利用环阵探头进行环阵相控聚焦；
彩色多普勒超声技术上岗资质考试大纲 第一章超声诊断物理基础 第一节超声波的概念 一、超声波的基本概念 声波的性质：可听声与超声的频率范围。诊断常用的超声频率范围 二、声学基本物理量 波长、频率、声速及三者的关系 三、声场 1．超声场：又称声束 2．声场特性：声束形状、近场、远场， 主瓣、旁瓣（注：近场、远场易与显示屏上“近区”、“远区”相互混淆） 3．聚焦与分辨力；聚焦的方法，聚焦声束 第二节超声的物理特性 一、束射特性（方向性） 1．大界面：反射、折射（透射）。反射系数。超声的垂直入射与斜入射；大界面回声反射的特点——角度依赖性 2．小界面：散射体与散射。背向散射（后散射） 二、衰减特性 1．衰减的概念：声吸收、散射、扩散的总和 2．不同介质声衰减的显著差别（肺、骨骼、肝、脾、体液） 3．衰减与距离、频率的关系：衰减系数（单位：dB/（cm.MHz），也有的表示为dB/cm/MHz）4．人体衰减吸收的重要因素：水分含量、蛋白（胶原蛋白）含量、钙（骨） 三、超声的分辨力 纵向分辨力、横向分辨力、侧向分辨力 其他：对比分辨力、细微分辨力、实时分辨力 影响分辨力的诸多因素：超声频率、脉冲宽度、声束宽度、聚焦性能、声场以及仪器档次、探头性能等 四、超声的多普勒效应 五、超声的生物学效应 1．超声剂量概念（声强与作用时间的乘积）。几种声强单位：W/cm2，或mW/cm2，空间峰值时间平均声强ISPTA，空间峰值脉冲平均声强ISPPA 2．超声的生物学作用 人体敏感组织器官（胎胚、眼）
超声生物学作用机制（大剂量）：热效应，空化作用对于细胞、组织、器官以至染色体的影响 3．医学超声的应用与功率级别 诊断用超声：功率通常为mw/cm2级。灰阶超声仪的功率范围 理疗用超声：功率为W/cm2级 高强聚焦超声（HIFU）：功率通常为kW/cm2级，常用于破坏肿瘤细胞、碎石 4．诊断用超声的安全原则和规定 第二章彩色多普勒基础 第一节超声多普勒基础 一、多普勒基本概念、血流测量、主要应用、多普勒角度与血流检测关系、连续波多普勒（CW）、脉冲多普勒（PW）、脉冲重复频率（PRF） 二、探头安放角度与血流信息检测的关系 三、多普勒血流频谱分析基础 四、脉冲多普勒局限性、尼奎斯特频率极限、探测深度与速度测量 五、提高脉冲多普勒检测血流速度的方法 第二节彩色血流显像 一、彩色血流显像的品质评价 二、彩色血流显像原理，运动目标（MTI）原理，彩色血流显示：速度、方向、分散，自相关技术，彩色血流显像临床应用 三、彩色血流显像的局限性声束入射角的关系彩色混叠 四、彩色血流显像的几个基本概念：速度标尺、滤波器、常用显示方式 五、彩色多普勒能量图（CDE）组织多普勒成像（TDI） 第三节彩超与彩阶 一、彩色基础 二、彩色多普勒血流显像（CDFI）描述要点 三、彩阶——灰阶到彩色变换 第四节血流动力学基础 一、基本概念：稳流、非稳流、粘滞性、流体阻力、流量、层流、加速度、减速度 二、几何形体对流速剖面的影响：入口效应、出口效应、弯曲血管，湍流流动 三、流体能量与伯努利方程 四、血管弹性与平均动脉压：血管顺应性、平均动脉压
超声医学与技术(医学高级)：超声诊断的物理基础学习资料 考试时间：120分钟 考试总分：100分 遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。 1、多项选择题 临床超声诊断产生误诊的部分声学原因有（ ）。A.人体组织脏器结构较复杂，超声并非在理想介质中传播 B.超声波固有的物理特性引起图像纵向、侧向变形 C.超声衰减及仪器调节不妥产生失真 D.二维彩色血流成像及多普勒流速曲线均会产生一定的伪像 E.不会因为声学物理因素造成误诊 本题答案：A, B, C, D, E 本题解析：暂无解析 2、单项选择题 主动脉压与肺动脉压的不同点是（ ）。A.主动脉压稍高于肺动脉压 B.主动脉压明显高于肺动脉压 C.主动脉压与肺动脉压相等 D.主动脉压低于肺动脉压 E.两者压力比较不能确定 本题答案：B 本题解析：暂无解析 3、多项选择题 关于超声波的衰减对诊断的影响，叙述正确的有（ ）。A.引起超声能量衰减 姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________ --------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线----------------------
的原因是吸收和波动方向的变化 B.声强或声压衰减吸收以分贝（dB.来表示 C.人体组织的衰减系数以dB/cm为单位 D.生物组织的衰减系数与超声频率成正比，用dBcm-1MHz-1表示 E.人体组织的衰减与其物理特性和生理状态无关 本题答案：A, B, D 本题解析：暂无解析 4、单项选择题 医用超声波是一种（）.A.机械波、横波 B.机械波、纵波 C.电磁波 D.只能在固体中传播的机械波 本题答案：B 本题解析：暂无解析 5、单项选择题 下列超声波中，最易导致空化效应的是（）。A.高频加低强度 B.高频加高强度 C.低频加高强度 D.高频 E.高强度 本题答案：C 本题解析：暂无解析 6、单项选择题 对轴向分辨率最直接的影响因素是（）。A.穿透深度 B.声波的波长 C.阻尼 D.入射的角度 E.声束的宽度 本题答案：B 本题解析：暂无解析 7、多项选择题
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 05级临床医学专升本(超声物理基础) 教案首页 SWH-QR-JYS-12/A1 次课授课时间 2006-10-19 教案完成时间 2006-10-9 第课程名称诊断学年级 2005 级专业，层次临床医学专升本教员张萍专业技术职 务讲师授课方式 (大班) 讲授/实习(大班/小班) 学时 2.0 学时 授课题目（章，节）第三章超声检查第一节超声诊断的基础 知识第二节超声诊断法的种类基本教材或主要参考书全国医 学高等专科学校教材《诊断学》第五版，邓长生主编， 2005 全国 高等学校教材《医学影像学》第五版，吴恩惠主编， 2005 教学目 的与要求： ⒈掌握超声波的概念⒉掌握人体组织的声学分型⒊掌握超 声检查法的种类 4.熟悉超声波的物理特性，了解超声诊断仪工作原 理大体内容与时间安排，教学方法： ⒈超声波的概念和诊断用超声波(10 分钟) ⒉超声波的物理特 性和超声诊断仪工作原理(20 分钟) ⒊人体组织的声学分型(15 分 钟) ⒋超声检查方法的种类(30 分钟) ⒌复习总结(5 分钟) 教学方 法： 采用讲授为主，注意理论联系实际，并充分利用绘图、多媒 体动画等手段，详细讲解并特别强调重点和难点内容。 教学重点，难点： 1 / 11
重点： 超声检查的方法。 难点： 超声波的物理特性，多普勒超声的原理。 教研室审阅意见： 教学内容符合教学大纲要求，教学进程、教学方法安排恰当，时间分配合理，同意实施。 （教学组长签名）（教研室主任签名）2006 年 3 月 5 日教案续页基本内容辅助手段和时间分配第三章超声检查（ultrasound examination）第一节超声诊断的基础知识一、超声波（Ultrasound）的定义 1．定义：频率大于 20190Hz 的机械振动波次声波20Hz--20190Hz超声波（声波） 2. 超声波的三个基本物理量：频率（F），波长（），声速（C），⑴波长： 在振动的一个周期内，超声波所传播的距离。 ⑵声速： 超声波在介质中传播，单位时间内传播的距离。 单位是米/秒。 声速大小与介质的密度、弹性以及温度密切相关，温度一定时，介质声速的顺序为固体液体气体。
超声基础知识总结 物理基础 基本概念――人耳听觉范围：20-20000H Z 超纵声波频率＞20000H Z――纵波（疏密波）：粒子运动平行于波传播轴； 诊断最常用超声频率：2-10MH Z 基本物理量：频率（f）、波长（λ）、声速（c）；三者关系：λ＝c／f 人体软组织的声速平均为1540m/s，与水的声速相近；骨骼的声速最高，相当于软组织平均声速的2倍以上。 超声场：发射超声在介质中传播时其能量所达到的空间；简称声场，又称声束。 声束的影响因素：探头的形状、大小； 阵元数及其排列； 工作频率（超声的波长）； 有无聚焦及聚焦的方式； 吸收衰减； 反射、折射和散射等。 声束由一个大的主瓣和一些小的旁瓣组成。超声的成像主要依靠探头发射高度指向性的主瓣并接收回声；旁瓣的反向总有偏差，容易产生伪像。 声场可分为近场和远场两部分 （1）近场声束集中，呈圆柱状；直径――探头直径（较粗）； （横断面声能分布不均匀）长度――超声频率和探头半径。 公式：L＝（2r·f）／c L为近场长度， r为振动源半径， f为频率， c为声速 （2）远场声束扩散，呈喇叭状；声束扩散角越小，指向性越好。 （横断面声能分布较均匀） 声束两侧扩散的角度为扩散角（2θ）；半扩散角（θ）。 超声波指向性优劣指标是近场长度和扩散角。 影像因素：增加超声频率；――近场变断、扩散角变小； 增加探头孔径（直径）――但横向分辨率下降。 采用聚焦技术――方法：固定式声透镜聚焦； 电子相控阵聚焦； 声束聚焦：采用声束聚焦技术，可改善图像的横向和（或）侧向分辨力。 固定式声透镜聚焦――将声透镜贴附在探头表面。 常用于线阵探头、凸阵探头； 可提高横向分辨力，但远场仍散焦。 电子相控阵聚焦――（1）利用延迟发射是声束偏转，实现发射聚 焦或多点聚焦；可提高侧向分辨力； 常用于线阵探头、凸阵探头； （2）动态聚焦：在长轴方向上全程接收聚焦。 （3）利用环阵探头进行环阵相控聚焦； 可改善横向、侧向分辨力； （4）其他聚焦技术：如二维多阵元探头。
2020年超声波医学技术（中级）［代码：378］基础知识真题精选 [单项选择题]1、 当两种不同材料的声阻抗相差多少时，就会产生界面发射 A.0.1% B.0.01% C.0.02% D.0.05% E.1% 参考答案：A 参考解析： 【考点定位】本题出自《超声医学高级教程》第1章超声诊断物理基础的知识点。 【题眼解析】当两种不同材料的声阻抗相差0.1%时，就会产生界面发射,故答案选A 【知识拓展】超声波与光一样存在反射折射。 [单项选择题]2、 脉冲波多普勒频谱曲线不能够揭示 A.血流方向 B.血流速度 C.血流状态 D.血流路径 E.血流时间 参考答案：D 参考解析： 脉冲波多普勒频谱曲线不能够揭示血流的路径。 [单项选择题]3、
超声仪的分辨力可定义为：①可在显示仪上区别开来的两点间目标最小的空间间隔；②在显示仪上趋于被单独一个点的目标所占据的区域或距离；③在显示仪上区别出的2种独立的活动状态的最短时间间隔。上述正确的是 A.①③ B.①② C.①②③ D.②③ E.③ 参考答案：C 参考解析： 【题眼解析】超声仪的分辨力可定义为：①可在显示仪上区别开来的两点间目标最小的空间间隔②在显示仪上趋于被单独一个点的目标所占据的区域或距离③在显示仪上区别出的两种独立的活动状态的最短时间间隔，故参考答案：C 【考点定位】本题出自《超声医学高级教程》第1章超声诊断物理基础的知识点。 【知识拓展】超声波分辨力包括纵向分辨力，横向分辨力，侧向分辨力。 [单项选择题]4、 目前二维超声测量目标与换能器之间的距离，所利用的原理是 A.惠更斯原理 B.多普勒效应原理 C.回波测距原理 D.压电效应原理 E.阻抗匹配原理 参考答案：C 参考解析： 【考点定位】本题出自《超声医学高级教程》第3章超声诊断仪第二节超声探头的知识点。