超声波在不同介质中的传输特性分析(2)

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国内应用的超声技术和生产力紧密结合，注重经济效益而缺少先进的理论研究。超声技术的应用主要体现在成像技术方面，其与医学相结合，从最早期超声诊断技术到目前比较先进的超声多普勒成像技术、三维成像技术和谐波成像技术的发展历程来看，超声诊断技术的发展方向是为了提高超生成像的图像质量，以便能够更加准确的反映疾病的相关信息；国内近两年提出的研究方向是超声分子，通过将目的分子特异性抗体或配体连接到声学造影剂表面构筑靶向声学造影剂，使声学造影剂主动结合到靶区，进行特异性的超声分子成像，体现出从大体形态学向微观形态学、生物代谢、基因成像等方面发展的重要动向，代表了超声影像技术的发展方向是超声影像学从非特异性物理显像向特异性靶分子成像的转变的标志。[4]与国外相比，超声波技术的发展和应用还有很大差距，主要表现在理论基础和设备的精确度。

超声波在通过介质时会发生衰变，不同的材料中衰变特性一般不同，研究其衰变特性不仅有助于我们更好的了解超声波，而且随着对超声波的理论研究的增加，超声技术会有更广泛的实际应用。特别是在超声成像方面，对超声波衰变特性的研究可以辅助信号处理技术优化相关算法，使超声成像的结果更加精确，图像更加清晰。超声成像技术是医学影像技术的研究重要部分。本实验重点采用与人体体液相似的NaCl溶液作为实验对象进行实验，可以利用不同类组织间的声阻抗造成的声波反射、散射来进行超声成像，进一步识别各个软组织与器官的形态，更好的了解组织器官的性质，这在临床上对疾病的诊断是非常有意义的。

2. 超声波衰减特性测量原理

2.1实验原理

超声波在理想的介质中，衰减仅来自于声波的扩散。随着超声波传播距离的增加，单位面积内超声波逐渐衰减。但是在现实中大部分的衰减来自于流体介质中有悬浮颗粒使超声波发生散射和震动引起的能量的吸收，两者的影响因素都在物质本身，主要是物质组成分子的间隙和物质的密度。超声成像仪器在医学临床上已经得到了广泛的应用.。但是，随着医用物理系的发展特别是衰减特性方面的研究的加深，超声成像技术远还没有到达尽头, 还有许多问题有待去解决。

按显示方式、原理、接收方式和耦合型式的不同，超声波检测有不同的分类方式。通常脉冲法显示方式有 A、 B、 C型；按声波的种类来区分有连续波和脉冲波；脉冲波包括穿透法和回波法。本文超生成像系统采用 A型的脉冲穿透法 ,主要包括两个相对的超声换能器来完成超声波的发射、接收工作。换能器被安装在一个旋转架上，采集各个角度下边缘位置，实验过程中由单片机主动生成数据文件，最后由成像程序调用此数据文件在计算机软件的辅助下生成图像，就可以得到被探测对象各断面参数分布图像。

实验仪器采用的是FB219A超声成像演示仪。超声成像实验仪器是整个CT实验的中心，它通过发射电路和接收电路与石英晶体换能器相连。由于晶体表面的压电效应，使它可以把机械波与振荡电路所产生的连续脉冲进行转换。在发射端，电路中的高频方波信号加在压电晶体上，由于逆压电效应，晶体表面会产生相应的机械振动，带动空气或者水随着振动，形成超声波；在接收端，由于压电效应，可以把机械振动波转换成电信号。因为选用了优质的换能器，保证发射的超声波的波束非常窄，方向性好，因此其测量精度可达毫米的数量级。

在实验中，我们需要换能器在电压跃变时的位置信息，这就需要把位置信息转换成可供单片机处理的电信号，仪器中采用一个专门同步机构，使滑块与分压电路相连，当滑块移动的同时滑动触点相对于滑动变阻器同步移动，对应的分压比也同步发生变化，从而获得与位置信息相应的电压信号。在滑杆行进过程中，当信号幅度发生跃变时单片机采集到该位置对应的电压信号，然后由定标程序将电压数值大小再还原为位置信息。