YY/T 0865.1-2011 超声 水听器 第1部分:40 MHz以下医用超声场的测量和特征描绘

ICS11.040.50

C41

中华人民共和国医药行业标准

/—/:

YYT0865.12011IEC62127-12007

超声水听器

第部分:以下医用超声场的

140MHz

ㅤㅤㅤㅤ

测量和特征描绘

——

UltrasonicHdrohone

yp

:

Part1Measurementandcharacterizationofmedicalultrasonic

fieldsuto40MHz

p

(:,)

IEC62127-12007IDT

2011-12-31发布2013-06-01实施

国家食品药品监督管理局发布

/—/:

YYT0865.12011IEC62127-12007

目次

前言…………………………Ⅲ

引言…………………………Ⅳ

1范围………………………1

2规范性引用文件…………………………1

3术语和定义………………2

4符号………………………14

5测量要求…………………15

6测量步骤…………………20

7声束特性描绘……………21

8对特殊超声场的要求……………………26

9符合性声明………………28

()

附录A资料性附录原理说明…………30

()

附录B资料性附录水听器和定位系统………………32

()

附录C资料性附录声压和声强………………………37

ㅤㅤㅤㅤ

()

附录D资料性附录电压至声压的转换………………38

()

附录E资料性附录空间平均效应的修正……………42

(),

附录F资料性附录缺乏扫描帧同步条件下多模式医用超声场的声输出参数…44

()

附录G资料性附录传播媒质和脱气…………………49

()

附录H资料性附录特殊超声场………………………50

()

附录I资料性附录水听器测量声学量值的不确定度评估…………52

()

附录资料性附录换能器和水听器定位系统………

J54

()

附录资料性附录声束宽度中点法…………………

K55

参考文献……………………56

Ⅰ

/—/:

YYT0865.12011IEC62127-12007

引言

/:,

YYT0865本部分的主要目的是定义了能够采用水听器法测量的各种声参数这些参数用于详

、;。

细说明和在特征上描绘液体尤其是水中传播的超声场描述了可用于确定这些参数的测量步骤对特

,,、、

定装置的相关测量标准诸如或适用的声参数可查阅本

IEC61689IEC61157IEC61847IEC62359

部分。

,,

本部分的宗旨是基于声压参数的声场技术规范在采用压电水听器描绘声场时声压是基本的测量

。,,,、,

量当然如果将来其他测量装置诸如热敏电阻热电偶或光纤水听器投入使用可能需要有附加定

义和步骤的新标准。

,,。

本部分规定的声强参数应作为导出量值仅在相对于被测超声场特定假设条件下有实际意义

ㅤㅤㅤㅤ

Ⅳ

/—/:

YYT0865.12011IEC62127-12007

超声水听器

第部分:以下医用超声场的

140MHz

测量和特征描绘

1范围

/,,

YYT0865的本部分规定了采用经校准的水听器测量声场的方法其声场由工作在40MHz频

率范围以下的医用超声设备在液体中产生。

本部分的目的是:

———基于声学基础定义一组可测量的声参数;

———,,;

在这些测量的特定假设条件下定义一组可导出的辅助性声参数称为导出声强参数

———定义了可用于确定声压参数的测量步骤;

———,;

定义了采用经校准的水听器能够在40MHz频率范围以下进行声参数测量的条件

———定义了对因采用有限带宽和有限敏感元件尺寸的水听器引起的限制进行修正的步骤。

:,,,,,

注1在本部分中采用国际单位制对特定参数诸如声束面积和声强为简便起见也可使用十进制的倍数或约数

222

,,//。

例如声束面积可采用cm声强可采用Wcm或mWcm

:,,,。

注2按照定义水听器可以是压电型或光纤型的但依据引言本部分不涉及光纤水听器

ㅤㅤㅤㅤ

2规范性引用文件

。,

下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文

。,()。

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于本文件

/—电工术语声学和电声学(:,)

GBT2900.862009IEC60050-8011994IDT

/—数据的统计处理和解释统计容忍区间的确定(:,)

GBT33592009ISO16269-62005IDT

/—声学医用体外压力脉冲碎石机的声场特性和测量(:,)

GBT164072006IEC618461998IDT

/—医用超声诊断设备声输出公布要求(:,)

GBT168462008IEC611571992IDT

/—声学聚焦超声换能器发射场特性的定义与测量方法(:,

GBT202492006IEC618282001

IDT)

/—超声声场特性确定医用诊断超声场热和机械指数的试验方法

YYT06422008

(:,)

IEC623592005IDT

/—超声脉冲回波诊断设备性能测试方法(/:,)

YYT06432008IECTR608541986IDT

/—超声外科手术系统基本输出特性的测量和公布(:,)

YYT06442008IEC618471998IDT

/—超声理疗设备频率范围内声场要求和测量方法

YYT075020090.5MHz~5MHz

(:,)

IEC616892007IDT

—测量不确定度的评定与表示

JJF10591999

水声水听器频率范围内的校准(—

IEC605650.01Hz~1MHzUnderwateracousticsHy-

—)

drohonesCalibrationinthefreuencrane0.01Hzto1MHz

pqyg

IEC62127-2:超声水听器第部分:以下超声场的校准(—

2007240MHzUltrasonicsHdro

y-

—:)

honesPart2Calibr

pationforultrasonicfieldsuto40MHz

p

:超声水听器第部分:以下超声场的水听器属性(—

IEC62127-32007340MHzUltrasonics

1

/—/:

YYT0865.12011IEC62127-12007

—:)

HdrohonesPart3Proertiesofhdrohonesforultrasonicfieldsuto40MHz

yppypp

::

注下列标准取决于对本文件的正确运用

/—医用超声诊断设备声输出公布要求(:,)

GBT168462008IEC611571992IDT

/—超声声场特性确定医用诊断超声场热和机械指数的试验方法(:,)

YYT06422008IEC623592005IDT

/—超声外科手术系统基本输出特性的测量和公布(:,)

YYT06442008IEC618471998IDT

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

注::、:和医用超声设备专用标准中包括的相关定义适用于本文件。

IEC62127-22007IEC62127-32007

3.1

声脉冲波形acousticulsewaveform

p

。,

声场中某指定位置处瞬时声压的时间波形显示该波形的时间应足够长使在一个单脉冲或猝发

、,。

声或连续波的一个或多个周期中能包括所有有用的声信息

[]

IEC60469-1

:()。

注时间波形是瞬时声压的显现示波器上的图形或公式

3.2

声重复周期acousticreetitioneriod

pp

,,

非自动扫描系统的脉冲重复周期自动扫描系统的扫描重复周期在连续波系统中等于相邻两周期

对应点之间的时间间隔。

符号:

ar

p

:,ㅤㅤㅤㅤ

单位秒s

3.3

声频率acousticfreuenc

qy

声工作频率acousticworkinfreuenc

gqy

,。

水听器置于声场中与空间峰值时间峰值声压对应的位置上基于其观测输出的声信号频率

:,

单位赫兹Hz

:,。

注信号采用过零声工作频率法或频谱分析法进行分析声工作频率的定义见和

13.3.13.3.2

:,,。,

注2在很多情况下尤其是对宽带换能器而言目前的定义不完善或不方便在该情况下为了确保任何依赖于频

,。

率的信号修正宜给出频谱的完整描述

3.3.1

过零声工作频率zero-crossinacoustic-workinfreuenc

ggqy

根据/—//:规定的步骤确定。

YYT06432008IECTR608541986

符号:awf

f

:,

单位赫兹Hz

:。

注该频率仅适用于连续波系统

3.3.2

算术平均声工作频率arithmetic-meanacoustic-workinfreuenc

gqy

,、

在的三倍范围之内声压频谱幅度低于峰值幅度3dB处相隔最远的两个频率和的算术

112

fff

平均值。

符号:awf

f

:,

单位赫兹Hz

:。

注该频率仅适用于脉冲波系统

1

:。

注假定

21<2

ff

2

/—/:

YYT0865.12011IEC62127-12007

3.3.3

峰值脉冲声频率eakulseacousticfreuenc

ppqy

在最大峰值负声压点处所测的峰值负声压脉冲的算术平均声工作频率。

符号:

f

p

:,

单位赫兹Hz

3.3.4

时间平均声频率timeaveraeacousticfreuenc

gqy

在最大时间平均声强点处所测得的声信号时间平均声压频谱的算术平均声工作频率。

符号:t

f

:,

单位赫兹Hz

3.4

方位轴azimuthaxis

()()(

由方位平面与源孔径平面依据测量确定或换能器孔径平面依据设计确定相交形成的轴线见

图1)。

[/—,]

GBT2024920064.2.7

3.5

方位平面azimuthlane

p

,()。

扫描型超声换能器的扫描平面非扫描型超声换能器的主纵平面见图1

[/—,]

GBT2024920064.2.8

3.6

带宽bandwidth

,。

在声场特定点上声压频谱幅度低于峰值幅度3dB处的频率和最宽间隔的差值

12

ff

ㅤㅤㅤㅤ

符号:

BW

:,

单位赫兹Hz

3.7

声束面积beamarea

,

在与声束轴垂直的指定平面中其脉冲声压平方积分大于该平面中脉冲声压平方积分最大值之指

定分数的所有点构成区域的面积。

符号:

Ab

2

:,

单位平方米m

:,。

注若未规定平面的位置则指通过整个声场中空间峰值时间峰值声压所在点的平面

1

:,,:

注在许多情况下上述定义中的术语脉冲声压平方积分用任何线性相关的量替代例如

2

),;

a在连续波情况下术语脉冲声压平方积分用IEC61689定义的脉冲声压平方积分替代

),。

b在扫描帧的信号同步无法获得的情况下术语脉冲声压平方积分可以用时间平均声强替代

注:和声束面积分别对应于和的指定分数。

3-6dB-20dB0.250.01

:/—,。

注改写

4GBT2024920064.2.9

3.8

声束轴beamaxis

,

通过两个平面声束中心点的直线这两个平面垂直于最大脉冲声压平方积分点和换能器外孔径中

()。

心点的连线见图1

注:,,

1第一个平面位于包含最大脉冲声压平方积分或包含聚焦夫琅和费区中单一主瓣的平面位置处第二个平面

,()。

的位置尽可能远离第一个平面并与之平行且包含有两条与第一个平面中相同的正交扫描线轴和轴

XY

:,,:

注在许多情况下上述定义中的术语脉冲声压平方积分用任何线性相关的量替代例如

2

),;

a在连续波情况下术语脉冲声压平方积分用IEC61689定义的平均声压平方积分替代

),。

b在扫描帧的信号同步无法获得的情况下术语脉冲声压平方积分可以用时间平均声强替代

:/—,。

注改写

3GBT2024920064.2.12

3

/—/:

YYT0865.12011IEC62127-12007

说明:

X———方位轴;

Y———声束轴;

Z———俯仰轴;

1———换能器孔径平面;

ㅤㅤㅤㅤ

2———源孔径平面;

3———孔径平面;

4———声束横截面积平面;

5———束宽线;

———,;

6方位平面扫描平面

7———俯仰平面;

8———纵平面;

9———主纵平面。

图超声场中不同平面和线的示意图

1

3.9

声束中心点beamcentreoint

p

由通过和两个正交平面的声束宽度中点的两条线相交确定的位置。

XZYZ

[/—,]

GBT2024920064.2.13

3.10

声束宽度中点beamwidthmidoint

p

平面中声束宽度中心位置的线性平均。

[/—,]

GBT2024920064.2.17

:,。

注根据表K.1给出的允许信号级对许多个声束宽度级进行平均

3.11

声束宽度beamwidth

,

与声束轴垂直的指定轴上两点之间的最大横向距离该两点处的脉冲声压平方积分比该指定轴上

的最大值低某一指定量值。

4

/—/:

YYT0865.12011IEC62127-12007

符号:,,;

ωωω

61220

:,。

单位米m

:,,:

注在许多情况下上述定义中的术语脉冲声压平方积分用任何线性相关的量替代例如

1

),;

a在连续波情况下术语脉冲声压平方积分用IEC61689定义的平均声压平方积分替代

),。

b在扫描帧的信号同步无法获得的情况下术语脉冲声压平方积分可以用时间平均声强替代

::、,。

注常用的声束宽度规定为低于最大值和分贝计算等于积分比值取对数的倍

2-6dB-12dB-20dB10

:/—,。

注改写

3GBT2024920064.2.14

3.12

宽带换能器broadbandtransducer

所产生的声脉冲带宽大于算术平均声工作频率的换能器。

3.13

中心扫描线centralscanline

,。

自动扫描系统中最靠近扫描平面对称轴的超声扫描线

3.14

径向声束扫描diametricalbeamscan

,,,获得的一组水听器输出

沿着通过声束轴上一点的直线在垂直于声束轴的方向上移动水听器所

电压的测量值。

:。

注径向声束扫描可以延伸到声束轴两侧的不同距离

3.15

距离distance

,。

沿着声束轴在包含峰值负声压的平面和换能器外孔径之间的距离

ㅤㅤㅤㅤ

符号:

z

r

:,

单位米m

3.16

距离distance

,。

沿着声束轴在包含峰值正声压的平面和换能器外孔径之间的距离

符号:

z

c

:,

单位米m

3.17

距离distance

,。

沿着声束轴在包含最大脉冲声压平方积分的平面和换能器外孔径之间的距离

符号:

zsi

pp

:,

单位米m

3.18

距离distance

,。

沿着声束轴在包含空间峰值时间平均声强的平面和换能器外孔径之间的距离

符号:

z

sta

p

:,

单位米m

:,。

注在实践中该距离等于距离zsi

pp

3.19

距离distance

,。

沿着声束轴在包含超声换能器或超声换能器阵元组的敏感端面的平面和换能器外孔径之间的距离

符号:

z

offset

5

/—/:

YYT0865.12011IEC62127-12007

:,

单位米m

:/—,。

注改写GBT2024920064.2.52

3.20

电负载阻抗electricloadimedance

p

()。

水听器单元输出电缆连接或被连接的复数电输入阻抗由实部和虚部组成

[:]

IEC62127-32007

符号:

Z

L

:,

单位欧姆Ω

3.21

水听器有效半径effectivehdrohoneradius

yp

其预测的指向性响应函数的角宽度等于观测到的角宽度的刚性圆片接收水听器的半径。

[:]

IEC62127-32007

符号:,,

aaa

hh3h6

:,

单位米m

:。,。

注角宽度按照比指向性函数峰值低指定级确定指定级为和则半径分别标注为和

13dB6dBaa

h3h6

:,[]。

注半径通常是频率的函数典型的实验数据见

21

3.22

非聚焦超声换能器的有效半径effectiveradiusofanon-focusedultrasonictransducer

,,

理想圆形活塞超声换能器的半径其预测的轴向声压分布近似等效于所观测的轴向声压分布直至

轴向距离超出最后一个轴向最大值。

符号:

a

t

:,

单位米m

3.23ㅤㅤㅤㅤ

俯仰轴elevationaxis

()()()。

源孔径平面依据测量确定或换能器孔径平面依据设计确定内与方位轴垂直的直线见图1

[/—,]

GBT2024920064.2.25

3.24

俯仰平面elevationlane

p

()。

包含俯仰轴的纵平面见图1

[/—,]

GBT2024920064.2.26

3.25

电缆末端负载灵敏度end-of-cableloadedsensitivit

y

()(

水听器或水听器组件电缆末端负载灵敏度end-of-cableloadedsensitivitofahdrohoneor

yyp

hdrohone-assembl)

ypy

,,

连接到指定的电负载阻抗在水听器或水听器组件的任何一体化电缆的末端或输出连接器上其瞬

,。

时电压与水听器移去时水听器参考中心位置处未受干扰的平面波自由场瞬时声压的比值

[:]

IEC62127-32007

符号:()

MLf

:,/

单位伏每帕VPa

3.26

电缆末端开路灵敏度end-of-cableoen-circuitsensitivit

py

()

水听器或水听器组件电缆末端开路灵敏度end-of-cableoen-circuitsensitivitofahdrohone

pyyp

()

orhdrohone-assembl

ypy

,,

在水听器或水听器组件的任何一体化电缆的末端或输出连接器其瞬时开路电压与水听器移去时

水听器参考中心位置处未受干扰的平面波自由场瞬时声压的比值。

6

/—/:

YYT0865.12011IEC62127-12007

[:]

IEC62127-32007

符号:()

MCf