超声波探伤课程设计
一、课程目标
知识目标：
1. 学生能够理解超声波探伤的基本原理，掌握超声波在材料中的传播特性。
2. 学生能够掌握超声波探伤设备的使用方法，了解探伤过程中的参数调整及其对结果的影响。
3. 学生能够描述常见缺陷的超声波探伤信号特征，并识别不同类型的缺陷。
技能目标：
1. 学生能够操作超声波探伤设备，进行简单的探伤实验，并准确记录实验数据。
2. 学生能够分析探伤结果，判断缺陷位置和大小，提出合理的评价报告。
3. 学生能够运用超声波探伤技术解决实际工程问题，提高实践操作能力。
情感态度价值观目标：
1. 学生通过学习超声波探伤，培养对无损检测技术的兴趣，增强对质量安全的责任感。
2. 学生在小组合作中学会沟通交流，培养团队协作精神，提高解决问题的自信心。
3. 学生了解超声波探伤在工程领域的应用，认识到科技发展对提高生活质量的重要性，激发创新意识。
课程性质：本课程为专业实践课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。 学生特点：学生具备一定的物理基础知识，对新技术有较强的好奇心，动手操作能力强。
教学要求：教师需引导学生掌握超声波探伤的基本理论，注重实践操作技能的培养，鼓励学生主动探索，提高解决问题的能力。通过课程学习，使学生在理论知识和实践技能上均取得具体的学习成果。
二、教学内容
1. 超声波探伤基本原理：包括超声波的传播特性、反射与折射定律、超声波在材料中的衰减等。
- 教材章节：第二章 超声波探伤原理
- 内容列举：超声波的传播速度、超声波的频率与波长、超声波的反射与折射、超声波在材料中的衰减系数。
2. 超声波探伤设备与器材：介绍超声波探伤仪、探头、耦合剂等设备的使用方法及维护保养。
- 教材章节：第三章 超声波探伤设备与器材
- 内容列举：超声波探伤仪的操作、探头的选择与更换、耦合剂的种类与作用。
3. 超声波探伤操作技巧：讲解探伤过程中的参数调整、探头移动方式、信号读取与分析等。
卵巢癌USG声像图表现为()
A．盆腹腔内较大肿块，可为双侧性
B．肿块形态不规则，边界不清
C．肿块回声杂乱
D．分隔形成的带状回声厚薄不均
E．可发现肿瘤的腹膜种植及肝转移等异常
下述哪些属死胎的声像图表现()
A．胎儿各生长参数小于孕周预计值
B．胎心搏动、胎动均消失
C．胎儿颅骨变形，颅缝重叠
D．胎儿全身水肿，皮肤呈双层改变
E．内脏结构紊乱清楚
死胎USG表现为__________________________、_______________________、______________________________、_________________________________、___________________和_____________。
A．囊壁及分隔纤薄
B．呈椭圆形或分叶状无回声区
C．肿瘤新生血管血流频谱呈低阻波形
D．囊腔内有较多分隔
E．多伴有腹水
正常胎儿心血管超声表现为：____________________、_____________________、______________________、_____________________和____________________________。
A．黄体囊肿
B．囊腺瘤
C．附件炎性包块
D．黄素囊肿
E．巧克力囊肿
第三章医⽤超声换能器
第三章医⽤超声换能器
应⽤超声波进⾏诊断时，⾸先要解决的问题是如何发射和接收超声波，通过使⽤超声换能器可以解决这个问题。
⽬前医学超声设备⼤多采⽤声电换能器来实现超声波的发射与接收。
声电换能器按⼯作原理分为两⼤类，即电场式和磁场式。
电场式中，利⽤电场所产⽣的各种⼒效应来实现声电能量的相互转换，其内部储能元件是电容，它⼜分为压电式、电致伸缩式、电容式。
磁场式中，是借助磁场的⼒效应实现声电能量的互相转换，内部储能元件是电感，它⼜分为电动式、电磁式、磁致伸缩式。
在医学超声⼯程中，使⽤的最多的是压电式超声换能器。§3.1 压电效应与压电材料特性
⼀、压电效应
压电效应是法国物理学家Pierre Curie 和Jacqnes Curie 兄弟于1880年发现的。
图3-1 压电效应⽰意图
对某些单晶体或多晶体电介质，如⽯英晶体、陶瓷、⾼分⼦聚合材料等，当沿着⼀定⽅向对其施加机械⼒⽽使它变形时，内部就产⽣极化现象，同时在它的两个对应表⾯上便
产⽣符号相反的等量电荷，并且电荷密度与机械⼒⼤⼩成⽐例；⽽且当外⼒取消后，电荷也消失，⼜重新恢复不带电状态，这种现象称为正压电效应，如图3-1。当作⽤⼒的⽅向改变时，电荷的极性也随着改变。
相反，当在电介质的极化⽅向上施加电场(加电压)作⽤时，这些电介质晶体会在⼀定的晶轴⽅向产⽣机械变形；外加电场消失，变形也随之消失，这种现象称为逆压电效应(电致伸缩)。
如果在电介质的两⾯外加交变电场时，电介质产⽣压缩及伸张，即产⽣振动，此振动加到弹性介质上，介质亦将振动，产⽣机械波。如外加交变电场频率⾼于20KHz，则这种波即是超声波。超声接收换能器采⽤了正压电效应，将来⾃⼈体中的声压转变为电压。超声波发射换能器采⽤了逆压电效应，将电压转变为声压，并向⼈体发射。
压电效应是可逆的，压电材料既具有正压电效应，⼜具有逆压电效应。医学超声设备中，常采⽤同⼀压电换能器作为发射和接收探头，但发射与接收必须分时⼯作。
第三章超声相控阵技术
3.1 相控阵的概念
.1相控阵超声成像
超声检测时，如需要对物体内某一区域进行成像，必须进行声束扫描。相控阵成像是通过控制阵列换能器中各个阵元激励〔或接收〕脉冲的时间延迟，改变由各阵元发射〔或接收〕声波到达〔或来自〕物体内某点时的相位关系，实现聚焦点和声束方位的变化，从而完成相控阵波束合成，形成成像扫描线的技术，如图3-1所示。
图3-1 相控阵超声聚焦和偏转 3.2 相控阵工作原理
相控阵超声成像系统中的数字控制技术主要是指波束的时空控制，采用先进的电脑技术，对发射/接收状态的相控波束进行精确的相位控制，以获得最正确的波束特性。这些关键数字技术有相控延时、动态聚焦、动态孔径、动态变迹、编码发射、声束形成等。
.1相位延时
相控阵超声成像系统使用阵列换能器，并通过调整各阵元发射/接收信号的相位延迟〔phase delay〕，可以控制合成波阵面的曲率、指向、孔径等，到达波束聚焦、偏转、波束形成等多种相控效果，形成清晰的成像。可以说，相位延时〔又称相控延时〕是相控阵技术的核心，是多种相控效果的基础。
相位延时的精度和分辨率对波束特性的影响很大。就波束的旁瓣声压而言，文献研究说明，延时量化误差产生离散的误差旁瓣，从而降低图像的动态范围。其均方根〔RMS〕延时量化误差与旁瓣幅值之比为
〔式3-1〕 式中，；
N-----阵元数目；
μ----中心频率所对应一个周期与最小量化延时之比。
图3-2示出了延时量化误差引起的旁瓣随N、μ变化的关系曲线。早期的超声成像设备如医用B超中，由LC网络组成多抽头延迟线直接对模拟信号进行延迟，用电子开关来分段切换以获得不同的延迟量。这种延迟方式有两大缺点：①延迟量不能精细可调，只能实现分段聚焦，当聚焦点很多时需要庞大的LC网络和电子开关矩阵；②由于是模拟延迟方式，电气参数难以未定，延时量会发生温漂、时漂、波形容易被噪声干扰。 〔a〕μ=8时，旁瓣随N变化曲线〔b〕μ=16时，旁瓣随μ变化曲线
