1、中华人民共和国专业标准单元脉冲回波超声换能器一般技术要求和测量方法Element pulse-echo ultrasonic仕ansducerGeneral specifications and measuring method ZBC41010 88 本标准适用于压电型发收兼用的单元脉冲回波超声换能器，其有效辐射面的直径不大于30 mm，工作频率范围为110MHz. 1 名词术语本标准中所用的量和单位的名称、符号等均参照有关国家标准GB31003102-86 ，GB3238-82S + C b (28C十Ct-rI)Th (28，C牛c式中，1一水槽长度，m;S，叫一被测换能器至靶或水听器问
2、距离，m;c一吁水中声邃，由/句一一脉冲宽度，sgb一水槽宽度，ffi;h一水槽离!墅，m，T R 4 S, 5 JJ.方法愿l5. 1 频率待性和核对脉冲.00泼灵敏度级的浓重方法-5. 1. 1 按图2连接各测锺单元装置，T . ( 1 ) b 日4主8u 5. 1. 2 被测换能器至固态反射体距离品，应使国态反射体位于换能器声束中最大声强点处，S，用式(2)计算z对于阔形换能器g!发tTLU友11_;I-: ufi粮检注苍白自响丰jl，!i t ;.，可码本iI r F号二. 句fz. . .飞23五一-I I一-一q 始Hl.)搜出法据然撞然1M呗e水臼L、1;.啊?水阁2测量E换能器
3、频率将性和相对脉冲回波淡饭度级的原理图27? ZBC41010-88 对方形换能器(AXA).A . ( 3 ) 对矩形换能器(AXB).A _ B s.句王互相EZ. ( 4 ) 注z对每个边长，视需求的方向，有不同的距离.式中r 换能器有效辐射面半径，m;A一换能器有效辐射面边长，m，B一一换能器有效辐射西边长，m;换能器标称频率的水中波长，m.5. 1. 3 对聚焦换能器，完体上标注的焦距即为缸，当换能器的焦距远大于相同尺寸的非聚焦换能器对应的距离时，应按非聚焦换能器的s.处理。5. 1. 4 按规定操作程序开启各测量仪器。5. 1. 5 调节被测换能器方位和角度，由通用示波器进行观测，
4、使第一次回波幅值最大。5. 1. 6 调节猝发音信号发生器频率为被测换能器标称频率范围。5. 1. 7 调节高频衰减器.使被测换能器激励电压的峰一峰值U.为某一参考值，坞匀地调节频率，保持U.恒定，其信号波形如图3所示，找出第一次回波幅值最大响应时的频率f，(如图份。t- - t1 15个放4且l且相萨lkHz图3猝发音信号波形参数f vo tdB 图4频率振幅谱的标绘图5. 1. 8 在-400dB幅值范围，给出30个以上的均匀的频率点(如图心。5. 1. S 找出回波幅值下降6B处高低两个频率点(f.f1)。5. 1. 10 求出中心频率f. , 儿+f1f(; = 玄. .川. . .
5、.，川. . .川.川叫.r注L如算出的f.值，对应的波长.处较式(2刀)讨算E距E离仇所用的对应标称水中波长相比，差土1刊0%以tn时古，应反草修正距离仙，并重复上述测量，直至达到l要求.273 ZB c 41010-88 5. 1. 11 求出带宽!.j，!.j j , - j , ( 6 ) 5. 1. 12 调节猝发音信号发生器输出电压认，使第一次回波峰峰值Umax为某一规定值，如图5所示，用式(7)计算出相对脉冲回波灵敏度级MoM=川号?王( 7 ) E U 右侧小回波为始波的反射波图5认和Umax屏幕上示意图测量换能器频率将性，除猝发音信号标绘外，允许使用频谱仪分析法，这种情况，信
6、号源应采用脉冲信号发生器，详见5.2条。5. 2 频谱分析方法5. 2. 1 按图6连接各测最装置g脉冲f131J发1比版大桦闸门被i鹏换能柑-1 I一一- -一一一一-图6频谱法工作原理图5. 2. 2 被测换能器至团态反射体距离8，按5. 2和5. 3款调节。5. 2. 3 按规定操作程序开启各测量仪器。顿需分析仪4、波2日5. 2. 4 调节被测换能器方位和角度，由通用示波器进行观察，使第一次回波幅值最大。5. 2. 5 调节放大器的衰减器，使回波幅度小于lV。5.2.6 调节闸门，便进入频谱分析仪的信号只有第一次回波。闸门长度远大于-20dB的脉冲宽度而又避免其他杂波的影响。5.2.7
7、 在频谱分析仪上读出f，和f，0按式(5)求出中心频率f按式(6)求出带宽!.j。274 ZB c 41010-88 5. 3 回波脉冲宽度的测量方法5. 3. 1 5. 3. 2 5. 3. 3 按图7连接各测量单元装置。脉冲fJiLP发牛I额在战梅节2s 毛电 二 二图7测量回波脉冲宽度的原理图按规定操作程序开启各测量仪器。调节被测换能器方位，使第一次回波幅值最大。遇问j小_(月被削倏i 梢模政(才K破，告材料5.3.4 测出第一次回波脉冲峰值下降20dB(lO%)范围内的脉冲持续时间(如图的.5. 4 5. 4. 1 -M -c 。4 图8发射电压响应级的测量方法按图9连接各测量单元装置
8、.r ，odB，pl 20 dB脉冲宽度波形图275 ZBC41010一-88h飞在711iLJ世句削届时、波5刊卢将i专峭11被测换能将赚!iJi(水)z r 咛。一 水情。zMH z级视IJIil:水昕盹盹ptl材料图9测量发射电压响应级的原理图5. 4. 2 被测换能器至水听器的距离S川应满足远场条件。5.4.3 按规定操作程序开启各测量仪器5. 4. 4 调节猝发音信号发生器的频率为foo输出某一参考电压U。反复调节坐标传动机构，使被撞tl换能器对准水昕器声袖(示波器屏幕上幅值最大).测出由水昕器接收的输出开路电压U。5. 4. 5 用式的算出发射电压响应S: Su = 80 =一.-
9、V U Mj ( 8 ) 注=参数距离为1m，发射电压响应级Sv贝卫lSTL= 20 19V - 20 19U. - Mj 式中，v一一水昕器输出端开路电压，V; U. 被测换能器的激励电压，V;M，一一水听器的自由场电压灵敏度祷，V /Pa, Mj 水听稽的自由场电压灵敏度级铃dBS8 0 I _一被测换能器至水听器的距离，m。5. 5 发射波束宽度的测量方法5. 5. 1 按图10连接各测量单元装置。5. 5. 2 按规定操作程序弄启各测量仪器。提*昕器的自由场电压灵敏度Mj:水昕器输出端开路电压，与在声场中弓|入水听器前存在于水听器声中心位置处的自由场声压F的比值.单位Vj阳。以数字式表
10、示JJM)=U/p.骨蕃水昕器的自由场电压灵敏度级1/，(1由场灵敏度M，与具基准值M，之比值的以10为底的对数乘以20.单位zdB (0 dB=l V/阳以数字式在;:J.J:Ml= 201g(Mi!M ,) 0 276 脉冲fHS;世吃然r ,. A X 句ZB c 41010-88 榜-马提卢材料图10测量发射波束宽度的原理图5.5.3 保持激励换能糠的掠:中电E军事露佳运定。;m ffi ;l擅器5. 5. 4 调节坐标传动机构，对准水听器，坐标原点应与被测换能器的有效声中心意合，以该点为测量在波束宽度的起点.注z使黯于动坐标源节机构，应注意角度误差和极值位置，如果转动革统有商差，五王
11、朝个方向转25.5.5 以声轴中心为基准峰值(0dB).调节坐标中Z输，分别在以下四处(如图I!)，(1) 在声轴j工被测换能器端面3在水听器1mm处，(2) 在声轴上被测换能器端商交水哥哥器最大声主虽点距离S，处(对聚焦换能器为焦距SF处); (盯在声输上被测换能器端面!水听器s，/2处，(4) 在声辙上被揭换能吉普端离泼水听器28，处，记下声粮草尊储水哥哥您接收信号电压峰俄比声辅之信号电压峰值下降6dB(白.5)和20dB(O. 1)处的距离角宽度。事.1二!窗口被测换能器l1!I处波束宽度的几何图对聚焦换能器被束宽度的测量，采用图12的几何图逃择四个距离。聚焦换能器的焦深F，哥m式(9)
12、m:ffJ算出2戏中:Sp一焦距，m，r，卢焦距处焦面积的半径.m;zr, S苦F曲多-二立。(12-rl)!dB OdB ( 9 ) 277 ZB c 41010-88 T , 28p处焦面积的半径(离声轴声压下降6dB处),mo f&: l) N!: i!O iiW 1m i町1s. 2 8, 28, 图12聚焦换能器四处波束宽度的几何图5. 6 脉冲回波波束宽度的测量方法5. 6. 1 按图13连接各测量单元装置。-tidB z d B 脉呻的甘盘，t:_持垣用原波剧 o一 . E , 被削候能揣媒质水水情且ff为二的反射球靶峻J，材刊图13测量脉冲-回波波束宽度的原理因5.6.2 按规
13、定操作程序开启各测量仪器.5.6.3 保持激励换能器的脉冲电压帽值恒定.5.6.4 调节坐标传动机构，对准反射球靶.坐标原点应与被测换能器的有效声中心重合，以该点为测量波束宽度的起点。以下步骤同5.5. 5款。其中水听器处为反射球靶，只测量离声轴第一回波声压下降12dB (0.25) 处的波束宽度，用相应的2SF处焦面积的半径，代入公式(10)计算焦深。5. 7 电阻抗或电导纳的测量方法5. 7. 1 按图14连接各测量单元装置。278 Ii! :f. III,j 0 1切!11ilJt12. 放f物?i1 ZBC41010一-88恪1德JiJI.j ii - _-1)帆川-tit:ll!，卡
14、丹-一-、，工大G俨二J r - -l-但应刷焕徒四水悄蝇1战t水3二-崎ptst抖斗图14测量电阻抗的原理图i在顿ItM顿lUi5.7.2 所有接地和连接状态，接口特性应尽可能与被测换能器实际使用条件相同.联线要正确，接地和屏蔽要良好，以减少电的分布参数和干扰的影响。5.7.3 调节高频信号发生器的频率为被测换能榕的中心频率f其输出信号电压幅值，视电桥要求而定。5.7.4 调节阻抗电桥，使之平衡，从电桥直接读出换能器等效并联电导G电纳B.或等效串联电阻R，和电抗儿。以及式中:Zc一一电阻扰，0，Y.一一电导纳，S.5. 8 换能器的介电绝缘性的测量方法5. 8. 1 按图15连接各测量单元装
15、置.Z. = R.十jXe. .( 10 ) Y= G. + jB.山(11 ) Ze=ZLHH-HH- . . . . . . . . .叫12) , = ar叫豆豆-. 。=arctg手., ( 13 ) . ( 14 ) 279 ZB c 41010-88 主讯li!.主向开荒KII 出验也It.I ().);)F:) :;-r: 哇!且ifIkO/ 图15测量换能器的介电绝缘性的原理图5.8.2 将被测换能器端面(即和患者体表接触的辐射表面及壳体(不包括接插件部分浸入3%的盐溶液30min 5. 8. 3 将被测换能器端困经导电膏或盐溶液于导电板接触好。5.8.4 将试验电压(三倍于激
16、励换能器脉冲电压峰值的正弦波工频电压在10s内逐渐升至额定值，保持1minc 5.8. 5 改变换向开关K.读出两次测量中最高电压值，应小于50mV(即漏电流小于50A)。5. 8. 6 测量完毕后，在10s内逐渐将试验电压降到零.6 检验规则6. 1 换能器由制造厂技术检验部门进行撞验，合格后方可提交验收。6.2 换能器必须成批提交验收.批量大小按订货合同规定.全检项目应100%进行检验，抽检项目的检验数量为2%(不少于3只)。6. 3 验收时按表3的规定进行检验2表3检验项目检验范圈外观2.3条尺寸2. 4条性4、检表11.表1-2.表1-5.表1-6.表1-7.表1-8.表1-9 能抽捡
17、表1-4.表1-3.表1-106.4 根据6.3条规定的检验项目和检验范围，在验收过程中，如性能的全检项目发现一只中有-项不符合本标准要求时，该批产品应全部退回，重新分类整理;外观、尺寸和性能的抽检项目发现一只中有一项不符合本标准要求时，应抽取双倍数量，按不合格的项目进行重复检验，若仍不符合本标准要求时.该批产品应全部退回，重新分类整理-6. 5 经分类整理后，可再提交检验a复验时，按6.2条的规定，全检项目应100%进行检验，抽检项目应抽取双倍数量进行检验，若不符合6.4条规定时，该批产品不予验收。6. 6 在验收过程中，双方对产品质量是否合格产生争议时，可由有关单位进行仲裁。6. 7 库存
18、一年而未出厂的产品，在出厂验收时应抽取库存量5%的数量对表3规定的项目进行检验，如不符合6.4条规定时，可再抽取双倍数量复验.复验后，仍不符合6.4条规定时，该批库存产品不21)() ZBC41010-88 得出厂。7 包援、贮存、标志、运输7. 1 换能器的包装应满足规定的气候和机械环境要求，包装箱(或盒)内应附有产品检验合格证书。7.2 包装好的换能器应贮存在相对湿度不超过80%，在温度为lO+42.C无腐蚀性气体和通风良好的室内。附加说明=本标准由全国医用电器标准化技术委员会提出，由国家医药管理局医疗器械标准化技术归口单位归口。本标准由武汉市医疗器械研究所负责起草。本标准起草人关立勋。281
