超声波检测侧壁效应是什么意思

❶ 超声波检测的特点

超声波的特点：1、超声波声束能集中在特定的方向上，在介质中沿直线传播，具有良好的指向性。2、超声波在介质中传播过程中，会发生衰减和散射。3、超声波在异种介质的界面上将产生反射、折射和波型转换。利用这些特性，可以获得从缺陷界面反射回来的反射波，从而达到探测缺陷的目的。4、超声波的能量比声波大得多。5、超声波在固体中的传输损失很小，探测深度大，由于超声波在异质界面上会发生反射、折射等现象，尤其是不能通过气体固体界面。如果金属中有气孔、裂纹、分层等缺陷（缺陷中有气体）或夹杂，超声波传播到金属与缺陷的界面处时，就会全部或部分反射。反射回来的超声波被探头接收，通过仪器内部的电路处理，在仪器的荧光屏上就会显示出不同高度和有一定间距的波形。可以根据波形的变化特征判断缺陷在工件重的深度、位置和形状。

❷ 超声波有明显的什么效应

超声波有明显的多普勒效应。

因为，超声波有两个特点：一个是能量大，一个是沿直线传播。

希望帮助到你，若有疑问，可以追问~~~
祝你学习进步，更上一层楼！(*^__^*)

❸ 超声成像简介

目录

• 1 拼音
• 2 英文参考
• 3 概述
• 4 USG的成像基本原理与设备
• 4.1 超声的物理特性
• 4.2 超声的成像基本原理
• 4.3 超声设备
• 5 USG图像特点
• 6 USG检查技术
• 7 USG图像分析与诊断
• 8 USG诊断的临床应用

1 拼音

chāo shēng chéng xiàng

2 英文参考

USG

3 概述

超声是超过正常人耳能听到的声波，频率在20000赫兹（Hertz，Hz）以上。超声检查是利用超声的物理特性和人体器官组织声学性质上的差异，以波形、曲线或图像的形式显示和记录，借以进行疾病诊断的检查方法。40年代初就已探索利用超声检查人体，50年代已研究、使用超声使器官构成超声层面图像，70年代初又发展了实时超声技术，可观察心脏及胎儿活动。超声诊断由于设备不似CT或MRI设备那样昂贵，可获得器官的任意断面图像，还可观察运动器官的活动情况，成像快，诊断及时，无痛苦与危险，属于非损伤性检查，因之，在临床上应用已普及，是医学影像学中的重要组成部分。不足之处在于图像的对比分辨力和空间分辨力不如CT和MRI高。本文只介绍灰阶超声成像（grey scale ultrasonic tomography）。

超声成像是利用超声声束扫描人体，通过对反射信号的接收、处理，以获得体内器官的图象。常用的超声仪器有多种：A型（幅度调制型）是以波幅的高低表示反射信号的强弱，显示的是一种“回声图”。M型（光点扫描型）是以垂直方向代表从浅至深的空间位置，水平方向代表时间，显示为光点在不同时间的运动曲线图。以上两型均为一维显示，应用范围有限。B型（辉度调制型）即超声切面成象仪，简称“B超”。是以亮度不同的光点表示接收信号的强弱，在探头沿水平位置移动时，显示屏上的光点也沿水平方向同步移动，将光点轨迹连成超声声束所扫描的切面图，为二维成象。由于B型超声图象清晰、直观，层次感强，故在临床广为应用。至于D型是根据超声多普勒原理制成．C型则用近似电视的扫描方式，显示出垂直于声束的横切面声象图。近年来，超声成象技术不断发展，如灰阶显示和彩色显示、实时成象、超声全息摄影、穿透式超声成像、超声计并机断层圾影、三维成象、体腔内超声成像等。

超声成像方法常用来判断脏器的位置、大小、形态，确定病灶的范围和物理性质，提供一些腺体组织的解剖图，鉴别胎儿的正常与异常，在眼科、妇产科及心血管系统、消化系统、泌尿系统的应用十分广泛。目前超声成象技术在中医领域也得到应用，如利用多普勒血流计探测各种脉象的血流情况。从而为脉象的客观化、定量化提供指标；超声成像也可用来进行中医证的客观化研究。

4 USG的成像基本原理与设备

4.1 超声的物理特性

超声是机械波，由物体机械振动产生。具有波长、频率和传播速度等物理量。用于医学上的超声频率为2.5～10MHz，常用的是2.5～5MHz。超声需在介质中传播，其速度因介质不同而异，在固体中最快，液体中次之，气体中最慢。在人体软组织中约为150m/s。介质有一定的声阻抗，声阻抗等于该介质密度与超声速度的乘积。

超声在介质中以直线传播,有良好的指向性.这是可以用超声对人体器官进行探测的基础。当超声传经两种声阻抗不同相邻介质的界面时其声阻抗差大于0.1%,而界面又明显大于波长,即大界面时,则发生反射,一部分声能在界面后方的相邻介质中产生折射,超声继续传播,遇到另一个界面再产生反射,直至声能耗竭。反射回来的超声为回声。声阻抗差越大，则反射越强，如果界面比波长小，即小界面时，则发生散射。超声在介质中传播还发生衰减，即振幅与强度减小。衰减与介质的衰减系数成正比，与距离平方成反比，还与介质的吸收及散射有关。超声还有多普勒应（Doppler effect），活动的界面对声源作相对运动可改变反射回声的回率。这种效应使超声能探查心脏活动和胎儿活动以及血流状态。

4.2 超声的成像基本原理

人体结构对超声而言是一个复杂的介质，各种器官与组织，包括病理组织有它特定的声阻抗（表141）和衰减特性。因而构成声阻抗上的差别和衰减上的差异。超声射入体内，由表面到深部，将经过不同声阻抗和不同衰减特性的器官与组织，从而产生不同的反射与衰减。这种不同的反射与衰减是构成超声图像的基础。将接收到的回声，根据回声强弱，用明暗不同的光点依次显示在影屏上，则可显出人体的断面超声图像，称这为声像图（sonogram或echogram）。

表141人体不同介质的声速与声阻抗

介质 密度（g/cm3） 超声纵波速度（m/s） 特征阻抗（105R*） 测试频率（MHz） 空气 0.001293 332 0.000429 2.9 水 0.9934 1523 1.513 2.9 血液 1.055 1570 1.656 1.0 软组织 1.016 1500 1.524 1.0 肌肉 1.074 1568 1.684 1.0 骨 1.658 3860 5.571 1.0 脂肪 0.955 1476 1.410 1.0 肝 1.050 1570 1.648 1.0

*R（Rayls）1kg/m2.s

人体器官表面有被膜包绕,被膜同其下方组织的声阻抗差大,形成良好界面反射,声象图上出现完整而清晰的周边回声,从而显出器官的轮廓。根据周边回声能判断器官的形状与大小。

超声经过不同正常器官或病变的内部，其内部回声可以是无回声、低回声或不同程度的强回声。

无回声：是超声经过的区域没有反射，成为无回声的暗区（黑影），可能由下述情况造成：①液性暗区：均质的液体，声阻抗无差别或差很小，不构成反射界面，形成液性暗区，如血液、胆汁、尿和羊水等。这样，血管、胆囊、膀胱和羊膜腔等即呈液性暗区。病理情、况下，如胸腔积液、心包积液、腹水、脓液、肾盂积水以及含液体的囊性肿物及包虫囊肿等也呈液性暗区，成为良好透声区。在暗区下方常见回声增强，出现亮的光带（白影）。②衰减暗区：肿瘤，如巨块型癌，由于肿瘤对超声的吸收，造成明显衰减，而没有回声，出现衰减暗区。③实质暗区：均质的实质，声阻抗差别小，可出现无回声暗区。肾实质、脾等正常组织和肾癌及透明性变等病变组织可表现为实质暗区。

低回声：实质器官如肝，内部回声为分布均匀的点状回声，在发生急性炎症，出现渗出时，其声阻抗比正常组织小，透声增高，而出现低回声区（灰影）。

强回声：可以是较强回声、强回声和极强回声。①较强回声：实质器官内组织致密或血管增多的肿瘤，声阻抗差别大，反射界面增多，使局部回声增强，呈密集的光点或光团（灰白影），如癌、肌瘤及血管瘤等。②强回声：介质内部结构致密，与邻近的软组织或液体有明显的声阻抗差，引起强反射。例如骨质、结石、钙化，可出现带状或块状强回声区（白影），由于透声差，下方声能衰减，而出现无回声暗区，即声影（acoustic shadow）。③极强回声：含气器官如肺、充气的胃肠，因与邻近软组织之声阻抗差别极大，声能几乎全部被反射回来，不能透射，而出现极强的光带。

4.3 超声设备

超声设备类型较多。早期应用幅度调制型（amplitude mode），即A型超声，以波幅变化反映回波情况。灰度调制型（brightness mode），即B型超声，系以明暗不同的光点反映回声变化，在影屏上显示9～64个等级灰度的图像，强回声光点明亮，弱回声光点黑暗。

根据成像方法的不同，分为静态成像和动态成像或实时成像（real timeimagimg）两种。前者获得静态声像图，图像展示范围较广，影像较清晰，但检查时间长，应用少，后者可在短时间内获得多帧图像（20～40帧/s）故可观察器官的动态变化，但图像展示范围小，影像稍欠清晰。

超声设备主要由超声换能器即探头（probe）和发射与接收、显示与记录以及电源等部分组成（图141）。

图141脉冲回声式超声设备基本结构示意图

换能器是电声换能器，由压电晶体构成，完成超声的发生和回声的接收，其性能影响灵敏度、分辨力和伪影干扰等。B型超声设备多用脉冲回声式。电子线阵式多探头行方形扫描，电子相控阵式探头行扇形扫描（图142）。为了借助声像图指导穿剌，还有穿剌式探头。

图142实时扫查探头

a．电子线阵式b.电子相控阵式

探头性能分3.0、3.5、5.8MHz等。兆赫越大，其通透性能越小。根据检查部位选用合适的探头。例如眼的扫描用8MHz探头，而盆腔扫描，则选用3.0MHz探头。一个超声设备可配备几个不同性能的探头备选用。

显示器用阴极射线管,记录可用多帧照相机和录像机等。

5 USG图像特点

声像图是以明（白）暗（黑）之间不同的灰度来反映回声之有无和强弱，无回声则为暗区（黑影），强回声则为亮区（白影）。

声像图是层面图像。改变探头位置可得任意方位的声象图，并可观察活动器官的运动情况。但图像展示的范围不像X线、CT或MRI图像那样大和清楚。

6 USG检查技术

超声探查多用仰卧位，但也可用侧卧位等其他 *** 。探查过程中可变更 *** 。

切面方位可用横切、纵切或斜切面。

患者采取适宜 *** ，露出皮肤，涂耦合剂，以排出探头与皮肤间的空气，探头紧贴皮肤扫描，扫描中观察图像，必要时冻结，即停帧，行细致观察，作好记录，并摄片或录像。

应注意器官的大小、形状、周边回声，尤其是后壁回声、内部回声、活动状态、器官与邻近器官的关系及活动度等。

7 USG图像分析与诊断

观察声像图时，首先应了解切面方位，以便于认清所包括的解剖结构。注意周边回声，包括器官和较大肿块的边缘回声，借此可观察其大小、形状、位置与活动情况。应用游标可测量其径线、面积或体积，判断是否增大或缩小；有无局部膨隆；有无移位，活动如何等。要观察器官与较大肿块的内部回声，包括回声的强弱、多少、分布和回声周围情况（例如有无声影）等。因为它可反映组织结构的内部性质。还应注意邻近器官的改变，包括受压移位或浸润破坏等。器官弥漫性病变依器官大小、形状和内部回声的改变进行诊断，较为困难，器官内占位病变则依靠局限性内部回声异常作诊断，较易发现。

将所得声像图的改变进行综合判断。如为局部病变，则应确定病变的位置（例如位于某一器官的哪一部位）；病变的大小、数目；病变的物理性质，是液性、实质性、含气性或混合性；病理性质，是炎性或肿瘤性，良性或恶性，原发还是转移，是癌还是肉瘤等。

声像图对发现病变、确定病变位置和大小较易，确定病变为液性、实质性或含气性也较为可靠。鉴别是良性或恶性也有可能、例如良性病变的周边回声清楚，边缘光滑，内部回声均匀，衰减不明显，而恶性病变则周边回声不清，边缘不光滑，轮廓不规则，内部回声不均匀，出血坏死区可无回声，而衰减也较为明显。

8 USG诊断的临床应用

超声对心、腹部和盆部器官包括妊娠的检查应用较多。如对肝癌、肝血管瘤、肝脓肿、肝硬化、胆囊结石与肿瘤、胰腺及脾的疾病、腹水的诊断；肾、膀胱、前列腺、肾上腺、子宫、卵巢的检查；眼、甲状腺及乳腺的检查；妊娠的诊断，胎位、胎盘的定位，多胎、死胎、胎儿畸形及葡萄胎的判定等都有相当的价值（图143）。

图143 声像图

a.正常子宫（↓） b.卵巢皮样囊肿（↓） c.妊娠（↓）d.胎头光环（↓） e.子宫前壁胎盘（↓）f.前置胎盘（↑为子宫内口） BL.膀胱 UT.子宫 C.囊肿 P.胎盘 AM.羊水FA.胎儿

❹ 超声检测原理是什么

超声波是频率高于20千赫的机械波。在超声探伤中常用的频率为0.5～10兆赫。这种机械波在材料中能以一定的速度和方向传播，遇到声阻抗不同的异质界面（如缺陷或被测物件的底面等）就会产生反射、折射和波形转换。这种现象可被用来进行超声波探伤，最常用的是脉冲反射法，探伤时，脉冲振荡器发出的电压加在探头上（用压电陶瓷或石英晶片制成的探测元件），探头发出的超声波脉冲通过声耦合介质（如机油或水等）进入材料并在其中传播，遇到缺陷后，部分反射能量沿原途径返回探头，探头又将其转变为电脉冲，经仪器放大而显示在示波管的荧光屏上。根据缺陷反射波在荧光屏上的位置和幅度（与参考试块中人工缺陷的反射波幅度作比较），即可测定缺陷的位置和大致尺寸。除反射法外，还有用另一探头在工件另一侧接受信号的穿透法以及使用连续脉冲信号进行检测的连续法。利用超声法检测材料的物理特性时，还经常利用超声波在工件中的声速、衰减和共振等特性。

❺ 超声波基本原理的基本原理

超声波是声波的一部分，是人耳听不见、频率高于20KHZ的声波，它和声波有共同之处，即都是由物质振动而产生的，并且只能在介质中传播；同时，它也广泛地存在于自然界，许多动物都能发射和接收超声波，其中以蝙蝠最为突出，它能利用微弱的超声回波在黑暗中飞行并捕捉食物。但超声还有它的特殊性质'如具有较高的频率与较短的波长，所以，它也与波长很短的光波有相似之处。 超声波是弹性机械振动波，它与可听声相比还有一些特点：传播的方向较强，可聚集成定向狭小的线束；在传播介质质点振动的加速度非常之大；在液体介质中当超声强度达到一定值后便会发生空化现象。
一、束射特性
从声源发出的声波向某一方向（其他方向甚弱）定向地传播，称之为束射。 超声波由于它的波长较短，当它通过小孔（大于波长的孔）时，会呈现出集中的一束射线向一定方向前进。又由于超声方向性强，所以可定向采集信息。同样当超声波传播的方向上有一障碍 物的直径大于波长时，便会在障碍物后产生“声影”。这些犹如光线通过小孔和障碍物一样，所以超声波具有和光波相似的束射特性。
超声波的束射性的好坏，一般用发散角的大小来衡量（习惯上
用半发射角臼表示）。以平面圆形活塞式声源为例，其大小决定
于声源的宜径(D)和声波的波长(λ)。由此看出，要使发声体发射出方向性有较好的超声波，必须使θ角尽量小，发射体（声源）的直痉D必须很大或发射的频率f也必须很高才能得到，否则将适得其反。由于超声波的波长要比可听声的波长短，所以它就比可听声波有较好的束射特性，频率愈高的超声波，波长愈短，这种向一定方向传播的特性就愈显著。 超声波在各种介质传播时，随着传播距离的增加，超声强度会渐渐减弱，能量逐渐消耗，这种能量被介质吸收掉的特性，称之为声吸收。1845年斯托克斯(Stoke。G．G．)发现：当声波通过液体，因液体质点相对运动而产生的内摩擦（即粘滞作用）导致声吸收，因而导出了由介质的内摩擦或粘性引起的液体中声吸收公式。还有，当声波在液体介质中传播时，压缩区的温度将高于平均温度；相反，稀疏区的温度低于平均温度，因此，由于热传导使声波的压缩和稀疏部分之间进行热交换，从而引起声波能量的减少1868年基尔霍夫(Kirchhoff G.)导出了由热传导引起的声吸收公式。
由此看出，吸收系数a与声波频率的平方成正比，当频率增加10倍，则吸收系数就增大100倍。即频率愈高，吸收愈大，因而声波传播的距离愈小。在气体中，1920年爱因斯坦提出了由声频散来确定缔合气体的反应率，从而促进了对气体分子热弛豫吸收机制延伸到液体的研究，得出了由于介质中的分子相互之间的碰撞引起分子热弛豫吸收。所以低频声波在空气中可以传播很远距离，而高频声波在空气中很快的衰减了。
在固体中，声吸收在很大程度上取决于固体的实际结构。
由以上看出引起不同介质对声吸收的原因很多，但主要原因是介质的粘滞性、热传导、介质的实际结构及介质的微观动力学过程中引起的弛豫效应等，这些介质中的声吸收都随着声的频率而变化。超声波是高频率的声波，在同一介质中传播时，随着频率的增大，被介质吸收的能量就愈大。例如频率为105Hz的超声波在空气中被吸收的能量比频率为104Hz的声波大100倍；对同一频率的超声波因传播的介质不同。如在气体、液体、固体中传播时，其吸收分别为最厉害、较弱、最小。所以超声波在空气中传播距离最短。
超声波在均匀介质中传播时，由于介质的吸收，而影响声强度随距离的增加而减弱，这就是声波衰减。
当超声波起始强度为J0，经过x米距离后，其强度为
Jx= Joe-2ax“ ’
式中a为吸收系数（衰减系数）。
由上可得在各种介质中声波的吸收系数，
由此看出超声强度是以指数而衰减的。例如频率为106Hz的超声波在离开声源以后，在空气中经过0. 5m距离，其强度就要减弱一半；在水中传播，要经过500m的距离后才使强度减弱一半，
可看出在水中传播的距离相当于在空气中传播距离的1000倍。随着频率的增高，衰减越快。如频率为1011Hz的超声在空气中传播，当在离开声源的一刹那间就会全部消失得无影无踪。在粘度很大的液体中，超声被吸收得更快。例如在200C时，使频率为300kHz的超声的强度减至一半，只需0.4m厚的空气就够了，至
于在水中就要经过440m，在变压器油中就要传播100m左右，而在石蜡中只需传播3m左右。因此，粒度极大的物质（橡皮、胶木、沥青）则是超声波良好的绝缘体。 超声波传播的能量比可听声大得多。因为当声波到达某一物质时，由于声波的作用使物质中的分子也跟着振动，振动的频率和声波频率一样，所以分子振动频率决定了分子振动的速度，频率越高速度越大。从而物质的分子由振动而获得了能量，其能量除了与分子的质量有关外，还与分子的振动速度的平方成正比，而振动速度又与分子振动的频率有关，所以声波的频率越高，也就是物质分子得到的能量越高。超声波的频率比声波的频率可高得多，所以超声波可使物质分子获得更大的能量。由此说明超声波本身可
以供给物质足够大的能量。
我们平常人耳能听到的声波频率低、能量小。如高声谈话声约等于50uW/cm2的强度。但超声波所具有的能量就比声波大得多。例如频率为106Hz的超声振动所具有的能量，比振幅相同而频卒为103Hz的声波振动的能量要大100万倍，因为声波的能量与频率的平方成正比。由此看出，主要是超声波的巨大机械能量
使物质质点产生了极大的加速度。
在一般工作中，正常响度的扬声器的声强为2·10-9W/cm2；炮的射击声的声强为10 - 3W/cm2；中等响度的声音使水的质点所获得的加速度只有重力加速度（980cm/s2）的百分之几，所以不会对水产生影响。然而如果把超声作用于水中，使水质点所达到的加速度可能比重力加速度大几十万倍甚至几百万倍，所以就会使
水质点产生急速运动。它在超声提取中有着极其重要的作用。 空化现象是液体中常见的一种物理现象。在液体中由于涡流或超声波等物理作用，致使液体的某些地方形成局部的负压区，从而引起液体或液体一固体界面的断裂，形成微小的空泡或气泡。液体中产生的这些空泡或气泡处于非稳定状态，有初生、发育、随后迅速闭合的过程，当它们迅速闭合破灭时，会产生一种微激波，使局部区域有很大的压强。这种空泡或气泡在液体中形成和随后迅速闭合的现象，称为空化现象。
关于空化基本过程以及空化与沸腾的区别简述如下：当液体在恒压下加热或在恒温下用静力或动力方法减压时，可达到茌液体中有蒸气空泡或充满气体的空泡（或空穴）开始出现并发育，随后又闭合。这一状态若由温度升高所引起，称之为“沸腾”；若温度基本不变而由局部压力下降所引起，称之为“空化”。
由以上空化基本过程看出空化有以下特征：空化是一种液体中出现的现象，在任何正常环境下，固体或气体都不会发生空化；空化是液体减压的结果，因此大体上可由控制减压程度来控制空化现象；空化是一种动力学现象，它涉及空泡的发育与闭合。
超声空化是强超声在液体中传播时，引起的一种特有的物理现象，也是引起液体中空腔的产生、长大、压缩、闭合、反跳快速重复性运动的特有的物理过程。在空泡崩溃闭合时产生局部高压、高温，由于声场中的频率、声强和液体的表面张力、粘度以及周围环境的温度和压力等影响，液体中的微小气核在声场的作用下响应可能是缓和的，也可能是强烈的。故人们将声空化分为稳态和瞬态两种空化类型。
稳态空化主要是指那些内含气体和蒸气的空化泡的动力学行为，是一种较长寿命的气泡振动。这种空化过程一般在小于1W/cm2声强时产生，空化气泡振动时间长，且持续几个声波周期。在声场中这种振动气泡，由于在膨胀时气泡的表面积比压缩时大，使膨胀时扩散到泡内的气体比压缩时扩散到泡外的多，而使气泡在振动过程中增大。当振动振幅足够大时，会使气泡由稳态转变为瞬态空化，继而发生崩溃。
瞬态空化一般指在大于1W/cm2的声强时所产生的空化气泡，振动只在一个声周期内完成。这种在声场中振动的气泡，当声强足够高、声压为负半周时，液体受到大的拉力，气泡核迅速胀大，可达到原来尺寸的数倍；继而在声压正半周时，气泡受到压缩因突然崩溃而裂解成许多小气泡，以构成新的空化核。在气泡迅速收缩时，泡内的气体或蒸气被压缩，而在空化泡崩溃的极短时间，泡内产生约5000K的高温，类似太阳表面的温度；局部产生约500大气压的高压，相当于深海底的压力；温度变化率高达109K/s;并伴随产生强烈的冲击波和时速达400km的射流、发光现象，也可听到小的爆裂声。可见空化所提供的能量，使局部产生高压、高温、高梯度流动，为药材中难以提取的成分提供了一种新的提取途径。
对超声空化的研究，始于20世纪30年代，在Monnesco和Frenzel等发现声发光(SL)后，由追索发光起因引起的对超声空化气泡运动的研究及对其基本效应的测量。他们采用对液体中超声空化群体气泡进行测量，研究丁“多泡空化”；到20世纪60年代中国科学院汪承灏、张德俊等在应崇福院士指导下，研究了用动力式方法产生的单一空化气泡的完整运动过程，并实验证明了空化的光辐射和电磁辐射均发生于气泡闭合时刻，他们还研究了空化的
乳化作用及机械效应。20世纪80年代美国Gaitan和Crum等人采用声悬浮技术将单一气泡“囚禁”在容器的驻波场波腹处，使之与外加超声场同步产生周期性的空化过程，并进行了测量。这些成果都为超声在工农业、医学等方面的应用提供了理论基础，也为超声空化的测量提供了条件。
空化强度的测量
根据目前的报导，超声空化强度还没有一种绝对的测定方法，但超声在实际中的应用效果在某些方面是与空化强度有着直接关系，所以想方设法测量空化强度在实际应用中有着重要的意义。而空化强度不但和空化泡闭合时所产生的压力大小、单位体积中的空化泡数量有关，还与各种类型的空化泡有关，所以只能测量相对强度。目前主要是从超声清洗的角度研究，以直接衡量超声清洗的效果，其方法有：
腐蚀法：将厚度约20um的铝、锡或铅箔置于声场中一定距离上受空化腐蚀，在一定的时间内取出，称出腐蚀样的重量，以衡量相对的空化强度，这种方法称之为膺蚀法。这种方法可测量由液体表面到不同深度的相对空化强度。测量的方法是要求金属样品表面光洁度一致，进行多次测量，以求出平均值。
化学法：将碘化钠置于四氯化碳中，在声空化作用下以释放出碘的多少，来衡量相对的空化强度，这种方法称为化学法。这种方法是用分光光度计或者放射性示踪方法作释放碘的定量测定。因为在超声强度5 -30 W/cm2，处理1 min，碘的释放量随声强的增加而增加，故以释放量的大小，测定其空化强度。
清除污物法：用带有放射性污物的工件作为清洗样品，用超声清洗后，定量测量污物除去的数量，以此衡量超声清洗的效果或相对的空化强度，这种方法称之为清除污物法。在实际应用中还有测量空化噪声的方法等，在此不多述了。
超声空化的消极作用及应用
由于声空化现象产生气泡的非线性振动以及它们破灭时产生爆破压力，所以伴随空化现象能产生许多物理和化学效应。这些效应有消极方面的作用，但也有在工程技术中得到应用的方面。如舰船用的高速旋转的螺旋桨桨叶的表面，常受到空化产生的压力打击作用，“腐蚀”成一些斑痕。空化严重时，大量气泡的出现会影响螺旋桨的推力。在民用工业中，空化“腐蚀”会损坏管道和器件。然而，利用空化产生的激波打击作用，或气泡闭合的局部高温可以在工业中得到有益的利用。如超声清洗，就是利用声波复杂构造异形的孔道，借助超声空化能对放在洗涤剂中的机件微型机件清洗；也可在锅炉中进行超声除垢和防水垢沉积；还可利用空化对药剂生产过程进行乳化，在工业上制备油一水之类混合溶液的乳剂；进行超声焊接（破坏金属表面氧化层，促金属焊接）；利用超声空化促进某些化学反应过程；打破植物细壁，促进化学成分向溶剂中溶解，提高化学成分提出率等应用。
一、 超声原理概述超声波清洗的原理是发生器产的高频振荡电信号。通过换能器转换成高频的机械振动，传播到清洗液中，对工件实施高效的清洗。其工作机理是运用空化作用成倍或十几售地提高清洗效果。当把液体放入清洗机内，施加超声波后，由于超声波在清洗液中是一种疏密相间，辐射传播的高频波，从而使液体高速往复振动。在振动的负压区由于周围的液体来不及补充，形成无数的微小真空气泡，而在正压区，微小气泡在压力下突然闭合，在闭合过程中由于液体间相互碰撞产生强大的冲击波形成最高可达几千个大气压的瞬时高压，作用在被清洗的工件上。吸附在工件上的油腻、杂质在连续不断的瞬时高压作用下迅速脱离工件。从而达到清洁的目的。 超声波的两个主要参数 超声波的两个主要参数： 频率：F≥20KHz； 功率密度：p=发射功率(W)/发射面积(cm2);通常p≥0.3w/cm2; 在液体中传播的超声波能对物体表面的污物进行清洗，其原理可用“空化”现象来解释：超声波振动在液体中传播的音波压强达到一个大气压时，其功率密度为0.35w/cm2，这时超声波的音波压强峰值就可达到真空或负压，但实际上无负压存在，因此在液体中产生一个很大的压力，将液体分子拉裂成空洞一空化核。此空洞非常接近真空，它在超声波压强反向达到最大时破裂，由于破裂而产生的强烈冲击将物体表面的污物撞击下来。这种由无数细小的空化气泡破裂而产生的冲击波现象称为“空化”现象。 太小的声强无法产生空化效应。 超声波清洗机由三个主要部分组成： （1）装载清洗液的不锈钢清洗缸 （2）超声波发生器（3）超声波换能器 超声波清洗机具有清洁度高，机器噪音小、设备寿命长等优点。并能对几何形状比较复杂，例如有各种盲孔、微孔、深孔等用其他清洗方法难以清洗的零件进行高效清洗。由于具有以上独特的性能，所以越来越被人们认识和接受。二、 设备特点当超声波清洗机注满水接通电源后，电路把50赫兹的交流电转换成超声波频率的交流电、产生振荡，这种振荡的形成就是通过电感及换能器电容组成谐振电路，并将振荡信号通过反馈持继不断地进行下去。经晶体管进行放大后再送给串联谐振电路。这个谐振频率在机器出厂前精确地调整在换能器固有谐振频率上，以发挥换能器最佳效果。 换能器是通过螺柱和强力粘合剂粘结在不锈钢清洗槽底面上的，换能器将超声波机械能通过槽底传施给槽内液体，然后作用于液体中的被清洗工件，从而实现了超声波清洗的功能。 大功率晶体管是工作在开关饱和工作状态，所以其输出波形为方形。当方波进入谐振电路后，经电感和电容的滤波后，就成为正弦波，所以实际上作用在换能器上的电流波形，已成为正弦波。 超声波清洗机的超声波电源发生器有两种，一种是自激电路，另一种是他激电路。自激电路结构简单、实用、经济性好；他激电路功率大，具有频率跟踪和限流，发热等多种保护，两种电路分别适合不同层次企业和更广泛的客户需要。三、 使用方法1. 将发生器与清洗槽连接电缆接好。2. 将槽内注入选用的清洗液。3. 将发生器接入220V±10% 50赫兹交流电源。4. 打开发生器电源开关，电源指示灯亮（此时槽内液体开始振动空化）。四、 注意事项1. 为了延长使用寿命，建议将设备放在通风、干燥的区域，发生器后侧的风扇孔应定期清洁。发生器四面留有通风口，以使气流畅通无阻。2. （1）清洗槽必须放入液体后才能开机工作，最低水位高度>100mm（底振式）且水平放置，换能器在侧面时，为清洗槽槽沿100mm处，如在空气状态开机会损坏机器。（2）当清洗缸体温度为常温时，切勿将高温液体直接注入缸内，以免导致换能器松动而影响机器正常使用 。（3）当清洗液因污染而需要更换时，切勿将低温液体直接注入高温缸体内，这同样可导致换能器脱落，同时应当关闭加热器开关，以免加热器因槽内无液体而损坏。（4）定期检查换能器，切勿使其变潮及撞击，以免造成不必要的损失。3. 使用完毕后，应关闭总电源。4. 关机后不要立刻重新开机，间隙时间应在1分钟以上。

❻ 医学超声成像原理

我总结一下医学超声成像的原理

超声波成像需要三个步骤：发射声波，接受反射声波，以及信号分析处理得到图像。

超声波探头是通过压电陶瓷换能器发射超声波，不同的探头能够发射的声波频率不同。医学超声波频率一般是2-13MHz，声波频率越高，衍射越弱，成像分别率越高；但与此同时，频率越高，声波衰减也越快，穿透深度就小。因此，我们在探测心脏的时候，只能用频率较低的声波，否则探测的深度不够，虽然成像效果差一些；而在探测颈动脉、股动脉等表皮下方的血管时，就用频率高的声波，成像好清晰许多。实验中，我们采用的心脏探头为2-4MHz，血管探头为10MHz。

接收反射波的依旧是同一个超声波探头，压电陶瓷换能器将声波信号转换成电信号，之后电脑上的系统进行信号处理成像。

B型超声波显示的是探头面向的组织切面的二维灰度图。我们知道确定二维灰度图上的每个点需要3个信息，横坐标、纵坐标和灰度。这些是怎么得到的呢？由于超声波在人体内接触到组织会反射，不同的组织声阻抗不同，根据接收到的回波反射率计算得到声阻抗，对应于图上的灰度（如血管壁的组织声阻抗差不多，在图像上的灰度就差不多，就能看出来是血管的形状）。假设探头是一维的，那么探头上每一个探针的位置就对应一个横坐标。纵坐标是由发射和接收声波的时间差决定的，假设声波在人体中传播速度相同，那么时间越长表示反射组织的位置越深。最后由得到的灰度图，可以看到组织轮廓，并可以进行测量，如血管直径，面积等等。

当然，具体的成像过程远远比这个复杂，因为B超是实时的，如何区分发射波、反射波、如何去除噪音，放大信号，信号处理非常复杂，我也不清楚。但以上简单的描述，已经足够我们大致了解成像的过程。

多普勒效应我们中学物理都学过，无论是发射者还是接收者相对声波传播介质运动，都会引起观察到的声波频率的变化。

利用多普勒效应测量血流速度如下图，探头发射声波的方向和血流方向的夹角为 \theta，发射声波频率为 f_0，反射声波频率为 f'，多普勒频率也就是频移为f_D，声波在人体组织中传播速度为c，血流速度为v

则由多普勒频率可以计算得到血流速度，公式如下

它的推导过程主要就是套两次多普勒效应公式，发射时认为接收者（血液）相对声波介质（人体组织）运动，而回收时认为发射者（血液反射声波）相对介质运动。然后相加项近似两个频率不变得到分母的2f_0。

之前做彩超检查子宫，我就问给我检查的护士姐姐啥是彩色超声波，因为我发现无论是检查结果还是他们的显示屏都是黑乎乎的，完全不知道彩色在哪里。

彩超相比于B超，通过多普勒效应测量血流的速度，并在图像中通过着色来表出来。所以这个彩色并不是直接反应人体组织颜色的，颇令人失望。一般来讲，图像中红色表示血流方向是迎面而来，而蓝色表示血流方向是离你而去。同时，颜色越深表示血流速度越快。

脉冲多普勒的原理不太懂，网上查了一下彩色多普勒和脉冲多普勒的区别，大概是方法不太一样，也有各自的优缺点。实验时，我们通过脉冲多普勒得到血流速度的频谱，也就是血路速度随时间的变化图（波形图），不是人体组织的成像图。通过测量两个血流速度脉冲之间的水平距离（时间差），就可以计算得到心率，如果在彩色多普勒图像（B型超声图像也行）测量血管的直径，进而计算出血管的面积，再乘以血流速度的波形图一个周期内曲线下方的面积（积分），就可以得到血流量（一分钟内流过的血流体积）

下图就是我的颈动脉彩色多普勒成像（上部分），和脉冲多普勒成像（下部分），并且测量了血流速度的峰值、心率（2倍心率）、血管直径和血流量（VolFlow）等信息

总结起来，医学超声仪器的物理原理：用压电换能器发射和接收超声波，通过反射率、接收时间、探针位置得到组织轮廓成像，通过多普勒效应测量血流速度。B超成像是二维的灰度图，反应组织轮廓，彩超是二维灰度图上加了血流速度的信息，脉冲多普勒得到的是血流速度随时间的变化波形。

想起来一个有趣的地方，用脉冲多普勒的时候，仪器会发出跳动的声音，无论是测量血管还是心脏。我不知道这个声音，是我心跳或者血流脉冲声音的放大，还是仪器自带的声音，配合我心跳的跳动而播放。

一些自问自答 ：

1.血流速度怎么测量：多普勒效应

2.血流量怎么得到：血管面积乘以血流速度的积分

3.心率怎么得到：脉冲多普勒中，两次血流量最大值的之间间隔为周期

4.心脏容积怎么得到：描迹自动求面积

5.血管面积怎么得到：描迹或者测量血管半径

6.心功能怎么得到：心收缩和心舒张的左心室心脏容量的比值

7.彩色多普勒和脉冲多普勒的区别：一个是二维成像图、一个是频谱

参考资料：

1. 维基网络：医学超声检查

相关文章

我写了几篇博客来介绍和记录我们的四级物理实验： 用医学超声仪器研究运动对人体血流分布的影响

① 为什么在校医院做大物四级实验

② 医学超声成像原理

③ 运动对血流分布的影响 实验设计

④ 运动对人体血流分布的影响 实验结果

❼ 超声波具有哪些物理特性

超声波测厚仪原理
超声波清洗属物理清洗，把。由于超声波与声波一样是一种疏密的振动波，在传播过程中，介质的压力作交替变化。在负压区域，液体中产生撕裂的力，并形成真空的气泡。当声压达到一定值时，气泡迅速增长，在正压区域气泡由于受到压力挤破灭、闭合。此时，液体间相互碰撞产生强大的冲击波。虽然位移、速度都非常小，但加速度却非常大，局部压力可达几千个大气压，这就是所谓的空化效应。
影响因素

（1）工件表面粗糙度过大，造成探头与接触面耦合效果差，反射回波低，甚至无法接收到回波信号。对于表面锈蚀，耦合效果极差的在役设备、管道等可通过砂、磨、挫等方法对表面进行处理，降低粗糙度，同时也可以将氧化物及油漆层去掉，露出金属光泽，使探头与被检物通过耦合剂能达到很好的耦合效果。
（2）工件曲率半径太小，尤其是小径管测厚时，因常用探头表面为平面，与曲面接触为点接触或线接触，声强透射率低（耦合不好）。可选用小管径专用探头（6mm ),能较精确的测量管道等曲面材料。
（3）检测面与底面不平行，声波遇到底面产生散射，探头无法接受到底波信号。
（4）铸件、奥氏体钢因组织不均匀或晶粒粗大，超声波在其中穿过时产生严重的散射衰减，被散射的超声波沿着复杂的路径传播，有可能使回波湮没，造成不显示。可选用频率较低的粗晶专用探头（2.5MHz)。
（5）探头接触面有一定磨损。常用测厚探头表面为丙烯树脂，长期使用会使其表面粗糙度增加，导致灵敏度下降，从而造成显示不正确。可选用500#砂纸打磨，使其平滑并保证平行度。如仍不稳定，则考虑更换探头。
（6）被测物背面有大量腐蚀坑。由于被测物另一面有锈斑、腐蚀凹坑，造成声波衰减，导致读数无规则变化，在极端情况下甚至无读数。
（7）被测物体（如管道）内有沉积物，当沉积物与工件声阻抗相差不大时，测厚仪显示值为壁厚加沉积物厚度。
（8）当材料内部存在缺陷（如夹杂、夹层等）时，显示值约为公称厚度的70%，此时可用超声波探伤仪进一步进行缺陷检测。
（9）温度的影响。一般固体材料中的声速随其温度升高而降低，有试验数据表明，热态材料每增加100°C，声速下降1%。对于高温在役设备常常碰到这种情况。应选用高温专用探头（300－600°C)，切勿使用普通探头。
（10）层叠材料、复合（非均质）材料。要测量未经耦合的层叠材料是不可能的，因超声波无法穿透未经耦合的空间，而且不能在复合（非均质）材料中匀速传播。对于由多层材料包扎制成的设备（像尿素高压设备），测厚时要特别注意，测厚仪的示值仅表示与探头接触的那层材料厚度。
（12）耦合剂的影响。耦合剂是用来排除探头和被测物体之间的空气，使超声波能有效地穿入工件达到检测目的。如果选择种类或使用方法不当，将造成误差或耦合标志闪烁，无法测量。因根据使用情况选择合适的种类，当使用在光滑材料表面时，可以使用低粘度的耦合剂；当使用在粗糙表面、垂直表面及顶表面时，应使用粘度高的耦合剂。高温工件应选用高温耦合剂。其次，耦合剂应适量使用，涂抹均匀，一般应将耦合剂涂在被测材料的表面，但当测量温度较高时，耦合剂应涂在探头上。
（13）声速选择错误。测量工件前，根据材料种类预置其声速或根据标准块反测出声速。当用一种材料校正仪器后（常用试块为钢）又去测量另一种材料时，将产生错误的结果。要求在测量前一定要正确识别材料，选择合适声速。
（14）应力的影响。在役设备、管道大部分有应力存在，固体材料的应力状况对声速有一定的影响，当应力方向与传播方向一致时，若应力为压应力，则应力作用使工件弹性增加，声速加快；反之，若应力为拉应力，则声速减慢。当应力与波的传播方向不一至时，波动过程中质点振动轨迹受应力干扰，波的传播方向产生偏离。根据资料表明，一般应力增加，声速缓慢增加。
（15）金属表面氧化物或油漆覆盖层的影响。金属表面产生的致密氧化物或油漆防腐层，虽与基体材料结合紧密，无名显界面，但声速在两种物质中的传播速度是不同的，从而造成误差，且随覆盖物厚度不同，误差大小也不同。
两点校准功能，使得测量值更为准确独有蓝色背景灯光，各种环境下清晰可视低功耗，两节干电池可使用200小时以上适合测量所有导声材料，如钢、铁、塑料、陶瓷、有机玻璃等

❽ 超声波基桩检测介绍

什么是超声波基桩检测？超声波基桩检测基本情况怎么样？以下是中达咨询小编梳理超声波基桩检测相关内容，基本情况如下：
为了帮助相关人员了解超声波基桩检测，小编梳理相关资料情况，基本内容如下：
什么是超声波基桩检测？
所谓超声波检测就是在灌注桩基前，在下钢筋笼的时候同时下三根到底的检测管，120°方向一根，一般安放在钢筋笼内侧，通过焊接与钢筋笼固定，长度超过桩基面，浇筑完混凝土后到达一定的龄期，用专用设备两两放入检测管内，通过超声波检测桩基的完整性。
超声波基桩检测基本情况：
超声波基桩成孔检测，混凝土钻孔灌注桩成孔超声波检测的基本原理:把仪器的绞车置于成孔上,使超声波发射兼接收探头对准钻孔的中心,在探头沿钻孔中心线下降过程中,脉冲信号发生器发出一系列电脉冲加在发射换能器的压电体上,压电体将此信号转换成超声波脉冲并发射,超声波脉冲穿过泥浆及钻孔侧壁后部分被反射回来并为接收器所接收,再转换成电信号输往操作仪。依据反射信号的强弱和反射时间差,操作仪在打印纸上实时打印出孔壁曲线。根据图像即可对钻孔成孔质量进行直观的判断。
钻孔桩成孔超声波检测方法：
先把绞车就位于钻孔上调平并使超声波探头对准成孔中心,然后连接操作仪并接通电源即可进行检测工作。随着探头被降落泥浆中,钻孔侧壁表面状态在两个或4个方向上的信号被同步记录在记录纸上。
更多关于标书代写制作，提升中标率，点击底部客服免费咨询。

❾ 超声波的超声效应

超声效应：当超声波在介质中传播时，由于超声波与介质的相互作用，使介质发生物理的和化学的变化，从而产生一系列力学的、热学的、电磁学的和化学的超声效应，包括以下4种效应：
①机械效应。超声波的机械作用可促成液体的乳化、凝胶的液化和固体的分散。当超声波流体介质中形成驻波时，悬浮在流体中的微小颗粒因受机械力的作用而凝聚在波节处，在空间形成周期性的堆积。超声波在压电材料和磁致伸缩材料中传播时，由于超声波的机械作用而引起的感生电极化和感生磁化（见电介质物理学和磁致伸缩）。
②空化作用。超声波作用于液体时可产生大量小气泡。一个原因是液体内局部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡。另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞，称为空化。空洞内为液体蒸气或溶于液体的另一种气体，甚至可能是真空。因空化作用形成的小气泡会随周围介质的振动而不断运动、长大或突然破灭。破灭时周围液体突然冲入气泡而产生高温、高压，同时产生激波。与空化作用相伴随的内摩擦可形成电荷，并在气泡内因放电而产生发光现象。在液体中进行超声处理的技术大多与空化作用有关。
③热效应。由于超声波频率高，能量大，被介质吸收时能产生显著的热效应。
④化学效应。超声波的作用可促使发生或加速某些化学反应。例如纯的蒸馏水经超声处理后产生过氧化氢；溶有氮气的水经超声处理后产生亚硝酸；染料的水溶液经超声处理后会变色或退色。这些现象的发生总与空化作用相伴随。超声波还可加速许多化学物质的水解、分解和聚合过程。超声波对光化学和电化学过程也有明显影响。各种氨基酸和其他有机物质的水溶液经超声处理后，特征吸收光谱带消失而呈均匀的一般吸收，这表明空化作用使分子结构发生了改变。

❿ 什么是无损检测

无损检测是指在不损害或不影响被检测对象使用性能，不伤害被检测对象内部组织的前提下，利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化的方法。 它是工业发展必不可少的有效工具，包括有射线检验、超声检测、磁粉检测和液体渗透检测等。

原理
无损检测是利用物质的声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷大小，位置，性质和数量等信息。与破坏性检测相比，无损检测有以下特点。第一是具有非破坏性，因为它在做检测时不会损害被检测对象的使用性能；第二具有全面性，由于检测是非破坏性，因此必要时可对被检测对象进行100%的全面检测，这是破坏性检测办不到的；第三具有全程性，破坏性检测一般只适用于对原材料进行检测，如机械工程中普遍采用的拉伸、压缩、弯曲等，破坏性检验都是针对制造用原材料进行的，对于产成品和在用品，除非不准备让其继续服役，否则是不能进行破坏性检测的，而无损检测因不损坏被检测对象的使用性能。所以，它不仅可对制造用原材料，各中间工艺环节、直至最终产成品进行全程检测，也可对服役中的设备进行检测。

无损检查目视检测范围：1、焊缝表面缺陷检查。检查焊缝表面裂纹、未焊透及焊漏等焊接质量。2、状态检查。检查表面裂纹、起皮、拉线、划痕、凹坑、凸起、斑点、腐蚀等缺陷。3、内腔检查。当某些产品(如蜗轮泵、发动机等)工作后，按技术要求规定的项目进行内窥检测。4、装配检查。当有要求和需要时，使用同三维工业视频内窥镜对装配质量进行检查;装配或某一工序完成后，检查各零部组件装配位置是否符合图样或技术条件的要求;是否存在装配缺陷。5、多余物检查。检查产品内腔残余内屑，外来物等多余物。

特点

1、非破坏性

非破坏性——是指在获得检测结果的同时，除了剔除不合格品外，不损失零件。因此，检测规模不受零件多少的限制，既可抽样检验，又可在必要时采用普检。因而，更具有灵活性（普检、抽检均可）和可靠性。

2、互容性

互容性——即指检验方法的互容性，即：同一零件可同时或依次采用不同的检验方法；而且又可重复地进行同一检验。这也是非破坏性带来的好处。

3、动态性

动态性——这是说，无损探伤方法可对使用中的零件进行检验，而且能够适时考察产品运行期的累计影响。因而，可查明结构的失效机理。

4、严格性

严格性——是指无损检测技术的严格性。首先无损检测需要专用仪器、设备；同时也需要专门训练的检验人员，按照严格的规程和标准进行操作。

5、检验结果的分歧性

检验结果的分歧性——不同的检测人员对同一试件的检测结果可能有分歧。特别是在超声波检验时，同一检验项目要由两个检验人员来完成。需要“会诊”。

概括起来,无损检测的特点是：非破坏性、互容性、动态性、严格性以及检测结果的分歧性等。