超声技术原理
超声工作原理
超声工作原理
超声波（超声）是一种机械振动波，工作原理基于声波在物质中的传播和反射。
超声技术利用了声波在不同介质中传播速度不同的特性。
在超声检测中，超声波通过传感器产生，并在被检测物体内部传播。
当超声波遇到不同的界面，如两种不同材料之间的边界或物体内部的缺陷，部分声波将发生反射、散射或衍射。
传感器可以接收到这些反射的声波，并通过电信号转化成可视化的图像或数据。
超声工作的基本原理包括发射、接收和处理。
发射阶段，在传感器中的压电晶体中施加电压，产生了高频声波振动。
这些振动通过传感器的前面板传播到被检测物体中。
接收阶段，传感器接收到从被检测物体中反射回来的声波，并将其转化成电信号。
这些电信号会经过放大和滤波等处理，然后通过一些算法来生成图像或数据。
超声工作原理的关键是声波的传播和反射。
声波传播的速度由介质的物性决定，一般是固体中最快、液体次之、气体最慢。
当声波遇到介质界面时，部分声波会发生反射。
反射的强度和方向取决于介质的声阻抗差异。
声阻抗是介质密度和声速的乘积，不同介质的声阻抗差异越大，反射强度越大。
这种原理被广泛应用于医学超声检测、无损检测和材料分析等领域。
总结起来，超声工作原理是利用声波在不同介质中传播速度不同、遇到界面反射的特性，通过发射和接收声波，获得被检测物体的信息。
这种非破坏性的技术广泛应用于医疗、工业和科学研究领域，具有高分辨率、无辐射、无损伤等优点。
超声成像技术的原理与应用
超声成像技术的原理与应用超声成像是一种通过声波的反射来获取生物组织图像的成像技术。
该技术已被广泛应用于医学、工业等领域，在医疗领域中，超声成像的使用频率极高，成为了常规医疗检查的一项重要手段。
本文将介绍超声成像技术的原理和应用。
一、超声成像的原理超声成像是利用超声波在物体内部传播的特性进行成像。
超声波是一种高频声波，它的频率一般在1-20MHz之间。
当超声波从一个介质传播到另一个介质时，会发生反射、透射和折射。
这种反射现象可以用于成像。
超声波在不同组织之间的反射能够提供关于组织内部形态和结构的信息。
超声波在不同组织中传播的速度不同，反射强度也不同，这些信息被接收器接收到后，经过信号放大、滤波、数字化处理等步骤，就可以在屏幕上显示出一幅组织的图像。
二、超声成像的应用1. 临床医疗中的应用超声成像是医学界最常用的成像技术之一。
它可以对人体各部位进行检查，如心脏、肝脏、肾脏、乳腺、甲状腺、骨骼等，在临床上有着广泛应用。
例如，心脏超声可以检测心肌和瓣膜的功能，是最常用的心脏疾病诊断方法之一；乳腺超声可以检测女性乳腺的异常组织，是乳腺癌早期诊断的重要手段。
此外，超声成像还可以用于产前检查，通过检查胎儿的心脏、脑部、肢体等器官的发育状况来判断胎儿是否存在异常情况。
2. 工业领域中的应用除了应用于医学领域，超声成像技术还有广泛的应用于工业制造中。
例如，在汽车制造过程中，超声成像可以用于检测轮轴、发动机零部件的内部缺陷和质量问题；在飞机制造中，超声成像则可用于检测航空发动机的叶片、涡轮、轴等重要部件，确保其安全性。
超声成像还可以应用于材料检测、无损探伤等行业，发挥着重要的作用。
三、超声成像技术的发展趋势随着科学技术的不断进步，超声成像技术也在不断改进和发展。
现代超声成像已经不仅仅只是对结构的检测，而是涉及到对功能、代谢等更多的方面的探测。
例如，现代超声心动图的应用已经不仅仅是对心脏结构的扫描，而是涉及到心肌活动、心脏血流动力学、器官灌注等多方面的检测。
超声治疗技术原理
超声治疗技术原理
超声治疗技术是一种利用高频声波在人体内部产生机械振动和热能的物理疗法。
其原理基于以下几点：
1. 声波传导：超声波可以通过人体组织传导，而不会引起明显的损伤。
当超声波传导到人体内部时，其传播速度和路径会受到组织的密度和结构的影响。
2. 机械振动：超声波在经过介质时会产生机械振动，这种振动可以通过产生局部的压力和摩擦来改变组织的物理特性。
超声波的频率越高，产生的机械振动就越强。
3. 声能转化：超声波的机械振动可以将声能转化为热能。
当声波穿过人体组织时，它的机械振动会摩擦和碰撞组织中的分子，引起分子的热运动，从而产生局部热能。
基于以上原理，超声治疗技术可以用于以下方面：
1. 疼痛缓解：超声波的机械振动和热能可以刺激神经末梢，改变局部组织的传导特性，从而减轻疼痛。
2. 组织修复：超声波的机械振动和热能可以促进细胞代谢和血液循环，加速组织修复和再生。
3. 软组织治疗：超声波可以通过机械振动和热能改变软组织的物理特性，促进软组织的松弛和伸展，缓解肌肉紧张和炎症。
需要注意的是，超声治疗技术的应用范围和安全性需在专业医师的指导下进行，并根据患者的具体情况进行调整。
超声成像的原理和应用图
超声成像的原理和应用图一、超声成像的原理超声成像是一种利用超声波在物体内部的反射和散射特性，通过超声探头发射和接收超声波，来获取物体内部结构和组织信息的非侵入性成像技术。
超声成像的原理主要包括以下几个方面：1. 超声波的产生超声波是一种频率高于20kHz的声波，它是通过压电晶体或磁致伸缩材料的压电效应或磁致伸缩效应产生的。
压电晶体或磁致伸缩材料在施加电场或磁场时，会发生形变，从而产生超声波。
2. 超声波的传播超声波在物体内部的传播受到物体的声阻抗差异影响，当超声波从一个介质传到另一个介质时，会发生反射、折射和散射。
这些声波的传播特性会被超声探头接收并转化成电信号。
3. 超声波的接收与处理超声波在物体内部传播后，由超声探头接收。
超声探头将接收到的声波转化为电信号，并经过放大、滤波等处理后，通过计算机进行图像重构和显示。
二、超声成像的应用图超声成像技术在医学、工业、材料科学等领域有着广泛的应用。
以下是一些超声成像应用的示意图：1. 医学应用•超声心动图：用于心脏病的诊断和监测。
•超声乳腺成像：用于乳腺疾病的检查和筛查。
•超声肝脏检查：用于肝脏疾病的诊断和治疗。
•超声孕妇监护：用于孕妇胎儿的监测和评估。
2. 工业应用•超声无损检测：用于材料的内部缺陷和结构的检测，如焊接缺陷检测。
•超声测厚仪：用于测量物体的厚度，如涂层的厚度测量。
•超声清洗：利用超声波的高频振动效应进行物体表面的清洁和去污。
3. 材料科学应用•超声弹性成像：用于材料的力学性能研究和评估。
•超声相控阵成像：用于材料内部结构的成像，如焊缝的检测和评估。
结论超声成像作为一种非侵入性的成像技术，具有广泛的应用前景。
通过了解超声成像的原理和应用，我们可以更加深入地了解这一技术在医学、工业和材料科学等领域的重要价值，并为相关领域的研究和应用提供参考和指导。
超声波技术原理
超声波技术原理
超声波技术是一种利用超声波在物体中传播和反射的原理来获取物体结构和性质信息的技术。
超声波是一种频率高于20kHz （人耳听觉上限）的机械波，通过在材料中传播，通过与材料的界面反射或散射，可以获取材料内部的结构和性质信息。
超声波技术的原理主要基于两个原理：声学波传播和声学波的反射。
一、声学波传播原理：
超声波在材料中的传播速度基本是恒定的，当超声波通过材料时，它会传播到材料内部并与材料中的各种不同结构相互作用。
不同结构的材料会对超声波的传播产生不同的效应，包括声速、吸收和散射。
根据材料中超声波的传播速度的改变，可以通过测量超声波信号的传播时间来确定材料的厚度或深度。
二、声学波的反射原理：
当超声波从一个介质传播到另一个介质时，部分能量会被反射回来。
这种反射现象可以用来检测材料的界面、缺陷和其他结构信息。
通过测量超声波信号的反射时间和强度，可以判断材料的界面或内部的结构和缺陷。
基于以上原理，超声波技术可以用于各种应用，如医学超声成像、材料无损检测、建筑结构监测等。
在医学领域，超声波可以通过人体组织传播，对人体内脏器官进行成像；在工业领域，可以通过测量材料的超声波反射和传播时间来检测材料的缺陷
和性质。
通过合理应用超声波技术，可以非侵入性地获取到材料内部的结构和性质信息，实现无损检测和成像。
超声波检测技术的原理及应用
超声波检测技术的原理及应用超声波作为一种特殊的物理现象，广泛应用于科技领域中的检测、测量、成像等方面。
超声波检测技术就是利用超声波在材料中传播的特性，来向内部材料、构件等进行探测和检测。
超声波的原理是利用振动来产生高频波，这种波传播的速度要比空气中的声波高很多。
在物体内部，超声波会与物体中的材料发生相互作用，从而检测出物体内部的结构和缺陷。
超声波检测技术的应用范围很广，它可以用于管道、桥梁、飞机、汽车等各种构件的检测，也可以用于医学领域中的诊断和治疗。
以下是超声波检测技术的一些具体应用：1. 材料检测：在金属、塑料、玻璃、陶瓷等材料中，可以通过超声波检测技术检测出裂纹、气孔、夹层等缺陷。
这种非破坏性的检测方式，可以准确地判断材料的性能和强度。
2. 飞机结构检测：在飞机的机身、机翼等部位，可以通过超声波检测技术检测出疲劳裂纹等缺陷，避免飞机在高空中出现故障。
3. 消声器检测：在汽车排气管中的消声器中，可以通过超声波检测技术检测出破裂、堵塞等问题，保证汽车的排气系统正常工作。
4. 医学检测：在医学领域中，超声波检测技术可以用于诊断和治疗许多疾病，如乳腺癌、子宫肌瘤、心脏病等。
通过超声波探头向人体内部发送超声波，可以得到图像信息，以便准确诊断疾病。
5. 海洋探测：在海洋中，可以通过超声波检测技术来探测船舶、鱼群、海底地形等信息，以便做出更好的海洋规划和控制。
总的来说，超声波检测技术具有非破坏性、高精度、高效率等优点，被广泛应用于各个领域中的检测、测量、成像等工作中。
随着科技的不断进步，超声波检测技术也将不断跟进发展，为人们带来更多的便捷和实用价值。
超声的成像原理与应用
超声的成像原理与应用1. 引言超声成像技术是一种利用超声波在人体内部产生反射、散射、传播的特性，通过接收反射回来的超声信号，将其转化为图像展示的一种医学成像技术。
超声成像具有无创、无辐射、实时性强等优点，在医学领域得到了广泛的应用。
本文将介绍超声成像的原理和应用。
2. 超声成像原理超声成像利用超声波的机械振动与压缩传播原理实现对人体内部结构的成像。
具体包括以下几个步骤：2.1 超声波的发射与接收超声成像系统通过超声探头发射超声波，并接收由体内组织反射回来的信号。
超声波是由高频振动的声源产生的，发射到人体内部后，会遇到组织的不同介质边界从而发生反射和散射。
2.2 超声波的传播超声波在传播过程中，会受到组织的声音的吸收和散射。
不同的组织对超声波有不同的声阻抗，这会导致超声波在组织内部的传播速度发生变化。
根据这种速度差异，可以得到不同组织的声速和密度信息。
2.3 超声成像图像的生成超声成像系统将接收到的超声信号转化成电信号，通过一系列信号处理，最终生成可视化的超声成像图像。
在图像生成的过程中，需要对声波传播的时间和强度进行计算和处理，从而得到不同组织的结构信息。
3. 超声成像应用超声成像技术在医学领域有着广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：3.1 超声诊断超声成像用于医学诊断，常见的应用包括妇科超声、心脏超声、泌尿系统超声等。
通过超声成像，可以观察到人体内部器官的结构和功能，帮助医生进行疾病的诊断和治疗。
3.2 超声检测超声成像在工业领域也有广泛的应用，例如检测金属材料的缺陷、测量液位、检查管道堵塞等。
通过超声波的传播和反射，可以获取到物体的内部结构和状态信息。
3.3 超声治疗超声技术还可以用于医学治疗，例如利用高能超声波进行肿瘤消融和溶石治疗等。
超声波的高能量可以对病灶进行精确的摧毁，达到治疗的效果。
3.4 超声导航在手术操作中，超声成像可以作为导航工具，帮助医生准确定位和定位手术目标。
通过超声成像技术，医生可以实时观察手术过程，减少手术风险。
超声技术应用的原理
超声技术应用的原理1. 背景介绍超声技术是一种利用超声波在物质中传播的特性来获取信息、进行成像或测量的一种分析技术。
它在医学、工业、生物化学等领域有着广泛的应用。
本文将介绍超声技术的原理及其应用。
2. 超声技术的原理超声技术的主要原理是利用高频的机械波，即超声波在物质中的传播。
超声波是指频率大于20kHz（人类可听到的最高频率）的声波。
传统的超声技术一般使用1MHz到50MHz的频率范围。
超声波的产生是通过超声换能器发射电压脉冲，使换能器内的压电晶体发生机械振动，产生超声波。
超声波在物质中传播时，会与物质内部的界面、组织、细胞等发生相互作用，产生超声波的反射、散射和衰减等现象，通过接收反射回来的信号，可以获得物质的信息。
超声波在物质中的传播速度取决于物质的密度和弹性等性质。
当超声波传播过程中遇到不同的物质界面时，会发生反射和折射现象，这些反射和折射的信号可以通过超声探头接收到。
通过分析接收到的超声信号，可以实现物质的成像、测量和检测。
3. 超声技术的应用3.1 医学影像超声技术在医学影像领域有着广泛的应用。
通过超声探头将超声波传入人体内部，可以获取人体内部器官和组织的图像。
超声技术常用于心脏、肝脏、肾脏等器官的检查，对于肿瘤、囊肿、结石等异常的检测有较高的敏感性。
3.2 材料检测超声技术在工业领域中用于材料的检测和评估。
例如，超声波可以用来检测金属的缺陷、测量材料的厚度和强度等。
在材料工程中，超声技术能够帮助工程师实时监测材料的疲劳状况、质量以及结构完整性。
3.3 生物医学研究超声技术在生物医学研究中也有着广泛的应用。
例如，超声技术可以用于测量血流速度和血压，研究血管的功能和疾病。
此外，超声技术也可用于研究动物行为、细胞生物力学性质等方面。
3.4 水下声纳超声技术在水下声纳领域也有着重要的应用。
通过超声波在水下的传播，可以实现对水下的目标物的探测和成像。
水下声纳广泛用于海洋观测、海洋地质勘探、水下导航等领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
彩色编码血流的方向 朝向探头的为红色 背离探头的为蓝色
受角度影响、受其他运动影 响、易混迭、
彩色多普勒能量图
彩色多普勒能量图（CDE） Color Doppler Energy 利用反射回来的多普勒信号中的振幅（能量）
彩色多普勒能量图显示的不是速度参数，而是 与血液散射量相关的能量信号。
为什么要学习基超声原理
基础原理是否重要？ 帮助你更好的了解超声，知己知彼； 超声设备技术复杂，发展迅速；
使你更专业、增加信任度；
国际超声发展史
• 1880年，法国人发现压电效应； • 1917年，法国人应用压电原理进行超声探测，1921年发展成
声纳。 • 1942年，奥地利人使用A型超声装置，用穿透法探测颅脑. • 1952年，美国人开始研究超声显像法，并于1954年将B超应
用于临床。 • 1954年，瑞典人用M型检查心脏。 • 1956年，日本人首先将多普勒效应原理应用于超声诊断，利
用连续波多普勒法判断心脏瓣膜病。 • 1959年，研制出脉冲多普勒超声。 • 1983年，日本Aloka公司首先研制成功彩色血流图 • 1990年，奥地利Kretz公司制成3D扫描器，并使之商品化。
增强心内膜、肿块等边界显示
基波成像
自然组织谐波成像
脉冲反相谐波技术
正相 负相
无信号
合成
谐波成像－造影剂谐波成像
造影剂谐波：
– 利用超声在造影剂微泡表面反射时的二次谐波信号进行成像 – 微泡在超声照射下产生的非线性谐波能量，明显强于组织产生的
谐波能量
– 目的：
• 增强多普勒信号强度 • 观察灌注信号 • 增强边界显示
彩色多普勒能量图
速度图与能量图的区别
彩色多普勒速度图
彩色多普勒能量图
0.41 cm/s
有速度 有方向 敏感度低 易混迭、伪像 角度依赖性
无速度 无方向 敏感度高 无混迭 角度非依赖性
0.41 cm/s
0.41 MHz
多普勒血流测量
彩色多普勒成像可定性的观测血流走行、速度快慢以及方向
夹角θ的最佳范围：30－60°
频谱多普勒
多普勒频谱的含义
多普勒波包括以下数据: －速度 －速度范围（宽度） －血流量大小 －血流方向
一个心跳周期
基准线
逆流
宽的速度范围 最高峰
快 迎向
时间
慢
背向 快
收缩
舒张
舒张结束
脉冲波多普勒和连续多普勒
脉冲波多普勒（PW）
Pulse Wav
发射和接收是同一个晶片 卓越的距离分辨率
侧向分辨率取决于超声波束的宽度和波束 聚焦情况（探头的晶片数量及种类有关）
轴向分辨率
高
低
侧向分辨率
高
低
名词解释－分辨率
灰度（对比度）分辨率：
是指对两个相似密度的物体的识别能力 识别相似密度组织之间细微差别的能力，看到细微的差别 描述256灰阶的不同灰阶图用于组织结构的对比分辨
几何分辨率高－－灰度分辨率差
电子扫描方式
－线阵
－凸阵（含微型凸阵） －相控阵
电子扫描方式
机械扫描方式
－机械扇扫 －径向扫描
特殊方式
－斜向扫描 －梯形扫描 －扩大扫描 －向量扫描
探头的许多基元通过电子控制产生扫描波束并且通过延时线对波束进行聚焦。
－线阵：用于小器官、血管及术中。
－凸阵：也称弯曲线阵，与线阵的区别在于 基元是弯曲的。用于腹部和妇产科。
最早的工作方式：A型
A模式：是一种振幅的模式。 它在显示器上形成垂直偏转的波形图。
最早的工作方式：A型
工作方式：M型
皮肤
探头
时间轴
深度
M模式中的M表示运动，M模式通过B模式图象来显示一 个光标，然后在以时间为轴线的波形图上表示其运动状 态。通常M模式用于检测心脏及胎儿的心率。
工作方式：M型
等信息 但无法定量的获得血流的速度等重要生理参数
fd F0 V C q
= 多普勒频移 = 探头发射的多普勒频率 = 血流的速度 = 声波的速度（1540 米/秒） = 声束和血流方向之间的夹角
fD
2v cos
c
f0
f0 fD f0
皮肤
v
血管
频谱多普勒的角度依赖
C•Δf V(cm/s)=
分辨率
几何分辨率 灰度分辨率 时间分辨率
轴向分辨率 侧向分辨率
名词解释－分辨率
轴向（纵向）分辨率：
是指沿超声波束轴方向上可区分的两个 点目标的最小距离
轴向分辨率由超声波束的波长所决定 一般来说，轴向分辨率为波长的2到4倍
侧向（横向）分辨率：
是指对垂直于超声波束轴方向上可区分 的两个点目标的最小距离
工作方式：B型
二维灰阶成像
多普勒效应（Doppler）
超声在探测移动的目标时，其回声的频率会发生变化 利用多普勒效应可检测物体有无运动，及运动的方向和速度 比如检查有无血流、血流的方向和速度，以及心肌运动
正频移
负频移
彩色多普勒成像
彩色多普勒速度图
彩色多普勒速度图 （CDV） Color Doppler Velocity
灰度分辨率
平衡 几何分辨率
名词解释－分辨率
时间分辨率：捕获相邻两个时相运动变化的能力 在超声设备上表现为帧频的高低 帧频：帧频是指单位时间内获得图象的帧数 高帧频可以捕捉细微的运动变化信息 高帧频对高速运动的脏器扫查非常重要
物
低
高
体
帧
帧
移
频
频
动
捕
捕
轨
捉
捉
迹
谐波成像－组织谐波成像
混响反射：
非线性谐波：
显示器
– 种类、大小、调节等
外围设备
传统超声成像的步骤
单轴声束的声照射入人体 声束的扫查 人体组织对入射超声的反应－回声 回声的放大与前处理 数字扫描转换器（DSC） 显示和记录
超声系统成像步骤
探头
主机 延时线路 脉冲发射/接收
处理 滤波器、对数放大 器、时间增益控制
分辨率
低频
穿透力： 更强
高频 更好
超声波的衰减：
超声波的衰减与传播距离成正比；与频率的 2/3方成正比。
高频衰减大，低频衰减小（穿透力强）
超声成像模式
成像模式：
A型（Amplitude modulation） M 型（Time-motion mode） B 型（Brightness modulation） 彩色多普勒（Color Doppler） 能量多普勒（Power Doppler） 频谱多普勒（Spectral Doppler）
特点： • 孔径大 • 近场视野宽 • 旁瓣影响小
特点： • 近、远场视野宽
相控阵扫描
相控阵方式是通过连续变换延时线来得到产生 超声波束的不同角度偏转
主要用于心脏扫查
延时线扫描
相控阵探头 过延时线聚焦
超声波束
不同扫查模式形成的声像图
线扫
弧扫
扇扫
频率与分辨率和穿透力
一般成像的频率范围： 心脏：成人 2 ~ 4 MHz 儿科：3 ~ 8 MHz 新生儿：4 ~ 10 MHz 腹部：成人 2 ~ 4 MHz 儿科：4 ~ 8 MHz 新生儿：4 ~ 10 MHz 外周血管：5 ~ 10 MHz 小器官：7 ~ 12 MHz 腔内：4 ~ 9 MHz 经食管：成人 3 ~ 7 MHz 儿科：4 ~ 8 MHz
(Range Resolution) 流速测量上限值受奈奎斯特频率限
制 脉冲重复频率（PRF）决定流速的
测量范围，极限约 5 ~ 7m/s
单晶片
连续波多普勒(CW) Continuous Wave
发射与接收是各自分开的两个晶片 沿着整个声束的长度监听返回的信
号，无距离分辨 测高血流速度不会有混叠现象，最
DSC 数字扫描转换器
存储 硬盘、磁光盘
监视器
记录设备
录像机
打印机
彩色打印机 图象档案管理
超声探头种类
线阵（血管、小器官） 凸阵（腹部、妇产科） 相控阵扇扫（心脏） 经食管探头(TEE) 腔内探头（妇产、泌尿） 容积探头（三维成像） 导管超声（心脏）
超声探头扫描方式
概述：超声设备在医学临床上有多种扫描方式。
多维成像
概念：通过采集容积信息，经系统处理而得到扫 描组织的立体成像。
三维显像包括：
探头自由扫描，软件重建三维图像； 什么实时三维成像？什么是4D? 4D是实时三维吗？实时4D，非实时4D。
探头（换能器）：
– 发射和接收超声波 – 电/声转换
主机：
– 声束形成 – 信号处理 – 图像处理 – 存储和传输
显示器 外围设备
– 打印机、录相机等
超声设备关注点
பைடு நூலகம்探头（换能器）
– 种类、用途 – 参数：频率、振元数等 – 其他：材料、新技术等
主机
– 功能 – 外形、超作面板、探头接口等
发生在超声波所经过的路
径上遇到两个或多个回声介面
谐波的形成是非线性的，它
时。如声束在组织间来回往返， 从而在图像上显示为多条带状 噪声。
随传导的深度而逐渐积累加 强，而 后因衰减而减弱。
信号 强度
基波
谐波 深度
组织谐波成像
优点：
– 消除近场伪像和噪声干扰
– 提高穿透力、提高对比分辨率 – 临床上对成像困难的病人，可明显改善二维图像质量，
2cos • f。