医学物理学第五章机械波－声波.ppt

1、1,第五节 声波(sound wave),声波(sound wave) ：频率在20HZ2万HZ之间能引起人的听觉反应的机械纵波。,超声波(ultrasonic wave):频率高于2万HZ的机械波 次声波(infrasonic wave):频率低于20HZ的机械波,2,1. 声压P（sonic pressure) ：媒质中任一点的压强P与无声波通过时的压强P0 之差 P=PP0 。,声波方程若为：,可以证明:,一、声压和声强 声波是纵波，能引起媒质的密度、压强发生周期性改变.,其中 Pm = u A 为声压幅值，又称声幅。,3,2. 声阻抗Z （acoustic impedance) 声压幅

2、值Pm与媒质质点振动速度的幅值Vm 之比称为声阻抗。,单位为：Kgm-2S-1,4,Z是描述媒质声学特性的重要物理量, 下表是几种媒质的声速和声阻抗：,3、声强I(sound intensity)：,5,声波在两种不同声阻抗的媒质界面会发生反射和折射。,强度反射系数：,反射波声强,入射波声强,垂直入射时:,当两种媒质阻抗相差较大时，反射强，透射弱。声阻抗相近时，透射强，反射弱。,6,二、听觉域（auditory region）,1. 听阈(闻阈)(threshold of hearing): 人耳能听到的最低声强称为最低可闻声强或听阈。,等响曲线,2.听阈曲线： 不同频率的听阈值所连成的曲线称

3、为听阈曲线。,f=100HZ的声波:闻阈为10-8W/m2 f=1000HZ的声波:闻阈为10-12W/m2,7,纯音的听觉区域和等响曲线,痛阈曲线,听阈曲线,返回,听觉区域1,听觉区域,8,等响曲线,3.痛阈（threshold of feeling): 人耳所能忍受的最大的声强，称为痛阈。 f=1000HZ的声波: 痛阈为1W/m2 4.痛阈曲线: 不同频率的痛阈值连成的线称为痛阈曲线。,5.听觉区域（auditory region）：,由听阈曲线、痛阈曲线、20HZ 、2万HZ 所围成的区域称为听觉区域。,9,听觉区域,在听觉区域中，1000Hz的声强从10-12 w/m2到 1 w/m

4、2 皆可被听到，强度增加1012倍，但人耳感觉的响度仅增加120倍，平均而言：,强度每增加10倍，响度仅增加1倍。 为此引入声强级的概念：,10,三、声强级和响度级,如声强为 I，则其声强级L为：,其中I0是标准参考声强 ：I0 = 1012 W/ ，1000HZ的听阈值。,声强级,1、声强级： 在声学上常用对数标度来表示强度的等级,称为声强级，单位为: 贝尔（B）及分贝尔（dB）。,11,例：一马达声强为105W/m2，其声强级为多少？若两台同时开动，声强级又为多少？,声强级,L1= 10 Log10-5/10-12 =10 Log107 = 70（dB） L2= 10 Log210-5/1

5、0-12 =10 Log2107 = 10 Log2 + 10 Log107 =100.301 + 70 = 73（dB）,12,2、响度级和等响曲线：,（1）响度loudness：人耳对声波强弱的主观感受。 （2）响度级loudness level：响度强弱的数量等级。其数值定义为频率为1000HZ纯音的声强级具有相同的量值。 单位：phon（方）,响度级,（3）等响曲线： 响度级相同点连成的曲线，称为等响曲线。,13,响度级,返回响度级,听觉区域4,14,1. 同一介质中两声波声强级之差为20dB，则它们的声强之比为:,15,2. 两个音叉在空气中产生同振幅的声波，频率各为512Hz和25

6、6Hz，二者声强之比为:,16,3. 有一声音与频率为1000Hz,声强级为50dB的纯音等响,则此声音的响度级为:,17,声强为10-9w/m2，频率为300Hz的声波与声强为10-10w/m2的1000Hz的纯音等响，则该300Hz声波的声强级为 ；响度级为 。,18,对1000Hz的纯音，人耳可闻的最低声强为10-12W/m2，其声强级为( );响度级为( ).,对100Hz的纯音，人耳可闻的最低声强为10-8W/m2，其响度级为( ).,0dB,0方,0方,19,本章习题5-5、5-6、5-7、5-11,20,第六节 多普勒效应,一、多普勒效应 超声多普勒血流仪（P71） （自主学习）

7、,21,超声波成像,1. 回波成像：回声成像,A型显示：幅度型显示,B型显示：亮度型显示,2. 脉冲回波测距原理：,渡越时间t：从发射超声到接收界面反射回波的时间。,界面深度：,定标：取C =1540 m /s , t = 13 s,1cm 组织厚度,回声强弱：,.,.,22,超 声 成 像 显示方式,23,A超（Amplitude modulation）,一维成像,纵轴：显示反射波的强度， 幅度越大回波越强。,横轴：显示声波传播的时 间，相当于深度。,显示方式：幅度调制型显示,正常肝脏波形,肝癌波形,24,B mode 型 Brightness mode,回声以光点显示,二维空间展开,成为断面图像。,25,显示方式：亮度型显示（同B型）,运动显示：深度时间曲线表示反射界面的运动情况,为表示运动情况，在示波器水平偏转板上加慢扫描电压，使光点沿水