物流设施与机械设备-管道运输设施讲义

第一节管道运输概述1861年在美国宾夕法尼亚洲最初使用木制油槽从油矿把原油输送至聚油 塔，后改制以铁管代替。世界上第一条实用运输管道，是美国于1957年在西弗吉尼亚州建成的水 力输煤管道，全长110公里，管道直径254毫米，每年运输100万吨煤。2第一节管道运输概述2007年，中国已建油气管道的总长度约6万千米， 其中原油管道1.7万千米，成品油管道1.2万千米， 天然气管道3.1万千米。中国已逐渐形成了跨区域的油气管网供应格局。 随着中国石油企业“走出去”战略的实施，中国石油企业在海外的合作区块和油气产量不断增加，海外份额油田或合作区块的外输原油管道也得到

了发展。4第一节管道运输概述世界管道物流运输的发展现状³

采用管道运输和分送固、液、气体的构想已经有几百年的历史了，现有的城市自来水、暖气、煤气、石油和天然气输送管道、排污管道可以看作管道物流的原始形式。³

目前固体货物的输送管道正在兴起，这类管道物流运输形式可分为气力输送管道、浆体输送管道、囊体运输管道。5第一节管道运输概述中国—俄罗斯—日本 石油管道之争6第一节管道运输概述中国—俄罗斯—日本 石油管道之争78第一节管道运输概述³

气力输送管道在20世纪，开始通过管道采用气力或水力的方法来运输颗粒状的大批量货物，气力管道输送是利用气体为传输介质，通过气体的高速流动来携带颗粒状或粉末状的物质。可输送的物质种类通常有煤炭和其它矿物、水泥、谷物、粉煤灰以及其它固体废物等等。³

第一个气力管道输送系统是1853年在英国伦敦建立的城市管道邮政系统；随后，在1865年，由Siemens

&

Halske

Company在柏林建立了德国第一个管道邮政网，管道直径为65mm，该系统在其全盛时期的管道总长度为297km，使用达100余年，在西柏林该系统一直运行到1971年，在东柏林直到1981才停止使用。³

近年来，管道气力输送开拓了一个新的应用领域——管道废物输送，在欧洲和日本的许多大型建筑系统，都装备了这种自动化的垃圾处理管道，位于美国奥兰多的迪斯尼世界乐园也采用了这种气力管道系统，用于搜

集所产生的垃圾。9第一节管道运输概述³

在管道气力输送中，最重要的是吹动固体颗粒需要较高的气流速度，特别是固体颗粒直径或密度较大时就更是如此。在气力输送中，管道的磨损和能量消耗也是较高的。因此，管道气力输送的经济、实用的输送距离通常是很短的，一般不超过1km。在特殊情况下，如美国在建造胡佛大坝和大古力水坝时，就采用了大约2km长的气力管道来输送水泥，这是相当长的气力输送管道。气力输送管道多见于港口、车站、码头和大型工厂等，用于装卸大批量的货物。美国土木工程师学会(ASCE)在报告中预测：在21世纪，废物的管道气力输送系统将成为许多建筑物(包括家庭、医院、公寓和办公场所等)常规管道系统的一部分，可取代卡车，将垃圾通过管道直接输送到处理厂。这种新型的垃圾输送方法有望成为一个快速增长的产业。10第一节管道运输概述³

浆体输送管道浆体输送是将颗粒状的固体物质与液体输送介质混合，采用泵送的方法运输，并在目的地将其分离出来。输送介质通常采用清水。浆体管道一般可分为两种类型，即粗颗粒浆体管道和细颗粒浆体管

道，前者借助于液体的紊流使得较粗的固体颗粒在浆体中成悬浮状态并

通过管道进行输送，而后者输送的较细颗粒一般为粉末状，有时可均匀

悬浮于浆体中。和气力输送类似，粗颗粒浆体管道的能耗和对管道的磨

损都较大，通常只适用于特殊材料(如卵石或混凝土)的短距离输送；而细颗粒浆体管道则相反，由于能耗低、磨损小，在运输距离超过100km时，其经济性也比较好。³

如美国的Black

Mesa煤浆输送管道总长438km，管道直径为456mm，每年从亚利桑那州的一个煤矿运输460万吨的煤到内华达州的一个发电厂，该管道系统从1970年一直成功地运行到现在。第一节管道运输概述³

美国土木工程师学会预测，这种方法将来可应用于从自来水厂或污水处理厂向污泥处理厂或污泥填埋场输送污泥，这方面的应用虽然目前还没有，但将来可能会变得非常普遍。1112第一节管道运输概述³

囊体运输管道囊体运输管道又可分为气力囊体运输管道(PCP)和水力囊体运输管道(HCP)两类。PCP利用空气作为驱动介质，囊状体作为货物的运载工具。由于空

气远比水轻，囊体不可能悬浮在管道中，为了在大直径管道中运输较重的货物，必须采用带轮的运输囊体。PCP系统中的囊体运行速度(10m／s)远高于HCP系统(2m／s)，所以，PCP系统更适合于需要快速输送的货物(如邮件或包裹、新鲜的蔬菜、水果等)；而HCP系统在运输成本上则比PCP系统更有竞争力，适合于输送如固体废物等不需要即时运输的大批量货物。13第一节管道运输概述³

大部分气力管道系统是在19世纪的下半叶到20世纪的上半叶兴建并投入运行的，这里值得一提的是20世纪60年代初德国汉堡的大直径管道邮政系统，其管道直径为450mm，由于运输工具的尺寸和重量较大，其下部

安装有滚轮，运输速度为36km／h。从技术上来看，该系统运行一直非常良好，但是由于该系统的时代性，终于在1976年经历了16年之后由于经济原因而关闭。³

英国伦敦在1927年建成了一个被称为“Mail

Rail”的地下运输系统，用于在伦敦市区的邮局之间进行邮件传送，该系统至今仍在运行之中；另外，在伦敦还有一条新的自动化地下管道运输系统，管道的内径为2.74m，每辆运输车的运输能力为1吨，行驶速度可达60km／h

。14第一节管道运输概述管道运输的特点管道运输具有以下特点³

运量大。一条输油管线可以源源不断地完成输送任务。根据其管径的大小不同，其每年的运输量可达数百万吨到几千万吨，甚至超过亿吨。一条管径为720毫米的管道就可以每年运送易凝高黏原油2000多万吨，一条管径l200毫米的原油管道年运输量可达1亿吨

。³

占地少。运输管道通常埋于地下，其占用的土地很少；运输系统的建设实践证明，运输管道埋藏于地下的部分占管道总长度的95%以上，因而对于土地的永久性占用很少，分别仅为公路的3%，铁路的10%左右，在交通运输规划系统中，优先考虑管道运输方案，对于节约土地资源，意义重大。15第一节管道运输概述管道运输的特点管道运输具有以下特点³

管道运输建设周期短、费用低。国内外交通运输系统建设的大量实践证明，管道运输系统的建设周期与相同运量的铁路建设周期相比，一般来说要短1/3以上。历史上，我国建设大庆至秦皇岛全长1，152公里的输油管道，仅用了23个月的时间，而若要建设一条同样运输量的铁路，至少需要3年时间，新疆至上海市的全长4,200公里天然气运输管道，预期建设周期不会超过2年，但是如果新建同样运量的铁路专线，建设周期在3年以上，特别是地质地貌条件和气候条件相对较差，大规模修建铁路难度将更大，周期将更长，统计资料表明，管道建设费用比铁路低60%左右。第一节管道运输概述管道运输的特点³

天然气管道输送与其液化船运(LNG)的比较。²

以输送300m3/a(立方米/年)的天然气为例，如建设6,000公里管道投资约120亿美元；而建设相同规模(2,000万吨)LNG厂的投资则需200亿美元以上；另外，需要容量为12.5万立方米的LNG船约20艘，一艘12.5万立方米的LNG船造价在2亿美元以上，总的造船费约40亿美元。仅在投资上，采用LNG就大大高于管道。³

管道运输安全可靠、连续性强。由于石油天然气易燃、易爆、易挥发、易泄露，采用管道运输方式，既安全，又可以大大减少挥发损耗，同时由于泄露导致的对空气、水和土壤污染也可大大减少，也就是说，管道运输能较好地满足运输工程的绿色化要求，此外，由于管道基本埋藏于地下，其运输过程恶劣多变的气候条件影响小，可以确保运输系统长期稳定地运行。1617第一节管道运输概述管道运输的特点³

管道运输耗能少、成本低、效益好。发达国家采用管道运输石油，每吨千米的能耗不足铁路的1/7，在大量运输时的运输成本与水运接近，因此在无水条件下，采用管道运输是一种最为节能的运输方式。管道运输是

一种连续工程，运输系统不存在空载行程，因而系统的运输效率高，理

论分析和实践经验已证明，管道口径越大，运输距离越远，运输量越大，运输成本就越低，以运输石油为例，管道运输、水路运输、铁路运输的

运输成本之比为1:1:1.7。第一节管道运输概述管道运输的特点³

灵活性差。管道运输不如其他运输方式（如汽车运输）灵活，除承运的货物比较单一外，它也不容随便扩展管线。实现“门到门”的运输服务，对一般用户来说，管道运输常常要与铁路运输或汽车运输、水路运输配

合才能完成全程输送。此外由于运输量明显不足时，运输成本会显著地

增大。18第二节管道运输设施一、输油管道设施输油管道由管道线路工程、管道站库工程和管道附属工程三部分组成。³

管道线路工程是用管子、管件、阀门等连接管道起点站、中间站和终点站，构成管道运输线路的工程。是管道工程的主体部分。1920第二节管道运输设施³

一、输油管道设施³

包括：²

①管道本体工程。即由管子、管件组焊成整体的工程。²

②管道防护结构工程。包括管道内、外壁防腐，管道保温层等工程。管道防腐的通用方法是涂层防腐加阴极保护。²

③管道穿跨越工程。包括穿越铁路、公路的工程，穿跨越河流、峡谷的工程，穿山隧道工程，穿越不良地质地段的工程等。21第二节管道运输设施³

一、输油管道设施³

包括：²

④线路附属工程。包括支线、预留线的管道阀门设施、紧急截断阀门装置、管道排气或排液设施、管道线路检测仪表、线路保护和稳管

构筑物、地面架设管道的支承结构、线路标志等工程。管道线路工

程的建设程序是先进行路由选择，即确定管道由起点至终点的基本

走向，也就是确定管道的平面位置；然后进行地质、水文勘察和地

形测量等工作，在此基础上进行线路设计；按设计进行施工。埋地

管道的施工程序为线路开拓、管材预加工（通常包括将两根管子焊

接成一根管子，管材除锈，涂敷防腐层）、挖沟、运管和布管、弯

管和组装、焊接、质量检验、试压、下沟、回填、恢复地貌、设置

标志（如里程桩、埋设位置标志、穿跨越标志、航空巡视标志等）。第二节管道运输设施³

一、输油管道设施站库工程是沿管道线路建设站库的工程。站库按管道输送的介质和作用分为输油站和输气站；按所处位置分为起点站(首站)、中间站和终点站(末站)。各种站库工程各有其特点，但一般站库工程包括管道动力系统工程，监控系统工程，通信系统工程，水源和给排水系统工程，消防系

统工程，油气储存、加压、加热、计量、收发装卸、工艺辅助等系统的

工艺系统工程，以及防雷和排除静电设施、管道防护设施、维修设施、

生活用建筑、土石方平整、站内道路等工程。22第二节管道运输设施³

一、输油管道设施管道附属工程主要包括沿管道线路修建的通信线路工程、供电线路工程、道路工程等。此外，还有建设管理机构、维修机构和生活设施等工程。有的管道还有专用的燃料供应系统工程。在永冻土地区，还须有平行于管道的供冷系统工程，以使永冻土不解冻。23第二节管道运输设施³

一、输油管道设施长距离输油管道由输油站与线路两大部分组成。输油站的主要功能是给油品加压、加热。管道起点的输油站称首站，其任务是接收来自油田、炼油厂或港口的油品并经计量后输向下一站。

输送过程中由于摩擦、地形高差等原因，油品压力不断下降，因此在长

距离管道中途需要设置中间输油泵站，给油品增压。对于加热输送的管

道，油品在输送过程中温度逐渐下降，需要有中间加热站给油品升温。

输油泵站与加热站设在一起的称热泵站。管道中点的输油站称末站，其

任务是接收管道来油，向炼油厂或铁路、水路转运。末站设有较多的油

罐，以及用于油品交接的较准确的计量系统。2425第二节管道运输设施³

一、输油管道设施长距离管道的线路部分包括管道本身，沿线阀室，通过河流、公路、山谷的穿（跨）越构筑物，阴极保护设施，通讯与自控线路等。长距离输

油管道由钢管焊接而成，一般采用埋地敷设。为防止土壤对钢管的腐蚀，管外都包有防腐绝缘层，并采用电法保护措施。长距离输油管道上每隔

一定距离设有截断阀室，大型穿（跨）越构筑物两端也有，其作用是一

旦发生事故可以及时截断管内油品，防止事故扩大并便于抢修。通讯系

统是长距离输油管道的重要设施，用于全线生产调度及系统监控信息的

传输，通讯方式包括微波、光纤与卫星通讯等。第二节管道运输设施³

一、输油管道设施1—井场；2—输油站；3—来自油田的输油管；4—首站罐区和泵房；5—全线调度中心；6—清管器发放室；7—首站锅炉房；8—微波通讯塔；9—线路阀室；10—维修人员住所；11—中间输油站；12—穿越铁路；13—穿越河流；14—跨越工程；15—车站；16—炼厂；17—火车装油线桥；18—油轮码头。2627第二节管道运输设施³

二、浆体管道输送设施优点：³

基建投资少、建设周期短、建设速度快；³

能耗小、运营费低、运输成本低³

受地形限制小、易于克服自然地形障碍；³

连续运输，无空载回程要求和冻结现象³

安全可靠、作业率高、无停顿、无消耗³

不占耕地、受气候影响小、无污染、不破坏生态环境³

坑内采掘、兼排地下水、经济³

减少工程量、管理人员、辅助设施³

易于实现自动控制，便于维护管理第二节管道运输设施³

二、浆体管道输送设施缺点：³

输送物品单一³

只能定向定点定量输送³

对物料敏感性强，应变能力低³

耗水量大。28第二节管道运输设施³

二、浆体管道输送设施29第二节管道运输设施³

二、浆体管道输送设施30第二节管道运输设施³

二、浆体管道输送设施3132第二节管道运输设施³

三、特种物料管道³

1、膏体管道运输²

将固体物料制备成高浓度浆体，进行经济传输。³

固体粒状物料与流体直接接触的输送，虽然有许多优点，但也存在许多不足。²

不适用于那些接触输送液体会发生变质的物料的输送。²

输送的物料粒度受到一定限制。²

管道线路一旦发生故障，就会导致全系统停运。²

要有足够的水源。²

不适用于脱水费用大的物料。33第二节管道运输设施³

三、特种物料管道³

2、密封容器的管道运输³

密封容器输送的特点³

密封容器输送扩展了管道输送固体物料的适用范围。它的主要特点是:²

无需破碎筛分系统调整物料粒度，能输送密度和粒度较大的物料。²

粉状物料在输送过程中不会发生磨损和变质。²

能输送粘着性强的物料。²

对管道的磨损和腐蚀少。²

要有返送空容器的管道(输送成型物料时例外)。第二节管道运输设施³

管道输送密封容器分类3435第三节管道的维护与管理³

管道设备的维护

³

1、管道防腐技术²

选用耐蚀材料（聚氯乙烯管、含钼和含钛合金钢管）²

在输送介质中加缓蚀剂²

管内外壁采用防腐绝缘层²

采用加阴极保护法普通采用的经济可行方法绝缘层+阴极保护36第三节管道的维护与管理³

2、管道清洁技术²

物理清洗法高压水射流清洗、机械法清洗、PIG清洗、 喷砂清洗、电子跟踪式清洗、爆炸清洗法²

化学清洗法向管内注入含化学试剂的清洗液，与污垢进行化学反应，然后用水或蒸汽吹洗干净。可在清洗剂中加入缓蚀剂、钝化剂和磷化剂，提高防腐能力。²

物理和化学清洗法物理清洗与化学清洗法相结合37第三节管道的维护与管理第3讲

医学超声成像技南方医术科术大学汇报人姓名主要内容超声成像基本原理——超声回波法医学超声设备的分类超声诊断仪的主要参数7/23/2023医学超声仪器原理讲义39Part

.01超声成像基本原理——超声回波法超声回波法把几兆赫至几十兆赫的高频声脉冲发射到生物体内，再接收反射波（回波），这种方法称为超声脉冲回波法。脉冲宽度：几微秒脉冲间隔：几百微秒（接收放大器处理回波的时间）脉冲回波法最早较早是应用于雷达和声纳。回波时间t、探测距离L的关系，c为声速7/23/2023医学超声仪器原理讲义417/23/2023医学超声仪器原理讲义427/23/2023医学超声仪器原理讲义43超声回医学波超声仪器法原理讲示义

意图7/23/202344仪器基本框图发射通道：时钟电路（同步脉冲发生器）、发射器（高频脉冲发生器）、换能器（探头）接收通道：接收换能器、射频放大器（RFA）、7/2检3/2023

波及抑制电路、视频医学超声放仪器原大理讲义器（UFA）45Part

.022医学超声设备的分类A型超声A型超声诊断仪因其回声显示采用幅度调制

(Amplitude

Modulation)而得名。A型显示是超声诊断仪最基本的一种显示方式，即在阴极射线管(CRT)荧光屏上，以横坐标代表被探测物体的深度，纵坐标代表回波脉冲的幅度，故由探头(换能器)定点发射获得回波所在的位置可测得人体脏器的厚度、病灶在人体组织中的深度以及病灶的大小。根据回波的其他一些特征，如波幅和波密度等，7/2还3/2023

可在一定程度上对病医学超声灶仪器原进理讲义行定性分析。477/23/2023医学超声仪器原理讲义48由于A型显示的回波图，只能反映局部组织的回波信息，不能获得在临床诊断上需要

的解剖图形，且诊断的准确性与操作医师

的识图经验关系很大，因此其应用价值已

渐见低落，即使在国内，A型超声诊断仪也很少生产和使用了。7/23/2023医学超声仪器原理讲义49M型超声7/23/2023医学超声仪器原理讲义50M型超声成像诊断仪适用于对运动脏器，如心脏的探查。由于其显示的影像是由运动回波信号对显示器扫描线实行辉度调制，并按时间顺序展开而获得一维空间多点运动时序（motion-time）图，故称之为M型超声成像诊断仪，其所得的图像也叫做超声心动图。7/23/2023医学超声仪器原理讲义517/23/2023医学超声仪器原理讲义52M型超声诊断仪发射和接收工作原理与A型有些相似，不同的是其显示方式。对于运动脏器，由于各界面反射回波的位置及信号大小是随时间而变化的，如果仍用幅度调制的A型显示方式进行显示，所显示波形会随时间而改变，得不到稳定的波形图。因此，M型超声诊断仪采用辉度调制的方法，使深度方向所有界面反射回波用亮点形式在显示器垂直扫描线上显示出来，随着脏器的运动，垂直扫描线上的各点将发生位置上的变动，定时地采样这些回波并使之按时间先后逐行在屏上显示出来。图中可以看出，由于脏器的运动变化，活动曲线的间隔亦随之发生变化，如果脏器中某一界面是537/2静3/2023

止的，活动曲线将变医学超声为仪器原水理讲义平直线。7/23/2023医学超声仪器原理讲义54M型超声诊断仪对人体中的运动脏器，如心脏、胎儿胎心、动脉血管等功能的检查具有优势，并可进行多种心功能参数的测量，如心脏瓣膜的运动速度、加速度等。但M型显示仍不能获得解剖图像，它不适用于对静态脏器的诊查。7/23/2023医学超声仪器原理讲义55B型超声7/23/2023医学超声仪器原理讲义56为了获得人体组织和脏器解剖影像，继A型超声诊断仪应用于临床之后，B型、P型、BP型、C型和F型超声成像仪又先后问世，由于它们的一个共同特点是实现了对人体组织和脏器的断层显示，通常将这类仪器称为超声断层扫描诊断仪。虽然B型超声成像诊断仪因其成像方式采用辉度调制(Brightness

Modulation)而得名，其影像所显

示的却是人体组织或脏器的二维超声断层图(或称

剖面图)，对于运动脏器，还可实现实时动态显示。7/23/2023医学超声仪器原理讲义577/23/2023医学超声仪器原理讲义58C型超声C型扫查，又称C型显示，“特定深度扫查”

(constant

depth

mode)。与B型扫查一样都是辉度调制的二维切面象显示方式，所不同的是B型扫查所获得的是超声波束扫查平面本身的切面象，即纵向切面象。可惜由于C型扫查的灵敏度较低，显象速度不易提高，使C型扫查技术的发展受到7/2限3/2023

制。医学超声仪器原理讲义

597/23/2023医学超声仪器原理讲义607/23/2023医学超声仪器原理讲义61D型超声D型超声成像诊断仪也即超声多普勒诊断仪，它是利用声学多普勒原理，对运动中的脏器和血液所反射回波的多普勒频移信号进行检测并处理，转换成声音、波形、色彩和辉度等信号，从而显示出人体内部器官的运动状态。超声多普勒诊断仪主要分为3种类型：即连续式超声多普勒(continuous

wave

doppler)成像诊断仪脉冲式超声多普勒(pulsed

wave

doppler)成像诊断仪实时二维彩色超声多普勒血流成像(color

doppler627/23/2023

flow

image)诊断仪。医学超声仪器原理讲义F型超声63F型扫查，又称F型显示。它与C型扫进原理上是相似的。区别仅在于：在扫查一幅图像的过程中，

C型扫查平面距探头的深度是不变的，而F型扫查面距探头的深度是一变量，不是一个常量。根据成像需要可作相应变动，从而可获得7/2斜3/2023

面、曲面的F型医图学超声仪像器原理讲义7/23/2023医学超声仪器原理讲义64P型超声7/23/2023医学超声仪器原理讲义65又称P型显示，它可视为一种持殊的B型显示，超声换能器置于圆周的中心，径向旋转扫查线与显示器上的径向扫描线作同步的旋转。主要适用于对肛门、直肠内肿瘤、食道癌及子宫颈癌的检查，亦可用于对尿道、膀胱的检查。P型超声诊断仪所使用的探头称为径向扫描探头，如尿道探头，直肠探头都属于径向扫描探头。扫

描时探头置于体腔内，如食道、胃或直肠等。7/23/2023医学超声仪器原理讲义667/23/2023医学超声仪器原理讲义67Part

.013超声诊断仪的主要参数主要参数7/23/2023医学超声仪器原理讲义69表征超声诊断仪性能的参数，从大的方面可分为三类，这就是：声系统参数图

像

特

性

参

数

电

气特性参数在众多的参数中，我们只讨论其中几个主要参数。声系统参数：声输出的强度、总功率等；

超声场的时频特性，如波型、持续时间、脉冲重复频率、脉冲形状、频率、脉冲带宽等；

声场分布特性，如换能器类型、波束形状、聚焦特性、景深等。7/23/2023医学超声仪器原理讲义70图像特性参数：分辨力；位置记录精度；深度测量精度；帧频；存贮器的容量；图像处理能力。7/23/2023医学超声仪器原理讲义71电气特性参数：灵敏度；增益及TGC指标；压缩特性及动态范围；显示器的动态范围；系统的带宽等。7/23/2023医学超声仪器原理讲义72Part

.02几个主要参数动态范围显示信号的最大水平与最小水平的比称为动态范围(Dynamic

Range,DR)，DR描述了信号幅度变化的大小，一般用分贝[dB]值表示。式中：Umax—信号最大值，Umin

—信号最小7/23/2值02374医学超声仪器原理讲义生物组织的声界面特性，组织吸收（超声衰减）特性及探测深度决定了信号的动态范围7/23/2023医学超声仪器原理讲义75因此动态范围DR通常由两个部分组成：声界面特性（声阻抗差）所确定的信号幅度变化（SDR）超声在组织传播过程中衰减所引起的信号幅度变化，超声传播衰减取决于组织特性（超声衰减系数

）与传播距离（L）由此超声回波总动态范围可写为：DR

=

2 L

+

SDR对动态范围的影响因素7/23/2023医学超声仪器原理讲义76超声在生物组织中传播所产生的全部回波；

超声发射功率、接受放大器的等效输入噪声；终端显示装置的动态范围；动态压缩方法时间增益控制——补偿传输衰减幅度增益控制——使有用信号相对压缩线形范围线性范围，一般指的是仪器中放大器线性范围，它给出放大器输入信号和输出信号之间成线性关系的区域。即Uo

=

KUi线性关系也用分贝值来表示式中：Umax—信号最大值，Umin

—信号最小值，可7/23/20见23线性放大器的线性医学范超声仪围器原理讲即义

是动态范围777/23/2023医学超声仪器原理讲义78当输出信号的最大幅度保持不变时，输入信号的线性范围将随着K值的减小而增大。7/23/2023医学超声仪器原理讲义79分辨率7/23/2023医学超声仪器原理讲义80分辨力指成像系统能分辨空间尺寸的能力，即能把两点区分开来的最短距离。超声显像仪的分辨力是衡量其质量好坏的最重要的指标，分辨力越高，越能显示出脏器的细小结构。7/23/2023医学超声仪器原理讲义81超声成像的分辨力有横向分辨力和纵向分辨力之分。前者是指垂直于超声脉冲束方向上的分辨力，后者是沿波束轴方向上的分辨力。这两种分辨力的大小差别很大，纵向分辨力总是优于横向分辨力。而且，垂直于波束轴的两个维上的横向分辨力也往往不同。影响横向分辨力和纵向分辨力的因素各不相同，7/23/2023医学超声仪器原理讲义82横向分辨力又称侧向分辨力，它表示区分处于声束轴垂直的平面上的两个物体的能力。超声波束直径尺寸直接影响横向分辨力，波束直径越细，能分辨的尺度越小，横向分辨力越高。7/23/2023医学超声仪器原理讲义83影响横向分辨率的因素显示荧光点尺寸的影响波束直径尺寸的影响

动态范围的影响7/23/2023医学超声仪器原理讲义847/23/2023医学超声仪器原理讲义857/23/2023医学超声仪器原理讲义86仪器的图像质量主要取决于横向分辨力。横向分辨力好，图像细腻，小结构就能显示清楚。横向分辨力主要由换能器的尺寸、形状、发射频率、聚焦等因素决定。当显示屏光点尺寸较大时，也会影响横向分辨力。此外，随着深度的增加，脉冲频谱中的各种频率成分的衰减情况也不同，这个因素也潜在地影响着横向分辨力。现代化的显像仪横向分辨力可优于2mm。7/23/2023医学超声仪器原理讲义87纵向分辨力又称轴向分辨力或距离分辨力，表示在声束轴线方向上对相邻两回声点的分辨力。纵向分辨力与发射超声频率有关，因为声波的纵向分辨力理论极限为声波的半波长。频率越高，波长越短。纵向分辨力与超声脉冲的持续时间有关，脉冲持续时间越短，即脉冲越窄，纵向分辨力越高。超声脉冲持续时间与发射电脉冲宽度及换能器阻7/2尼3/2023

有关。医学超声仪器原理讲义

88影响纵向分辨率的因素脉冲宽度的影响增益大小的影响7/23/2023医学超声仪器原理讲义897/23/2023医学超声仪器原理讲义907/23/2023医学超声仪器原理讲义91色散吸收对横向、纵向分辨率的影响7/23/2023医学超声仪器原理讲义92吸收与频率的关系——频率越高，吸收越强；频谱中心向低频偏移；波束变宽；前沿变坏；理想的情况下，工作频率越高，分辨率越高；生物组织的平均衰减系数接近1dB/cm·MHz；频率3MHz—深度20

cm—衰减60dB，94%频率10MHz—深度20

cm—衰减200dB，99.5%在大多数情况下，最佳工作频率就是超声波穿透深度不超过200个波长时就能达到被探测脏器的

那个频率；例如：频率为3MHz时，波长是0.51mm它能够像。7/2形3/2023

成102mm深处组织的医学良超声仪好器原理讲图义93带宽7/23/202394医学超声仪器原理讲义工作频率超声诊断仪的工作频率，根据两个方面因素作最佳的选择。首先，从分辨力的角度说，增高频率，可以改善分辨力。频率越高，波长越短，则波束的指向性越好（近场距离大，而发散角小），横向和纵向分辨力都能提高。其次，从穿透深度的角度来看，工作频率越高，则衰减成正比地增加，必然使探测深度减小。若7/2要3/2023

求较大的穿透深度，医学超声就仪器原得理讲义取较低的工作频率。95因此，在设计中不得不在工作深度与频率之间取合理的折衷。比如眼科应用中，所要求深度小，可以用高频率以提高分辨力，一般用10MHz。而

要穿透较大深度（如腹腔）时，则只能取较低工作频率。通用B型超声诊断仪的工作频率一般在

3.5MHz，有些诊断仪配有多种不同频率的的需要。7/2探3/2023

头以满足不同检医查学超声仪深器原理讲度义96常用超声诊断仪的超声频率；动态范围分辨率(波长mm)频率(MHz)10dB1.520dB2.530dB3.010.253.754.52.50.91.51.850.450.750.910学0.2750.3750.45作用距离（穿透深度）指仪器发射的超声波束可以穿透并能显示出回声图像的被测介质深度。超声医学成像系统的作用距离，通常要满足处于相当深度上的各种器官的成像需要，如腹部成像就需要有20cm的工作距离，而用于眼球的深度为

10cm。影响作用距离的主要因素是脉冲信号在传播途中的衰减，这是由于组织的吸收、反射、折射、散射等原因引起的。7/23/2023

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98要提高仪器的探测深度，有三个方面的途径。

降低工作频率。但降低工作频率，则分辨力也随之降低，这是一个限制。

提高接收机的灵敏度和扩大动态范围，使能接收较远距离的微弱的反射信号，但这要受到换能器噪声的限制，信噪比极限对诊断超声的最大穿透深度上的限制为300个波长左右。

加大发射功率，使远距离的微小声阻抗差也能产生较强反射，从而使更远距离的病灶也能被探测到，但要考虑安全剂量的限制。7/23/2023

考虑到各方面的指医标学超声，仪器