第四章--声波和超声诊断的物理基础PPT课件

.,1,第四章声波和超声诊断的物理基础,.,2,第一节声波与超声波,第二节多普勒效应,第三节超声诊断的物理基础,.,3,第一节声波与超声波,.,4,本节主要内容：,1、关于声波,2、声强级,3、听觉曲线响度,4、声阻抗,5、超声波,.,5,一、关于声波,1、声波的性质：,固体中可以是纵波，也可以是横波流体（水、空气等）中只能是纵波,2、声波的分类：,机械波,按频率范围的不同，声波分成四大类。,.,6,返回第一节声波与超声波,.,7,10-41001041081012,次声波,地震海啸核爆炸,可闻声波,超声波,特超声波,语言音乐自然界,老鼠蝙蝠海豚,分子热振动,.,8,3、声波的传播速度,几种介质中的声速：,(1)与介质性质有关（0）,（2）与温度有关,.,9,4、描述空气中声波的方式：,位移波,压强波,位移幅值速度幅值压强幅值,.,10,二、声强级,定义：,单位：,分贝（dB）,意义：,描述声音强弱的另一种单位,.,11,.,12,几种类型的声强级大小：,.,13,例1、证明：若L1和L2分别是声强为I1和I2波的声强级，则有L2-L1=10lg,证：,.,14,例2、距点声源10m的地方，声音的声强级是20dB,若声音的衰减不计，求：距点声源5m处的声强级。,解：,r1,r2,.,15,.,16,三、听觉曲线响度,.,17,纯音的听觉区域和等响曲线,痛阈曲线,听阈曲线,等响曲线,返回,听觉区域1,.,18,等响曲线,返回听觉区域,听觉区域2,.,19,120,0,60,返回声强级,听觉区域3,.,20,响度级,返回响度级,听觉区域4,.,21,定义：大小与1000Hz的声强级大小相同。,物理意义：响度级的大小反映了人耳主观感觉到（听到）声音响亮程度的高低。,单位：方,响度的,.,22,例3、请你指出上图中A点的声强、声强级、响度分别是多少？,答：I=10-6w/m2L=60dB响度=20方,.,23,四、声阻抗,声幅与媒质质点振动速度的幅值A之比称为声阻抗。,Z是描述媒质声学特性的重要物理量,对声波反射、折射的强度有影响。单位为：Kgm-2S-1,.,24,下表是几种媒质的声速和声阻抗：,.,25,五、超声波,（一）超声波的频率范围,21045109Hz,（二）超声波的特点,1、方向性好,发散角超声波波长,.,26,3、显著的反射,2、穿透本领大,此式为朗伯定律。,由于超声波在液体和固体中的吸收系数很小，即超声波对液体和固体的穿透本领很大,由于超声波的波长反射体的线度，所以被反射体散射不显著、反射显著。,.,27,（三）超声波的作用,1、机械作用,2、空化作用,3、热作用,（四）超声诊断仪,2、B超,1、A超（A型超声诊断仪）,3、M超,4、超声多普勒血流仪,5、彩色多普勒血流成像仪（彩超）,.,28,第二节多普勒效应,.,29,当波源和观察者中之一（或两者）以不同速度同时相对于介质运动时，观察者所观测到的波的频率将高于或低于波源的振动频率，这种现象称多普勒效应。（Dopplereffect）,其中：,观察者接收（听见）到的波频,波源发出的波频,波速（声速）。无正负！,观察者相对介质的速度，相对为正，相背为负！,波源相对介质的速度，相对为正，相背为负！,.,30,证明：,第一种情况：V0=0Vs=0,单位时间内观察者接收到的完整波的个数,.,31,第二种情况：V00Vs=0,观察者的运动相当于改变了波的传播速度。,.,32,第三种情况：V0=0Vs0（相对运动）,.,33,第四种情况：V00Vs0,.,34,例4填表,.,35,若波源与观察者不在同一直线上运动时，则：,.,36,例5：火车汽笛的频率为，当火车以速率v通过车站上的静止观察者身边时，观察者所接收到的笛声频率的变化为多大。已知波速为u。,解：,火车驶近观察者,变尖,火车远离观察者,变低,.,37,听到的频率差,.,38,总结：,1、概念：声强级响度级听觉曲线超声波的特点,2、公式：,.,39,作业一：距一点声源10m的地方，声音的声强级是20dB，若声音的衰减不计。求：距离声源5.0m处的声强级。,答案：26dB,.,40,作业二：已知一个人说话的声强级为L1求：200个这样的人同时说话声强级增加多少？,答案：23dB,.,41,作业三：一警车以25ms-1的速度在静止的空气中行驶，假设车上警笛的频率为800Hz。求：静止站在路边的人听到警车驶近和离去时的警笛声波频率。(空气中声速330m/s),答案：865Hz、744Hz,.,42,作业四：用多普勒效应来测量心脏壁运动时，以5MHz的超声波直射心脏壁（即入射角为0），测出接收与发出的波频差为500Hz。已知声波在软组织中的速度为1500ms-1，求此时心壁的运动速度。,答案：7.5102ms-1,.,43,第三节超声诊断的物理基础,.,44,一、示波器,Z端,Y端,X端,.,45,二、脉冲超声波回波法,以脉冲的形式发射超声波，然后接收、显示来自体内不同组织界面所产生的发射脉冲波，以获得不同界面的信息。,I,t,.,46,三、A超、B超、M超原理,1、A型超声诊断仪,（1）示波器三端的信号来源：Z端固定电压X端时基电压Y端回波信号,.,47,（2）特点：从左到右、幅度不同的脉冲信号；探头要固定，只能反映人体内一维静态图象；从脉冲信号的水平间距可得到各组织的厚度、位置，从脉冲信号的垂直高度可得到各反射面两侧的声阻差的大小；多应用在颅脑中线检测、眼科各项检查。,.,48,（3）举例,.,49,2、B型超声诊断仪,（1）示波器三端的信号来源：Z端回波信号X端固定电压Y端时基电压,.,50,（2）特点：从上到下、辉度不同的光点群；探头可移动，能反映人体内二维静态图象；从各光点辉度的强若可得到各反射面两侧声阻差的大小；多应用在内科、外科，胸腔、腹腔检查。,.,51,（3）举例,.,52,3、M型超声诊断仪,（1）示波器三端的信号来源：Z端回波信号X端时基电压（慢速）Y端时基电压,.,53,（2）特点：从上到下、得到一组摆动的曲线；探头要固定，可反映人体内一维动态图象；从各条曲线的辉度强弱可得到各反射面两侧的声阻差大小，从各条曲线摆动的幅度可得到各反射面运动幅度的大小；多应用在心脏、妇科检测。,.,54,（3）举例,.,55,四、超声多普勒血流仪（D超）,.,56,.,57,五、彩超（C超）,实时二维血流成像技术信号分为两路：一路经放大处理后按回波强弱形成二维黑白解剖图象；