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第一单元超声波检测的物理基础1、机械振动：有些物体在某一固定的位置（即平衡位置）附近作周期性的往复运动，这种运动形式被称为机械振动，简称振动。
2、自由振动：做振动的系统在外力的作用下物体离开平衡位置以后就能自行按其固有频率振动，而不再需要外力的作用，这种不在外力作用下的振动称为自由振动。
3、无阻尼自由振动：理想情况下的自由振动叫无阻尼自由振动。
自由振动时的周期叫固有周期，自由振动时的频率叫固有频率，它们由振动系统自身条件所决定，与振幅无关。
4、简谐振动：最简单最基本的直线无阻尼自由振动称为简谐振动，简称谐振。
5、在周期性外力的作用下产生的振动称为受迫振动，这个周期性的外力称为策动力。
6、机械波：机械振动在弹性介质中的传播过程，称为机械波。
机械波产生的条件：有机械振动振源和传播振动的弹性介质。
7、波长：在同一波线上两个相邻的振动相位相同的质点之间的距离，称为波长（即一个“波”的长度），用符号λ表示。
波长的常用单位是毫米（mm）或米（m）。
8、频率：单位时间内波动通过某一位置的完整波的数目，称为波动频率，也是质点在单位时间内的振动次数，用符号f表示。
频率的常用单位是赫兹（Hz），即（次）/秒。
波的频率是波源的振动频率，与介质无关。
9、周期：周期在数值上等于频率的倒数，它是波动前进一个波长的距离所需要的时间，用符号T表示。
周期的常用单位有秒（s）。
10、波速：在波动过程中，某一振动状态（即振动相位）在单位时间内所传播的距离叫做波速，用c表示，其常用单位为米/秒（m/s）。
波速的影响因素有：（1）介质的弹性模量和密度；（2）波的类型；（3）传播过程中的温度。
11、惠更斯原理：媒质中波动传到的各点，都可以看作是发射子波的波源，在其后的任一时刻，这些子波的包迹就决定新的波阵面。
惠更斯原理对任何波动过程都适用，不论是机械波或电磁波，不论这些波动经过的媒质是均匀的或非均匀的。
利用惠更斯原理可以确定波前的几何形状和波的传播方向。
一、判断题第一单元（物理基础）1、波动过程中能量传播是靠相邻两质点的相互碰撞来完成的。
（F）2、波只能在弹性介质中产生和传播。
（F）3、由于机械波是由机械振动产生的，所以波动频率等于振动频率。
（O）4、由于机械波是由机械振动产生的，所以波长等于振幅.。
（F）5、传声介质的弹性模量越大，密度越小，声速就越高。
（O）6、物体作谐振动时，在平衡位置的势能为零。
（O）7、一般固体介质中的声速随温度的升高而增大。
（F）8、由端角反射率试验结果推断，使用K≥1.5的探头探测单面焊焊缝根部未焊透缺陷，灵敏度较低，可能造成漏检。
（O）9、超声波扩散衰减的大小与介质无关。
（O）10、超声波的频率越高，传播速度越快。
（F）11、介质能传播横波和表面波的必要条件是介质具有切变弹性模量。
（O）12、频率相同的纵波，在水中的波长大于在钢中的波长。
（F）13、既然水波能在水面传播，那么超声表面波也能在液体表面传播。
（F）14、因为超声波是由机械振动产生的，所以超声波在介质中的传播速度即为质点的振动速度。
（F）15、如材质相同，细钢棒（直径<λ）与钢锻件中的声速相同。
（F）16、在同种固体材料中，纵、横波声速之比为常数。
（O）17、不同的固体介质，弹性模量越大，密度越大，则声速越大。
（F）18、表面波在介质表面作椭圆振动，椭圆的长轴平行于波的传播方向。
（F）19、波的叠加原理说明，几列波在同一介质中传播并相遇时，都可以合成一个波继续传播。
（F）20、在超声波传播方向上，单位面积、单位时间通过的超声能量叫声强。
（F）21、超声波的能量远大于声波的能量，1MHz的超声波的能量相当于1KHz声波能量的100万倍。
（O）22、声压差2倍，则两信号的分贝差为6dB（分贝）。
（F）23、材料的声阻抗越大，超声波传播时衰减越大。
（F）24、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。
（F）25、平面波垂直入射到界面上，入射能量等于透射能量和反射能量之和。
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。
超声波检测主要公式Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】超声波检测主要公式1.物理基础部分:设B为波线上任意一点,距原点O的距离为x.因为振动从O点传播到B点所需的时间为x/c,所以B点处质点在时间t的位移等于O点上质点在时间(t-x/c)的位移,即:1.13衰减系数的测定和计算(1)试件厚度:2N<T≤200㎜(2)试件厚度>200㎜(3)薄试件(试件中多次底波的声程在未扩散区内)1.14声压公式(1)活塞波声压公式(2)球面波声压公式(3)近场区公式(a)第二介质剩余近场区长度N’(b)横波在第二介质中的近场区长度N’(c)非扩散区长度b≈1.64N(4)指向角公式(5)大平底面回波公式(6)平底孔回波公式(7)长横孔回波公式(8)短横孔回波公式(9) 球孔回波公式(10) 圆柱曲底面回波公式(11) 不同距离处的大平底与平底孔回波声压dB 差:(12) 考虑衰减系数时,不同距离处的大平底与平底孔回波声压dB 差(即与探伤仪实测情况对应):(13) 考虑衰减系数时,不同距离不同孔径两平底孔回波声压dB 差(即与探伤仪实测情况对应):2. 缺陷位置2.1平面检测2.1.1声程定位(a)缺陷水平距离(c) 缺陷深度2.1.2水平定位(a)缺陷水平距离(b)缺陷深度k n d ff τ=(当缺陷分别是二次波、三次波或四次波发现时,按2.1.1方法计算缺陷深度)2.1.3深度定位(a)缺陷水平距离(b)缺陷深度f f n d τ=(当缺陷分别是二次波、三次波或四次波发现时,按2.1.1方法计算缺陷深度)2.2曲面检测2.2.1圆柱曲面外圆检测(a)缺陷深度R-试件外半径;k-探头k值;d-平板试件中的缺陷深度(b)缺陷水平弧长2.2.2圆柱曲面内孔检测(a)缺陷深度r-试件内半径.(b)缺陷水平弧长2.2.3横波外圆周向探测圆柱形筒体试件时的最大探测厚度T m3.迟到波、三角形回波和61°波3.1纵波迟到波在钢中迟到距离3.2圆柱体试件径向检测时的三角形回波3.2.1纵波-纵波-纵波的三角形回波声程3.2.2纵波-横波-纵波的三角形回波声程3.361°反射波(在IIW试块上的声程)3.445°反射波(在IIW试块上的声程)4钢板水浸检测水层厚度公式5小径管水浸检测5.1偏心距x5.2焦距F5.3声透镜的曲率半径6复合层检测6.1复合良好时,底面回波与复合界面回波的dB差(底面与空气接触,超声波在底面全反射)6.2复合良好时,底面回波与复合界面回波的dB差(超声在底面不是全反射,底面反射率为r’)。
超声物理基础一、超声波的基本物理量超声波是振动频率大于20000Hz的机械波，产生振动的地方称振源，传播声波的媒介物质称为介质。
临床常用的超声频率范围在2~12MHz之间，最常用的是3.5MHz或3.75MHz。
C=f·λ或λ=C/f A 振幅人体软组织平均声速为1540m/s,探测1cm深度目标所需时间为13μs。
人体软组织中声速总体差异约为5%。
二、超声波传播特性声波在介质中传播时，有声能占据的空间，叫做声场。
多振子探头的声场分布呈“花瓣”状，能量最集中区为“主瓣”，主瓣越窄越强越好。
副瓣在声束扫描时会产生伪像。
口径大于波长的振源产生的振动在均匀介质传播时，在L=γ2/λ范围内以平面波方式传播，L称为近场长度，在L以远则以θ角扩散，表现为球面波，θ角称为不扩散角。
Σ·nθ=0.61λ/r声阻抗=Ζ（ρ·c）不相同的介质称为不均质，只要有0.1%的差异，就可以检测出。
界面的反射与折射反射系数R I=[Ζ2-Ζ1/Ζ2+Ζ1]2垂直入射界面时，反射最强。
从第一介质进入第二介质，产生方向改变的传播称为折射。
当障碍物的直径和波长相当时，超声波将绕过该障碍物而继续前进，这种现象称为衍射。
波长越短发现障碍物越小，显现力越好。
理论分辨力为λ/2。
当目标小于小于波长时，产生瑞利散射，红细胞是一种散射体，红细胞数量越多，后向散射强度就越大。
超声波在介质中传播时，随着距离增加，声能随之减弱，这就是衰减。
衰减的原因：吸收衰减波束扩散散射STC（TGC）的作用是补偿声能的衰减，使深部图像也清楚。
空间峰值时间平均声强I spta<100mW/cm2真实声束声强I cd<20mW/cm2三、超声多普勒效应(一)基本公式f d=f R-f o=（2V·f o cosθ）/C一般在音频范围V=C·f d /2f o·cosθC=1540m/s(1)V ∝f d(2)V=常数和cosθ=常数时f d∝f o低速血流选高频(3)当f d和cosθ为常量时 V∝1/ f o高速血流选低频(4)当V，f o恒定时f d∝cosθθ→0或(180°)f d最大θ→90°或(270°）f d=0(二)用途：测量血流速度，确定血流方向，确定血流性质（层流、射流、湍流）以及相关的血流参数。
