ZB C41008-1986 医用超声诊断仪的脉冲声强测量方法.pdf

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1、中华人民共和国专业标准医用超声诊断仪的脉冲声强测量方法Meth叫sof measurh唱thepulse acoustlc pre皿町eofu1 trasonlc dlagnostlc equlpment for medlcal use Z B C 41 008 -8 6 本标准适用于1.25 - 6. 3MHz频率范围内民用超声诊断仪的空间峰值时间峰值声强、空间峰值时间平均声强和空间平均时间半均声强的测量。测量范围为0-2xl0W/m.本标准规定的方法对于聚焦的和非聚焦的换能器都适用。1 名词、术语1. 1 电缆端水听器灵敏度(end-of-cable sensitivity of a hy

2、drophone) 水听器的任何整体电缆或i主接器端的电压连接到规定的输入阻抗上与水听器移去时水听器原在位置的未扰动的自由场平面放瞬时声压的比值。符号zML ，单位:V/Pa。1. 2 声波束中心(soundheam centre) 通常是在垂直于波束铀的平面内的具有空间峰值声压的一点。1.3瞬时声压(instantan曲usacousti c pr臼sure)声场中特定点在特定时刻的压力减去环境静压力。符号zPg单位gPa。1. 4 波束横截面积(beamcr佣g-sectional a r国)在垂直于波束轴的平面内，脉冲声强在一个脉冲周期内对时间的积分(脉冲强度积分大于该面内脉冲强度积分最

3、大值的25%(- 6 dB)的区域面积。符号gAa单位:m2。1.5空间峰值时间峰值声压(spatialpeak temporal peak aust c pressure) 声场中或特定平面内瞬时声压绝对值的最大值。符号:P，脚，单位sPao 1. 6 空间峰值时间峰值声强(spatialpeak temporal peak austic intensi ty) 声场或特定平面内，时间峰值声强的最大值。符号:1，阴p, 单位:W/m。1.7空间峰值时间平均声强(spatialpeak缸mporalaverage intensity) 声场中或特定乎面内时间平均声强的最大值。符号:1叩.，单位

4、:W /m。1.8空间半均时间平均声强(spatialaverage temporal average austc ntensity) 在特定平面内或包含届声换能器(或超声换能器的一个阵元组的空间峰值时间峰值声压点的兰卡面内，对波束横截面积作空间平均的时间平均声强。符号:1 sala J单位:W /m. Z 测量原理本标准规定用一个已校准的兆赫频率范围的水昕器测量系统测量并记录医用超声诊断仪发射的声脉冲波形和空间分布及其重复频率，通过计算得到该仪器的空间峰值时间峰值声强、空间峰值时间、F均声强和空间平均时间平均声强。2. 1 空间峰值时间峰值声强的测量在超声诊断仪换能器的超声场中，选定三维直角

5、坐标系(X，Y，Z)的原点在发射换能器表面的J3r-i1心处，X铀为声束的中心铀，在其声压瞬时值达到最大的空间位置(Lp，0 , 0)安放兆赫频率范围的测量水听器，测得水听器的输出电压最大瞬时值UL (/ P, 0 , 0 , t p) ，用下式计算空间峰国家医药管理局1986- 09 -20发布1987 - 03 -01实施21k ZB C 41008-86 值时间峰值声强zI, p, p=ui (1 0 , 0 , 1,)/ (M l.Pc). . . ( 1 ) 式中2ML一一诊断仪的工作频率的电缆端水听器灵敏度，V / Pa, 一-纯水的密度，kg/m , c一一一纯水中的声速，m/

6、s, 1, 声场中声压幅值最大处与发射换能器的相距长度，m, t，一一声压波形中最大瞬时值出现的时刻，So 2.2空间峰值时间乎均声强的测量在示波器屏幕上拍照记录U,(/ 0 , 0 , 1)波形，用F式计算空间峰值时间平均声强I F -spra- MiPc 句，( AU ) r AU AU F ( 24 U FEEJ 式中zF一一声脉冲重复频率，HZJ 1，一二单个声脉冲起始的时刻，S, 1，一-单个声脉冲终止的时刻，S。2.3空间半均时间平均声强的测量用兆赫频率范围的测量水听器在X=1，平面内作二维扫锚的方法，获得各空间点处的水听器输出电压波形并在示波器屏幕上拍照记录，用下式计算空间平均时

7、间平均声强I.t. , U毛:4ffCf，:U巾，t)dtJdydz.(3) 式中:A-.在X= 1，处的波束横截面秧，m。2.3.1 对于矩形换能器，实行二维栅格扫描J JCf: :u l. (1，川l)ddydZ N Q 叫I.y.zL L L U l. (1川句，n.z，qAt). (4) I III 1f =1 式中sAr一一电压平方函数Ul.(lp，y，z , t)时间积分时的时间取佯间隔，S, Q一电压平方函数UW川t)时间积分时的时间取样点数，Q =气P. y , .z一一才女别为在y方向与z方il扫恼的取样的步距长度，m , M , N-一-分别为在X=1，处波束横截面内y方向

8、与z方向扫锚的取样点的数目。2.3.2 对于圆形换能器，实行n欠(1)4)直径方向的扫描J JCf, U 1.2JZ向一一了一JLLLUI(l川.r，q.l)|K i+?毡，叫2E U2仙，0 , q , t). (5) ., 式中zr一一记卢束中心到每个扫描场点的距离，通常波束中心选在y、z坐标系统的原点，则，=(y+z)飞m，.r一一直径方向扫饰的步距，m , K一-一直径方向扫描的步数，K=虹兰兰, 259 ZB C 41008-86 R1j，R2j一一第li欠直径方向扫描中从波束中心分别到脉冲强度积分下降6dB的两点的距离，m , Rj一-RI)和R1中的大者，对称时RI R川Rlj，

9、m. F一一扫描直径的圆心角，rado s 测量系统3. 1 测量系统的组成测量系统由已校准的兆赫频率范围的测量水听器、具有三维六个自由度的坐标系统的水槽、示波器和照相机组成。装置的安排如图1或图2所示。超F当诊断仪国声语断仪被刷珍断仪换能器3.2测量仪器被刷惨断仪拽能器, z y Z、植串l也相量水僧1晴倾多君主承台图1垂直安装方式的测量装置示意图z , 。y j，擅器z 南声ffil量，1(1-3) -4，1。辅助换能器应能围绕过其声辐射面中心的重线(z轴)旋转+180 c 0 水槽中应贴敷消声尖劈，保证声场具备良好的自由场条件或寄放自由场条件。测量条件和测量前的准备与标准正文中4条和5.

10、1款规定相同。A.2.3.2 旋转辅助换能器，记录电缆端水听器输出电压UL (们与所在的发射角。(ep辅助换能器高束中心铀与X铀的夹角测定的数据用T式归一化为指向性函数3:! I j ZB C 41008一D 91三UL(IJ)/UL(O). . . (A 4 ) 式中，UL(O)-7)si n (IJ, ) J J Z DJEBm . (A 6 ) 式!f1:n一-8从在变化范围内泌试点数，!P角度军事分数$265 ZBC41008一，一一测试点的序数。如果辅助换能器的指向性的胁性不够理想，则应绕x轴以步进角?也转辅助换能器。在每次旋转?角后测量一次指向性函数。对每个指向性函数进行两次式(A

11、6)的识分，将求得的2m个积分值取算术乎均值代人式(A5)即可得到R.，一般m大于等于4。辅助换能器指向性的对称性由式(A6)在0-与0-( 积分值的百分差来确定由圆柱对称牲假设引人的误差度。A.3.2 把测量得到的W，1 , U L , R，以及温度，时水的p、C值代人式(A3)求得在该辅助换能器的坦声场频率下，待校水听器的电缆端水听器灵敏度。A.3.3 对每种不同频率的辅助换能器，重复上述计算，最后得到水听器的电缆端的频响曲线。266 Z B C 41 008 -8 6 附录B医用超声诊断仪的脉冲声强测量方法的误差估计(参考件)本标准规定的测量方法其测量误差由下述因素构成，分析估计如下zB

12、 .1 在薄膜水听器的校准中的误差估计g辅助换能器的总声功率测量误差B (士10%)辅助换能器在校准中的安装误差. (+ 5 %) 水听器的安装定位误差A ( + 5 %) 辅助换能器指向性函数描绘记录和积分误差D(+10%) 由于假定波束指向性对称引人的误差 (士7%) 水听器尺寸大于水中的声波波长时引人的误差H(+10%) 71听器灵敏度校准的误差为M= (al.+is+j+i+b+占=20%B .2 在医用超声诊断仪的脉冲声强测量中的误差估计示波器的校准精度和由波形读出峰值电庄的误差v(+ 3 %) 水昕器定位与波形时间积分误差。TI(士12%)水听器时间稳定性引人的误差.b (+ 12

13、%) 水听器声压响应的非线性极限与声压线性的标准偏差引人的误差lim (+ 15%) 水听器位于离铀位置波形形状变化产生的误差w. (+ 8 %) 被测声束的描绘与对称性假设引人的误差bp (+ 7 %) 水听器的频率响应范围有限引人的误差句土16%)空间峰值时间峰值声强测量的误差5 J)t p :;: (L+jsab+:m+。;片=30% 空间峰值时间平均声强测量的误差IlPl a = (品+l+itab+nm+;专=32%空间半均时间平均声强测量的误差Slt= (Lep+叶，+3s+tp+v专=37% 附加说明z本标准由全国医用电器标准化技术委员会提出，由上海医疗器械研究所归口。本标准由上海交通大学负责起草。本标准主要起草人寿文德。267