醫(yī)學(xué)超聲學(xué)基礎(chǔ)

第一章醫(yī)學(xué)超聲學(xué)基礎(chǔ)

第一節(jié)超聲波的定義及特性波類型傳播條件傳播能量傳播速度波實(shí)例

電磁波真空、介質(zhì)電磁能約3×108m／s無線電波、光波、X、γ射線機(jī)械波介質(zhì)機(jī)械能幾百至幾千m／s水波、地震波、聲波波，根據(jù)其性質(zhì)可分為兩大類：彈性介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)機(jī)械振動(dòng)狀態(tài)的傳播過程。其實(shí)是機(jī)械振動(dòng)能量的傳播過程。二、聲波按頻率的分類及醫(yī)用超聲的范圍聲波按頻率(f)的分類一、聲波的定義簡單的分類:f＜16Hz稱：次聲波16Hz≤f≤20kHz稱：可聽聲波f＞20kHz稱：超聲波醫(yī)學(xué)超聲儀的頻率范圍：200kHz－40MHz超聲診斷儀的頻率范圍：1MHz－10MHz相應(yīng)的波長：1.5mm－0.15mm三、超聲波（最突出）的特性1.方向性好——用于探測(cè)、診斷。2.能量大——用于清洗、滅菌、手術(shù)。第二節(jié)超聲波的產(chǎn)生

超聲波產(chǎn)生的基本條件：①振源；②介質(zhì)。一、單自由度振動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述1.位移：ξ＝Acos(ω0t-φ)式中：A——振幅，即最大位移ω0＝2πf0——角頻率f0——固有頻率φ——初相角2.速度：v＝dξ/dt＝－Aω0sin(ω0t-φ)＝－Vm

sin(ω0t-φ)式中：Vm＝Aω0——最大速度3.加速度：a＝dv/dt＝－Aω02cos(ω0t-φ)＝－Bcos(ω0t-φ)式中：B＝Aω02——最大加速度單個(gè)質(zhì)點(diǎn)無阻尼振動(dòng)：動(dòng)能、勢(shì)能轉(zhuǎn)換，能量守恒。二、機(jī)械波產(chǎn)生的過程連續(xù)彈性介質(zhì)中，某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，通過彈性力的作用，傳遞給與它相鄰的質(zhì)點(diǎn)，后者也振動(dòng)，并繼續(xù)傳遞……能量傳播，形成機(jī)械波。三、超聲波的產(chǎn)生及傳播由超聲換能器產(chǎn)生振動(dòng)，引起接觸劑的振動(dòng)，接觸劑的振動(dòng)又引起人體皮膚、脂肪及內(nèi)臟的振動(dòng)，超聲波能量就這樣進(jìn)入了人體。第三節(jié)超聲波的分類

一、按質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波傳播方向的關(guān)系分類1.

橫波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向垂直于波的傳播方向的波。由介質(zhì)的切變彈性引起，亦稱切變波。橫波僅在固體中傳播。2.

縱波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向平行于波的傳播方向的波。由介質(zhì)的壓縮彈性引起，亦稱疏密波或壓縮波?？v波能在固體、液體和氣體中傳播。由于人體軟組織無切變彈性，橫波在人體軟組織中不能傳播，而只能以縱波的方式傳播，所以縱波是超聲診斷和治療的常用波型。二、按波陣面的形狀分類1.波面與波陣面波面:波傳播時(shí)，某一時(shí)刻介質(zhì)中各同相位振動(dòng)點(diǎn)組成的面。波面有無數(shù)個(gè)。波陣面：波傳播方向上最前面的那個(gè)波面。2.按波陣面的形狀分類平面波：波陣面為平面的波。球面波：波陣面為球面的波。柱面波：波陣面為柱面的波。3.約定為方便，超聲在人體內(nèi)傳播，均視為平面波。遇到小障礙物而散射的超聲，均視為球面波。三、按發(fā)射超聲的類型分類１．脈沖波采用機(jī)種：A型、M型、B型超聲診斷儀，脈沖波多普勒血流儀。２．連續(xù)波采用機(jī)種：連續(xù)波多普勒血流儀。四、按聲波的頻率分類（如前述）１.次聲波２．可聽聲波３．超聲波第四節(jié)波動(dòng)方程與波參數(shù)一、波動(dòng)方程

假定：平面聲波，沿x方向傳播1.基本方程運(yùn)動(dòng)方程：

①

連續(xù)方程：

②

其中：P－聲壓，v－質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度ρ－介質(zhì)密度，t－時(shí)間，B－體積彈性系數(shù)2.波動(dòng)方程聯(lián)立以上①、②式，可得波動(dòng)方程如下：它描述了聲波傳播過程中，每個(gè)空間位置上，每個(gè)時(shí)刻的聲壓和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度。3.解的形式

p=f1(x-ct)+f2(x+ct)③對(duì)于簡諧平面波可寫為：P=A1e-j(ωt-kx)+A2e-j(ωt+kx)④或：P=A1cos(ωt-kx)+A2cos(ωt+kx)⑤式中：k=ω/c=2π/λ——波數(shù)ω=2πf——角頻率f——頻率λ——波長4.討論

③、④、⑤式中，第一項(xiàng)x同向波，第二項(xiàng)x反向波，如無反向波（反射波），則A2=0

P=P0cos(ωt-kx)=P0cos[ω(t-x/c)]該式表明：在離聲源x處的振動(dòng)，要在聲源振動(dòng)的一個(gè)時(shí)延x/c后才發(fā)生。

1.聲速c聲波在單位時(shí)間內(nèi)傳播的距離稱聲速，用c表示。聲速c與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度v是不同的。c與以下因素有關(guān)：（1）c與波類型有關(guān)。橫波c＞縱波c。（2）在流體與氣體介質(zhì)中（平面縱波）：

B－介質(zhì)的體積彈性系數(shù)ρ－介質(zhì)的密度（3）c與溫度有關(guān)——因B與溫度有關(guān)。如：空氣中一定溫度內(nèi)每升高1℃，聲速約增加0.6m/S。（4）c與頻率無關(guān)，即無頻散（色散）現(xiàn)象。二、波參數(shù)與超聲診斷有關(guān)的各種介質(zhì)的聲速

重要聲速參數(shù)①人體軟組織中：c≈1540m/S在人體各種軟組織中,聲速都很接近，可按此估算。②人體骨組織中：c≈4000m/S③空氣(22℃)中：c≈345m/S2.波長、周期和頻率（1）波長λ聲波中兩個(gè)相鄰?fù)辔稽c(diǎn)之間的距離稱波長，用λ表示?？v波：指兩個(gè)相鄰密集點(diǎn)(或稀疏點(diǎn))之間的距離。橫波：指兩個(gè)相鄰波峰(或波谷)之間的距離。(或：在一個(gè)波周期時(shí)間內(nèi)，波所傳播的距離稱波長。)（2）周期T聲波傳播一個(gè)波長距離所需的時(shí)間稱周期，用T表示。等于聲波中質(zhì)點(diǎn)在平衡位置往返振動(dòng)一次所需的時(shí)間。（3）頻率f任一點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)通過的波數(shù)稱頻率，用f表示。等于介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)。（4）波長、周期、頻率與聲速之間的關(guān)系λ＝c/f＝ｃTT＝1/f（5）單位聲速ｃ的單位為：m/S醫(yī)學(xué)超聲中常用：mm/S波長λ的單位為：m醫(yī)學(xué)超聲中常用：mm頻率ｆ的單位為：Hz醫(yī)學(xué)超聲中常用：MHz（6）頻率、波長對(duì)超聲成像的影響波長：決定了成像的極限分辨率頻率：決定了成像的組織深度3.聲壓和聲強(qiáng)(1)聲壓P

①定義單位面積上介質(zhì)受到的聲波壓力稱聲壓，用P表示。是由聲波引起的介質(zhì)中壓強(qiáng)，是介質(zhì)靜壓強(qiáng)的一個(gè)增量。隨著聲波在介質(zhì)中的傳播，該壓強(qiáng)隨時(shí)間和位置而變化。②平面波聲壓瞬時(shí)值P＝ρcv式中：ρ—介質(zhì)密度，c—聲速，v—質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度③聲壓最大值（即振幅）

Pm＝ρcVm＝ρcω0A④聲壓有效值P＝Pm/（2）聲強(qiáng)I①定義單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于傳播方向上單位面積的超聲能量稱為超聲強(qiáng)度。簡稱聲強(qiáng)，用I表示。②平面波聲強(qiáng)計(jì)算式I＝P2/ρc＝Pm2/2ρc＝PmVm/2＝ρcVm2/2＝ρcω02A2/2即聲強(qiáng)與該點(diǎn)聲壓、振速或振動(dòng)位移的最大值有關(guān)。③聲強(qiáng)的單位瓦/厘米21瓦＝1焦耳/秒4.聲壓級(jí)和聲強(qiáng)級(jí)（1）聲強(qiáng)級(jí)LI

LI=10lg(I/I0)分貝(dB)

稱LI為：I相對(duì)于I0的聲強(qiáng)級(jí)，I0為I的參考值。

（2）聲壓級(jí)LP

由I＝P2/ρc,I0＝P02/ρc可得：

LI=10lg(I/I0)=10lg(P2/P02)

=20lg(P/P0)

定義：LP=20lg(P/P0)分貝(dB)

稱LP為：P相對(duì)于P0的聲壓級(jí)，P0為P的參考值。

（3）說明①對(duì)同一聲波量，相對(duì)于同一參考聲波量，恒有LI=LP②超聲診斷儀回波信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍LD=10lg(Imax/Imin)>100dB,即：Imax/Imin=1010(100億)倍，或Pmax/Pmin=105(10萬)倍。③如未指明參考聲強(qiáng)，默認(rèn)值I0＝10－16W/cm2,這是當(dāng)f＝1kHz時(shí)，人耳能聽覺的最小聲強(qiáng)，國際通用。5.聲阻抗率Z（1）定義聲場(chǎng)中某點(diǎn)的聲壓與該質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度之比稱聲阻抗率Z＝P/v對(duì)于平面波，可求得：Z＝P/v＝ρc在水和空氣中,還可得：Z＝P/v＝ρc＝(Bρ)1/2式中：ρ—介質(zhì)密度，c—聲速，B—體積彈性系數(shù)

（2）說明①Z只與介質(zhì)本身聲學(xué)特性有關(guān)，又稱特性阻抗；②Z的單位是瑞利，1瑞利＝1g/cm2·S；③聲阻抗率越大，超聲縱波速度越快。（3）人體組織按聲阻抗率大致可分成三類

①體液及軟組織：Z≈1.5×105瑞利②氣體及充氣的肺組織：Z≈0.0004-0.26×105瑞利③骨及鈣化了的組織：Z≈5.57-8.3×105瑞利

（4）關(guān)于聲阻抗名稱聲阻抗是“機(jī)-電類比”中，與電阻抗相類比而稱的?！皺C(jī)-電類比”是用電學(xué)的理論、手段研究聲學(xué)問題的方法。因?yàn)樵S多聲學(xué)系統(tǒng)與相應(yīng)的電學(xué)系統(tǒng)有相同的微分方程聲學(xué)：Z＝P/v，電學(xué)：R＝U/I，類比：Z－R，P－U，V－I超聲成像只能用于那些有液體和軟組織的、且聲波傳播通路上沒有氣體或骨骼阻擋的那些區(qū)域。在液體和軟組織中，聲速和聲阻抗變化不大，使得聲反射量適中，既保證了界面回波的顯像觀察，亦保證了聲波可穿透足夠的深度。此外，接收回波的時(shí)延與目標(biāo)深度成近似的正比關(guān)系，這是B超診斷圖像成功應(yīng)用必要的物理基礎(chǔ)。第五節(jié)超聲波的傳播特性

超聲波的傳播特性有：波的反射、折射、透射、衍射和散射等。兩波相遇時(shí)遵循疊加原理。

一、反射和折射條件及約定：①聲波類型：平面波②界面條件：光滑平面，且足夠大（相對(duì)于波長）③字母、下標(biāo)的意義P－聲壓，I－聲強(qiáng)，c－聲速，Z－聲阻抗，θ－夾角1－介質(zhì)１，2－介質(zhì)２,i－入射，r－反射，t－折射如：Pi－入射聲壓，Z1－介質(zhì)1的聲阻抗①反射定律:θi＝θr與光學(xué)定律同，②折射定律：因聲、光同為波1.傳播的幾何特性θiθrθtIi，PiIr，PrIt，Pt入射波反射波折射波介質(zhì)１，c1，Z1介質(zhì)２，c２，Z２界面t③發(fā)生全反射的條件

在c1＜c2的情況下當(dāng)θi＝θc＝sin-1(c1/c2)時(shí)，即sinθi＝c1/c2θt＝sin-1((c2/c1)sinθi)＝sin-1((c2/c1)·(c1/c2)＝90°————折射波沿界面?zhèn)鞑ギ?dāng)θi＞θc時(shí)，可得：sinθt＞1θt非實(shí)角，故沒有折射波，而發(fā)生全反射θc＝sin-1(c1/c2)稱為全反射角。2.傳播的力學(xué)特性上述的折射波也稱透射波。反射波、透射波關(guān)于入射波的相對(duì)強(qiáng)弱由反射系數(shù)和透射系數(shù)來反應(yīng)。

（1）定義聲壓反射系數(shù)：聲壓透射系數(shù)：聲強(qiáng)反射系數(shù)：聲強(qiáng)透射系數(shù)：注意：這里均為在界面上的波參數(shù)之比（2）求解思路根據(jù)界面平衡條件：①在界面上兩邊的總壓力應(yīng)該相等；②界面上兩邊質(zhì)點(diǎn)的速度應(yīng)該連續(xù)。得（1）（2）

又根據(jù)聲阻抗率定義，，即（2）式變?yōu)椋?）聯(lián)解（1）、（3）兩式，可求得

（3）超聲波垂直入射界面時(shí)的力學(xué)特性

介質(zhì)1介質(zhì)2透射波反射波入射波界面Pt,ItPi,IiPr,Ir其中：，

顯然有：

原因是：①，即：②，即：體現(xiàn)界面處輸入輸出體現(xiàn)界面兩邊的力平衡能量守恒③由I＝P2/ρc，可推得④注意：（4）討論①則有反射，有透射；②則無反射，全透射；③則幾乎全反射，無透射；④則幾乎全反射，無透射。反射超聲能量的大小取決于兩種介質(zhì)的聲阻抗率差超聲垂直入射時(shí)：在空氣－軟組織交界面上，聲強(qiáng)反射系數(shù)為0.9989；在軟組織－顱骨交界面上，聲強(qiáng)反射系數(shù)為0.32。即在這兩種界面上，有99.9％和32％的超聲能量被反射回來。這就是為什么超聲診斷儀不能檢查含氣體的臟器及對(duì)頭顱檢查困難的原因。

超聲診斷儀檢查時(shí)聲波通路上必須避開骨和空氣。二、透過薄層的波

在超聲換能器中，超聲要通過幾層特性阻抗不同的介質(zhì)進(jìn)行傳播。這里只討論最簡單的情況，即假設(shè)平面超聲波垂直入射，通過三層介質(zhì)。如圖：可以求得：式中：I1——第一層介質(zhì)中的入射波能量I3——第三層介質(zhì)中的透射波能量——介質(zhì)2中的波數(shù)L2——中間層厚度（1）當(dāng)，n=1,2,···（L2為半波長的整數(shù)倍)時(shí)

或，且非Z2<<Z1,Z2<<Z3（L2薄,且Z2非疏)時(shí)可得：（或≈）即此時(shí)聲波透過中間層傳播的能量僅與Z1,

Z3有關(guān),而與中間層材料的特性Z2無關(guān)。

因此，在超聲診斷中耦合層的厚度應(yīng)盡可能薄，只要把探頭與皮膚間的氣泡排除即可。超聲換能器輻射面上的保護(hù)膜厚度也要按這個(gè)關(guān)系選用。

（2）當(dāng)，n=1,2,···，且時(shí)可得：可見，當(dāng)中間層厚度等于穿過其中的超聲波波長的四分之一的奇數(shù)倍，且特性阻抗等于其它兩種介質(zhì)特性阻抗的幾何平均值時(shí)，聲波在三種不同介質(zhì)中能完全透射，而無反射。此時(shí)，稱為匹配。這個(gè)中間層稱為匹配層。

這一結(jié)論對(duì)制造超聲換能器特別有用。晶體如直接與皮膚接觸，由于兩者聲阻抗率相差較大，超聲能量將有相當(dāng)一部分反射回來，進(jìn)入人體的只是一部分。為此，在晶體表面增加一層匹配層，其厚度為，聲阻抗等于晶體和皮膚聲阻抗的幾何平均，則超聲能量就能全部透過匹配層進(jìn)入人體。三、散射和繞射前面討論的反射和折射，有一個(gè)重要條件，即反射界面對(duì)于超聲波波長來說是無限大的：d>>λ。當(dāng)d與λ可比，則發(fā)生繞射。例如膽結(jié)石。當(dāng)d<<λ，則發(fā)生散射。例如紅細(xì)胞。1.散射①條件：d<<λ；②現(xiàn)象：小障礙物變成新的波源，并向四周發(fā)射超聲波；③回波：散射信號(hào)的回波大小與入射角無明顯關(guān)系；④應(yīng)用：運(yùn)動(dòng)的紅細(xì)胞散射——超聲多普勒血流儀；臟器內(nèi)小結(jié)構(gòu)散射——B超臟器結(jié)構(gòu)性質(zhì)顯像。2.繞射①條件：d與λ接近；②現(xiàn)象：障礙物邊緣超聲波繞過障礙物繼續(xù)前進(jìn)；③應(yīng)用：膽結(jié)石邊緣發(fā)生繞射，在其后方形成聲影，以此判別是否膽結(jié)石。四、超聲波的疊加原理1.疊加原理超聲波在傳播過程中相遇時(shí)：①相遇前后，波的特性不變——獨(dú)立性。②相遇之處，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)各波矢量合成——疊加性。（波的特性：頻率、初相、振動(dòng)方向、傳播方向等）

2.疊加特例兩列波，頻率、振動(dòng)方向相同，相位差⊿φ恒定：①Δφ＝2Kπ：振動(dòng)同相，合成相加，振幅最大②Δφ＝(2K+1)π：振動(dòng)反相，合成相減，振幅最小如圖1-9第六節(jié)超聲在生物組織中的衰減一、超聲衰減的定義超聲強(qiáng)度隨傳播距離增加而減弱的現(xiàn)象，稱超聲衰減。二、超聲衰減的原因①擴(kuò)散聲束擴(kuò)散，使聲波原方向聲強(qiáng)減弱。②散射介質(zhì)散射，也使聲波原方向聲強(qiáng)減弱。③吸收介質(zhì)的吸收將聲能轉(zhuǎn)化為熱能，超聲能量減少。

(ａ)粘滯吸收：介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)相互摩擦；(ｂ)弛豫吸收：介質(zhì)的傳導(dǎo)造成熱能輻射。

三、超聲衰減規(guī)律（1）平面波在均勻生物組織中傳播時(shí)，有指數(shù)型關(guān)系式中，I0,P0—x=0處的聲強(qiáng)、聲壓有效值—介質(zhì)的聲壓衰減系數(shù)（2）聲壓衰減系數(shù)①與擴(kuò)散、散射、吸收等因素有關(guān)。一般

②在人體軟組織，并診斷用超聲頻率范圍內(nèi)式中，β—介質(zhì)的超聲衰減常數(shù)?？刹楸淼谩＂蹎挝唬骸?mm)-1,β—μs/mm,f—MHz.(3)超聲傳播衰減聲壓級(jí)

式中：P(x)—x處聲壓，P0—

x=0處聲壓。根據(jù)前述有：

LI(x)=LP(x)=-8.7βfx稱為超聲相對(duì)于初始位置的傳播衰減聲壓級(jí)。例：肝的β＝0.010μs/mm,超聲傳播衰減聲壓級(jí)為：①f=1MHz,x=10mm：LP＝-8.7βfx＝-0.87dB②f=3MHz,x=150mm：LP＝-8.7βfx＝-39dB可見，隨著f,x的增加，衰減迅速增加。(4)人體軟組織超聲衰減估算式

上式中，8.7β稱為超聲衰減系數(shù)，它反映了組織中超聲衰減的速度，人體軟組織大致有：8.7β=0.07～0.13(dB/MHz·mm)=0.7～1.3(dB/MHz·cm)超聲診斷儀設(shè)計(jì)上，作為估算常取平均為：8.7β=1(dB/MHz·cm)即LI(x)=LP(x)=-8.7βfx上式為人體軟組織中超聲傳播衰減估算式。單位：LI(x)=LP(x)--dB,f--MHz,x--cm第七節(jié)超聲的生物效應(yīng)

超聲波是一種依靠介質(zhì)來傳播的聲波，它具有機(jī)械能。因此傳播過程中將不可避免地與介質(zhì)相互作用，產(chǎn)生各種效應(yīng)。

一、機(jī)械效應(yīng)聲波能量作用于介質(zhì)，會(huì)引起質(zhì)點(diǎn)高速細(xì)微的振動(dòng)，產(chǎn)生速度、加速度、聲壓、聲強(qiáng)等力學(xué)量的變化，從而引起機(jī)械效應(yīng)。

利用：引起細(xì)胞的摩擦，能促進(jìn)新陳代謝。

注意：必須控制適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。二、溫?zé)嵝?yīng)由于生物組織對(duì)超聲有吸收作用，一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能，使生物組織產(chǎn)生溫升。

利用：①能使局部血管擴(kuò)張，加快血液循環(huán)，促進(jìn)病理產(chǎn)物的吸收消散。②局部加熱至43oC，配合放射化療治療癌癥。

注意：強(qiáng)度適當(dāng)。

三、空化效應(yīng)因超聲波作用而在軟組織和液體中形成的空泡，會(huì)隨著材料各處壓力的變化而改變其大小，在一定超聲壓力情況下，氣泡會(huì)破裂而產(chǎn)生沖擊，引起材料的破碎或位移，這就是空化效應(yīng)。空化有很大的破壞作用。

利用：可制成超聲手術(shù)刀。注意：避免強(qiáng)超聲照射眼睛、懷孕子宮四、化學(xué)效應(yīng)因局部壓力和溫度的升高，發(fā)生常溫常壓下不可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，這是超聲的化學(xué)效應(yīng)。

五、安全劑量以上幾種超聲效應(yīng)在一定劑量上，都不同程度地對(duì)人體組織有傷害作用，因此必須重視安全劑量。

安全閾值：100mW/cm2。與照射時(shí)間密切相關(guān)。一般認(rèn)為：在診斷的安全劑量內(nèi)，不產(chǎn)生可檢出的生物效應(yīng)，對(duì)人體是安全無損的,也無劑量積累。在超聲生物效應(yīng)這個(gè)領(lǐng)域，目前還有很多問題尚未弄清。習(xí)題一、是非題（如錯(cuò)，請(qǐng)改正）

1.超聲波是聲速超過可聽聲的聲波。

2.超聲波傳播時(shí)聲壓瞬時(shí)值隨傳播距離按指數(shù)規(guī)律下降。

3.介質(zhì)的聲阻抗率越大，其中的聲速越低。

4.在兩層介質(zhì)之間加一匹配層，其厚度與超聲頻率無關(guān)。5.超聲波是介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)能量的傳播過程。6.橫波由介質(zhì)的壓縮彈性引起。7.縱波是一種疏密波。

8.在人體軟組織中超聲波以橫波方式傳播。

9.人體中超聲傳播速度與超聲頻率有關(guān)。

10.介質(zhì)的聲阻抗率越大，其中的聲波衰減越快。

11.聲波在傳播過程中強(qiáng)度衰減與聲壓衰減一樣快。12.脈沖回波法成像的基礎(chǔ)是聲速在人體軟組織各層介質(zhì)中都近似相等。

13.利用超聲回波可以測(cè)量距離，所以可以利用超聲測(cè)量地球到月球的距離。

14.超聲波的聲速隨頻率的不同而略有不同。

15.在人體軟組織和骨骼中，超聲波的聲速相同。

16.用B超檢查時(shí)，在膽結(jié)石的后方出現(xiàn)“聲影”，這是由超聲的散射效應(yīng)引起的。

二、填空題１．按特性阻抗不同人體組織可分成三類：①＿＿，②＿＿＿，③＿＿＿。超聲成像只能在＿＿組織中實(shí)現(xiàn)。2.人體軟組織中聲速平均為＿＿＿m/s。3.超聲波產(chǎn)生的基本條件為＿＿＿和＿＿＿。4.頻率和波長在超聲成像中是兩個(gè)極為重要的參數(shù)，波長決定了成像的＿＿＿，而頻率則決定了可成像的＿＿＿。5.超聲的生物效應(yīng)有＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿和＿＿＿。三、選擇題

1.波動(dòng)方程說明：聲波中______。A．同一時(shí)刻不同點(diǎn)聲速不同；B．同一時(shí)刻不同點(diǎn)聲強(qiáng)不同；C．X距離兩點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)差X/c時(shí)間；D．X距離兩點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)差X/v時(shí)間。2.兩束聲波相遇疊加時(shí)________。A．質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率相加；B．質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)相位相加；C．聲速矢量相加；D．聲壓矢量相加。

3.聲傳播時(shí)聲強(qiáng)衰減的原因之一是：聲波的____。A．繞射B．散射C．衍射D．干涉四、簡答題1.為什么超聲成像中，極限分辨率為波長的二分之一。五、計(jì)算題1.頻率3MHz，強(qiáng)度40mw/cm2超聲束入射人體肝臟，在5cm深處的肝內(nèi)血管壁發(fā)生反射（血液和肝組織界面，兩者聲阻抗率分別為1.656×106瑞利，1.648×106瑞利），（肝組織β=0.010us/mm）。試計(jì)算

①返回肝表面的超聲強(qiáng)度；

②返回肝表面的超聲強(qiáng)度比入射波強(qiáng)度衰減多少分貝？第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和自動(dòng)控制第三節(jié)活塞式空壓機(jī)的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請(qǐng)盡量言簡意賅的闡述觀點(diǎn)。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機(jī)的啟動(dòng)、換向；

2.輔機(jī)的啟動(dòng)；

3.為氣動(dòng)裝置提供氣源；

4.為氣動(dòng)工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時(shí)間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患?jí)吸氣狀態(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor空壓機(jī)分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理容積式壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級(jí)活塞式壓縮機(jī)單級(jí)活塞壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)膜片式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)最長的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動(dòng)件少（軸承與滑片），潤滑油在機(jī)件間形成保護(hù)膜，防止磨損及泄漏，使空壓機(jī)能夠安靜有效運(yùn)作；平時(shí)有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機(jī)，至今使用十萬小時(shí)以上，依然完好如初，按十萬小時(shí)相當(dāng)于每日以十小時(shí)運(yùn)作計(jì)算，可長達(dá)33年之久。因此，將滑片式空壓機(jī)比喻為一部終身機(jī)器實(shí)不為過?；?葉)片式空壓機(jī)可以365天連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并保證60000小時(shí)以上安全運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣壓縮機(jī)1.進(jìn)氣2.開始?jí)嚎s3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時(shí)停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。1.進(jìn)氣2.開始?jí)嚎s3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時(shí)停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機(jī)是世界上最先進(jìn)、緊湊型、堅(jiān)實(shí)、運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)氣路系統(tǒng)：

A

進(jìn)氣過濾器

B

空氣進(jìn)氣閥

C

壓縮機(jī)主機(jī)

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動(dòng)疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機(jī)

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機(jī)渦旋式壓縮機(jī)

渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技?jí)嚎s機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機(jī)，已經(jīng)得到壓縮機(jī)行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽(yù)為“環(huán)保型壓縮機(jī)”。由于渦旋式壓縮機(jī)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)主要運(yùn)動(dòng)件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽(yù)為免維修壓縮機(jī)。

由于渦旋式壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、振動(dòng)小、工作環(huán)境安靜，又被譽(yù)為“超靜壓縮機(jī)”。

渦旋式壓縮機(jī)零部件少，只有四個(gè)運(yùn)動(dòng)部件,壓縮機(jī)工作腔由相運(yùn)動(dòng)渦卷付形成多個(gè)相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動(dòng)渦卷作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，使鐮形工作腔由大變小而達(dá)到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機(jī)的外形第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強(qiáng)對(duì)氣缸的冷卻，省功、對(duì)氣缸潤滑有益。二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—?dú)埓娴臍怏w在活塞回行時(shí)，發(fā)生膨脹，使實(shí)際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動(dòng)發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對(duì)容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3）吸氣預(yù)熱的影響由于壓縮過程中機(jī)件吸熱，所以在吸氣過程中，機(jī)件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預(yù)熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保