DB44T 1586-2015超聲診斷設(shè)備的聲輸出檢測(cè)方法規(guī)范

分類號(hào)案卷號(hào)件號(hào)2015-07-16實(shí)施前言 Ⅲ 1 13測(cè)量設(shè)備特點(diǎn) 4.1介紹 24 25 284.6工作水聽器的對(duì)比程序 294.7工作水聽器的期間核查 30 4.920MHz以上水聽器的校準(zhǔn) 5.1介紹 33 36 43 附錄A(資料性附錄)統(tǒng)計(jì)學(xué)注意事項(xiàng) 53附錄B(資料性附錄)非線性效應(yīng) 附錄C(資料性附錄)水聽器的指向性 附錄D(資料性附錄)水中和組織模型中的聲輸出參數(shù)；衰減值 附錄E(資料性附錄)水除氣程序 附錄F(資料性附錄)特定參數(shù)測(cè)量的基本原理 附錄G(資料性附錄)產(chǎn)生聲強(qiáng)和聲壓全域最大值的控制設(shè)置的確定 附錄H(資料性附錄)使用平面掃描技術(shù)的水聽器校準(zhǔn) 附錄I(資料性附錄)一致性核查 87附錄J(資料性附錄)復(fù)合操作模式的ISPTA測(cè)量 附錄K(資料性附錄)水中測(cè)量的基本原理 90 91本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)使用翻譯法等同采用NEMAStandardsPublicationUD2-2004《超聲診斷設(shè)備的聲輸出檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》。本標(biāo)準(zhǔn)與NEMAStandardsPublicationUD2-2004相比，主要差異是按照GB/T1.1對(duì)一些編排格式進(jìn)行了修改。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能設(shè)計(jì)專利，本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別這些專利的責(zé)任。本標(biāo)準(zhǔn)由廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局提出。本標(biāo)準(zhǔn)由廣東省醫(yī)療儀器設(shè)備及器械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(GD/TC16)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：廣東省醫(yī)療器械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：張鈺、鄭燕、吳敏珊、林鴻寧。本標(biāo)準(zhǔn)于2015年首次發(fā)布。Ⅲ1適用范圍和目的1.1適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)適用于所有現(xiàn)有的用于醫(yī)學(xué)診斷用途的超聲儀器，包括超聲回波測(cè)距設(shè)備(手動(dòng)和自動(dòng)掃描)透射設(shè)備、多普勒回波設(shè)備及其組合。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了超聲診斷設(shè)備聲輸出量的測(cè)量方法。聲輸出量的測(cè)量是在水中進(jìn)行。然而，為了提供人體組織內(nèi)可能存在的實(shí)際值，應(yīng)把水中的測(cè)得值再轉(zhuǎn)化為該輸出量的衰減值。為了提供范例，本標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于一個(gè)特定模型進(jìn)行了關(guān)于衰減程序及要求的詳盡討論；此模型為0.3dBcm1MHz}的統(tǒng)一衰減模型，并指定符號(hào)下IsPPA預(yù)期在未來(lái)，不同的衰減系數(shù)應(yīng)可以更好的表達(dá)不同應(yīng)用。本標(biāo)準(zhǔn)可幫助生產(chǎn)商實(shí)施不同的衰減本標(biāo)準(zhǔn)的目的是描述超聲聲輸出參數(shù)的測(cè)量程序。本標(biāo)準(zhǔn)精準(zhǔn)地闡述了與聲輸出水平相關(guān)的主要物理量的定義，并指定了相關(guān)聲輸出參數(shù)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)程序。本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)超聲診斷設(shè)備的聲輸出檢測(cè)具有指導(dǎo)意義。2術(shù)語(yǔ)和定義本章的作用是提供本文檔中相關(guān)的技術(shù)名詞的精確定義。總聲壓與環(huán)境聲壓的差值。由非掃描模式的聲束入口尺寸和掃描模式的掃描入口尺寸所定義的孔徑。當(dāng)非均勻激勵(lì)的發(fā)射陣元接觸到皮膚的情況下，聲束入口處的有效孔徑面積(以cm2為單位)可以被認(rèn)為是換能器單位面積激勵(lì)電壓均方根大于每換能器單位面積最大激勵(lì)電壓的-12dB的面積。這種不均勻激勵(lì)的定義旨在涵蓋相控陣，線陣和凸陣的掃描和非掃描模式。這個(gè)定義也適用于采用環(huán)陣換能器的機(jī)械掃描探頭的掃描和非掃描模式。2值和絕對(duì)極小值，由百分比表示。34當(dāng)連接到指定的電氣負(fù)載時(shí)，在任何完整電纜位置的自由場(chǎng)聲壓之比。在一般情況下，靈敏度是頻率的函數(shù)。對(duì)于自動(dòng)掃描系統(tǒng)，超聲掃描聲束進(jìn)入患者時(shí)所通過(guò)區(qū)域的尺寸，由掃描過(guò)程中通過(guò)體表的任意56換能器組件傳送超聲能量到患者或者某個(gè)特定的解剖區(qū)域的整個(gè)時(shí)間段。從非聚焦型換能器表面沿著聲束軸方向到指定點(diǎn)S/mx的值。)在任何操作條件下，一個(gè)待定的系統(tǒng)，包括其硬件和軟件的配置，允許用于臨床的第j個(gè)發(fā)射圖案水聽器不能在比最小測(cè)試深度更靠近換能器組件的地方進(jìn)行測(cè)試。符號(hào)：0m瞬時(shí)聲強(qiáng)的時(shí)間積分，對(duì)任何特定的點(diǎn)和脈沖，在時(shí)間上對(duì)表面平行于陣元(組)平面，由聲壓大于該表面上的最大聲壓的-12dB的所有點(diǎn)所組成的面積。換能器組件的有效陣元(組)的面積可近似為輻射橫截面積。一個(gè)已通過(guò)檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)的穩(wěn)定的水聽器。它主要用在使用比較法對(duì)工作水聽器進(jìn)行校換能器(組)、換能器外殼(探頭)、任何相關(guān)的電子電路和外殼內(nèi)的任何液體以及將換能器探對(duì)時(shí)序/相序延遲模式組成)和指定的一組形狀固定但幅度可變的電激勵(lì)波形的組合，索引值為j。超聲系統(tǒng)中與超聲換能器組件連接的一部分?？刂婆_(tái)提供用于驅(qū)動(dòng)和控制超聲聲場(chǎng)、用于本地實(shí)驗(yàn)室的水聽器，主要用于日常測(cè)量。通過(guò)與參考水聽器對(duì)比或通過(guò)對(duì)抽驗(yàn)。工作聲源通常是活塞式寬帶陶瓷換能器。必須通過(guò)頻繁的輻射力天平的測(cè)量檢查工作聲源的本節(jié)將討論執(zhí)行本標(biāo)準(zhǔn)中所描述的測(cè)量和校準(zhǔn)所需的設(shè)備及設(shè)備的特性。特水聽器是一種電聲學(xué)設(shè)備，設(shè)計(jì)用來(lái)在最小的干擾下測(cè)量水中聲場(chǎng)的時(shí)下，水聽器應(yīng)提供聲場(chǎng)中各點(diǎn)的聲壓的無(wú)失真電壓波形。理想的水器是由極化元件的陣列組成的。點(diǎn)極化膜式水聽器可以是單層或雙層結(jié)構(gòu)；雙層RF噪聲的干擾。這兩種水聽器，其帶寬都與PVDF元件的厚度成反比。在相同的膜厚的情況下，針式 半徑、水聽器幾何直徑或非圓的情況下的其他幾何尺寸，均為敏感元件的果。水聽器有效半徑和水聽器幾何半徑之間的差異可能是因?yàn)樗犉鹘Y(jié)構(gòu)或小孔徑效應(yīng)(當(dāng)孔徑小于1982a),或由于邊緣極化場(chǎng)導(dǎo)致的敏感元件Harris都可以運(yùn)行，頻率越高指向性響應(yīng)越窄。在一個(gè)給定的頻率，如果水聽器之間必須做一個(gè)權(quán)衡：敏感元件的尺寸越小，空間平均效應(yīng)減小，但靈敏度同樣減小(見附錄C)。使用水聽器放大器有兩個(gè)目的。提高弱信號(hào)的水平以便適用于波形記錄儀附錄B-非線性效應(yīng))。聲壓波形可能包含的頻率遠(yuǎn)高于發(fā)射換能器中心頻率。為了如實(shí)地捕捉到波形的真實(shí)形狀，整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)包括水聽器、放大器和波形記錄設(shè)備，必須同定配置和電氣負(fù)載。在頻率f下，指定的電氣負(fù)載上的增益是G,則M()o=GM()。M的標(biāo)準(zhǔn)表示單位是伏特每兆帕斯卡(V/MPa)(其中，帕斯卡是聲壓的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位，相當(dāng)于一針對(duì)醫(yī)用超聲的測(cè)量，更多的采用V/MPa這個(gè)單位。水聽器類型電纜末端有載靈敏度M?(V/MPa)電纜末端電容或電阻電纜末端開路靈敏度M?(V/MPa)PVDF針式-直徑1PVDF針式-直徑1PVDF膜式-直徑PVDF膜式-直徑靈敏度M()可以根據(jù)一個(gè)放置在已知、線性、單頻率、無(wú)擾動(dòng)聲壓場(chǎng)中的水聽器的電壓所確定。兩種確定M.(f)的方法：對(duì)比法、平面掃描法，都將原理的方法和時(shí)延法(Pedersen等，1988)。一種更早期的表示水聽器靈敏度的方式是通過(guò)聲強(qiáng)響應(yīng)系數(shù)K?(Harris,1985,1988),由以下公式中v()是置于一個(gè)超聲場(chǎng)中水聽器的瞬時(shí)電壓，而()是瞬時(shí)聲強(qiáng)。在聲壓和微粒速度為同相的聲場(chǎng)區(qū)域中此關(guān)系式成立，有；=p2/pc(參見聲強(qiáng)定義)。由上面的等式和公式3,3.1-1,可以得到：式中的p和c分別是聲傳播介質(zhì)的密度和聲速；為了方便起見，其單位使用下面的單位：在24℃的水溫中，以上的等式為：3.3.2水聽器系統(tǒng)的頻率響應(yīng)理想的水聽器是直接將聲壓波形轉(zhuǎn)換為電壓波形的。這需要在一個(gè)很寬a)當(dāng)被測(cè)量設(shè)備的中心頻率f小于等于15MHz,其水聽器或水聽器放大器組合的電纜末端有載b)對(duì)于所有報(bào)告的測(cè)量數(shù)據(jù)，應(yīng)確定水聽器的頻率響應(yīng)，以便使用這些數(shù)據(jù)確定由水聽器測(cè)量連續(xù)波，或當(dāng)在換能器或聲束的幾何形狀不適于使用膜式水聽器的特定情況時(shí)(例如，膜及被測(cè)換能器之間的物理干擾)(Fay等1994)。影響頻率響應(yīng)的因素是PVDF材料的共振和帶寬(由其厚度決定),電纜的共振(由其長(zhǎng)度決定),扭曲的壓縮峰的產(chǎn)生(如圖B.1),會(huì)導(dǎo)致比f(wàn)高很多的高頻分量的產(chǎn)生。波形的非線性的程度會(huì)受到3.3.3水聽器有效直徑和滿足，應(yīng)使用水聽器幾何直徑(或最大尺寸)小于或等于0.6毫米的水聽器。當(dāng)此兩方程的條件不滿足，水聽器有效直徑過(guò)水聽器會(huì)擾亂聲場(chǎng)。對(duì)于膜式水聽器，膜會(huì)反射射向它的一部分聲場(chǎng)。續(xù)波(如CW多普勒)時(shí)必須小心避免駐波，而脈沖場(chǎng)測(cè)量的時(shí)候應(yīng)該防止多水聽器的選擇取決于要測(cè)量的聲場(chǎng)的特點(diǎn)，如換能器組件的幾何形狀，心頻率，噪聲環(huán)境(電氣和聲學(xué)),非線性失真的存在等因素。對(duì)于某些應(yīng)用，目前沒有個(gè)最基本的水聽器或水聽器放大器規(guī)格列表。更多的信息可以在Shombert等1982IEC此外，如果未使用內(nèi)置放大器，如水聽器的信號(hào)中可觀察到電纜相關(guān)的共振效應(yīng)，應(yīng)將水聽器外f<2MHz和d?<0.5mm的除外動(dòng)態(tài)范圍好最小有用的頻率范圍(依賴于PVDF的厚度)電屏蔽水聽器幾何直徑(mm)電纜末端有載靈敏度(V/MPa)>0.01V/MPz(-280dB相當(dāng)于1V/μPa)從0.5f到5f或者20MHz中較小的值，如果人小于或等于15MHz,或者f大于15MHz到40MHz,為±3dB公式3.3.3-1和3.3.3-2。如果不能達(dá)到這些要求，則要選擇一個(gè)水聽器幾何直徑為0.6mm的(參見附錄C中的表C.1)表4水聽器放大器的最低技術(shù)參數(shù)要求(參見第節(jié)和圖1)動(dòng)態(tài)范圍和Vomax>M?Pmax………………(比如，pmx為10MPa(相當(dāng)于在平面波水中聲強(qiáng)大概為7000W/cm2,是診斷類超聲的真實(shí)上限),高分子水聽器的靈敏度比這個(gè)還要高；事實(shí)上，很多水聽器有效直徑都小于1mm,其靈敏度小于放大器必須在水聽器的電壓范圍內(nèi)(至少50dB)保持0.3dB以內(nèi)的線性關(guān)系。2124最大輸出電流如圖1,放大器輸出電流必須可以維持不變，不會(huì)失真，最大輸出電壓Voma.除以負(fù)載阻抗Z;即這里的Z包括電子負(fù)載的輸入阻抗，也包括連接負(fù)載到放大器輸出端的電纜的阻抗。如果公式-1不能被滿足，則(1)可增大Z,(2)通過(guò)挑選敏感元件較少的水聽器，降低M,或者(3)選擇一個(gè)具有高電流比率的放大器。在實(shí)踐中，縮短連接放大器和電子負(fù)載(例如，波形記錄設(shè)備的輸入)的電纜，可以增加Z。(應(yīng)當(dāng)指出，放天器的電源電流技術(shù)參數(shù)，必須能提供/ma。)連接放大器和波形記錄裝置的電纜應(yīng)無(wú)特性阻抗，除非使用的電纜長(zhǎng)度小于15厘米。信噪比水聽器放大器組合系統(tǒng)的信噪比應(yīng)該足夠使診斷系統(tǒng)測(cè)量得到的最弱的信號(hào)都比噪聲大10dB以上。如果采用平面掃描校準(zhǔn)，根據(jù)工作聲源或者參考聲源級(jí)別以及所使用頻率的需要，信噪比極限應(yīng)圖1水聽器及放大器的圖示瞬時(shí)聲壓p會(huì)導(dǎo)致在電子負(fù)載Z的兩端產(chǎn)生輸出電壓V?？傊?，電纜末端有載靈敏度M=V。/p。放3.5.2水箱所有的測(cè)量應(yīng)在一個(gè)合適的水箱中使用水聽器進(jìn)行，待測(cè)換能器組件的表面浸泡在水中。水箱的大小是由校準(zhǔn)類型及待評(píng)估診斷設(shè)備一起確定的。其尺寸應(yīng)該足夠大，最好內(nèi)襯吸聲材料(連續(xù)波測(cè)量需要),水箱壁的反射應(yīng)不會(huì)干擾測(cè)量。有用的吸聲材料包括包裝泡沫(瓦楞比平板的更好，使用者應(yīng)對(duì)其進(jìn)行除氣),門墊，刷子，其他為此目的制造的材料如Chivers等(1981)。對(duì)于水制備的討論，請(qǐng)參閱附錄E。一般情況下，水箱深度(或z軸，如果適當(dāng)?shù)脑?應(yīng)該是近似遠(yuǎn)場(chǎng)距離S/π)或者所使用的參考聲源的最大焦距的至少1.3倍以上，其中S是換能器的面積，是波長(zhǎng)。應(yīng)保留30%到100%的尺寸余量，確保足夠的間隙和減少雜波效應(yīng)。3.5.3定位系統(tǒng) 如圖2和圖3中布置所示，靶用細(xì)線懸掛達(dá)到平衡，并浸泡在透明塑料測(cè)量容器中的水里。水要經(jīng)過(guò)除氣，以盡量減少氣泡或空化效應(yīng)引起的干擾。如果系統(tǒng)被放置在嘈雜的環(huán)境中，可能需要隔離罩；使靶區(qū)面積最小(應(yīng)與需要大的靶區(qū)面積權(quán)衡),以減少振動(dòng)干擾(Rooney,1973)。容器中的水溫應(yīng)該恒定以避免對(duì)流引起的干擾，在某些裝置中，這一要求是通過(guò)使用控制溫度的如下圖，1=換能器聲源；2=懸掛在水槽中的吸收靶；3=補(bǔ)償皮重的平衡塊?？刂?3顯示231圖2帶吸收靶的輻射力天平系統(tǒng)控制331圖3帶有與傳播方向成45°角的反射靶的輻射力天平系統(tǒng)在圖2和圖3的布置中，超聲聲窗在測(cè)量容器的底部。使用布滿底板開口的塑料薄片(如聚乙烯),防水密封O型圈，或通過(guò)其他一些方法實(shí)現(xiàn)。為了盡量減少聲窗擾動(dòng)的影響，聲窗應(yīng)該盡可能薄(約10-15毫米),它應(yīng)放置為相對(duì)聲束軸傾斜一定角度(Beissner,1982)。在超聲功率的測(cè)量當(dāng)中，把換能器組件的待測(cè)面通過(guò)適當(dāng)?shù)恼张R床實(shí)踐中的設(shè)置，模擬換能器聲發(fā)射面與病人接觸的直聲束方向放置一塊聲透薄膜來(lái)減小。此外，輻射力天平測(cè)本標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)之一是提供超聲場(chǎng)參數(shù)測(cè)量的精準(zhǔn)的方法。這需要慎重考慮平的校準(zhǔn)是通過(guò)檢查其對(duì)一個(gè)經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的聲源換能器或者一個(gè)已經(jīng)一次或多次被檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室校的壓電晶體組成。由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局提供的背空式鈮酸鋰參考聲源(Fick等，1984)是適合作為參考例如可追溯搭配聲場(chǎng)中質(zhì)點(diǎn)位移的激光干涉測(cè)量設(shè)備(Bacon,1988年),從而可得到其聲壓。參考水Pedersen等，1988)。]參考聲源(也就是檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室)。工作聲源可對(duì)水聽器進(jìn)行日常校準(zhǔn)和穩(wěn)定性核查，使用對(duì)比或平面掃描法，如下文所述。工作聲源通常是寬帶陶瓷換能器，其穩(wěn)定性可能低于參2427工作水聽器是不一定必須在檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)。作為替代，它可在本地實(shí)驗(yàn)室通過(guò)參考水聽器，使用比較法；或通過(guò)參考聲源，使用平面掃描法進(jìn)行校準(zhǔn)。為了完成比較法校準(zhǔn)，參考聲源或工作聲源及其相關(guān)的電路提供參考聲壓場(chǎng)進(jìn)行水聽器對(duì)比程序。當(dāng)參考水聽器放置在聲源的聲壓場(chǎng)內(nèi)，就能輸出電壓波形記錄。接下來(lái)，再把工作水聽器放置在相同的位置，記錄工作水聽器輸出波形。這些波形被用于確定工作水聽器的靈敏度，定期記錄就可以用來(lái)確定參考水聽器和工作水聽器的穩(wěn)定性。使用平面掃描方法來(lái)完成校準(zhǔn)檢查，超聲功率測(cè)量通過(guò)在輻射聲壓場(chǎng)的聲壓空間平方和時(shí)間積分與水聽器靈敏度相關(guān)(見，例如，Herman和Harris,1982)。擁有良好時(shí)空特征的工作聲源可使用輻射力天平進(jìn)行超聲功率測(cè)量，也可使用在檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行校準(zhǔn)的參考聲源替代。如果使用一個(gè)輻射力天平，它必須通過(guò)測(cè)量一個(gè)輸出功率已經(jīng)在檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室被測(cè)量過(guò)的或可追溯到檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室參考聲源的輸出來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)，盡管聲壓平方的積分與聲源換能器的超聲功率有某種程度上的相關(guān)，但這種間接的過(guò)程增加了額外的復(fù)雜性。因此，建議平面掃描法主要用于比較法校準(zhǔn)的抽查；然而，如果參考水聽器不可用，那么平面掃描是工作水聽器校準(zhǔn)的一種可以接受的辦法。對(duì)于在檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)的參考水聽器，靈敏度可以指定為電纜末端開路靈敏度，Mc(f),或電纜末端有載靈敏度，M?()(見3.3.1節(jié))。如果參考水聽器沒有內(nèi)置或外部放大器，則M()應(yīng)確定。如果參考水聽器有內(nèi)部的放大器，則M.()和電子負(fù)載條件(例如，為50歐姆)應(yīng)確定。如果參考水聽器有相連的外部放大器，則放大器輸入的M(J)可以由方程3.3.1-2或3.3.1-5計(jì)算得到。此外，對(duì)于后一種意，檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室提供的參考水聽器靈敏度可能需要轉(zhuǎn)換為適用于本地實(shí)驗(yàn)室測(cè)量設(shè)置的M?()值。因?yàn)樗犉饕话闶呛艽嗳醯脑O(shè)備，容易磨損及破壞，為了進(jìn)行眾多的實(shí)際測(cè)量任務(wù)，本地實(shí)驗(yàn)室應(yīng)保持一定數(shù)量的工作水聽器。參考水聽器通常僅用于校準(zhǔn)工作水聽器。此外，校準(zhǔn)過(guò)程涉及到統(tǒng)計(jì)學(xué)上建立的“誤差范圍”或測(cè)量程序和設(shè)備的不確定度，將在附錄A中描述。通過(guò)進(jìn)行工作水聽器的反復(fù)校準(zhǔn)和記錄結(jié)果，可確定程序的不確定度。這種不確定度必須與超聲系統(tǒng)輸出測(cè)試報(bào)告的不確定度相結(jié)合。作為在本地實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)的替代方案，允許由一個(gè)獨(dú)立的保持可追溯至檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行校準(zhǔn)。根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)報(bào)告的測(cè)量數(shù)據(jù)所使用的設(shè)備(工作水聽器，工作聲源)應(yīng)巴被校準(zhǔn)或在測(cè)量前一個(gè)月內(nèi)進(jìn)行過(guò)期間核查。對(duì)于非標(biāo)測(cè)量，不需要進(jìn)行校準(zhǔn)。4.3校準(zhǔn)程序的概述推薦的校準(zhǔn)程序框圖見圖4。圖中的圓圈中的數(shù)字為步數(shù)。三個(gè)主要程序框圖為是輻射力天平和工作聲源的校準(zhǔn)(步驟1-4),本地實(shí)驗(yàn)室對(duì)參考水聽器的核查(步驟5-7和10)和工作水聽器的校準(zhǔn)(步驟8-10)。有關(guān)每個(gè)步驟的詳細(xì)信息，可以在下面列出的每一步的編號(hào)后的中括號(hào)中的節(jié)中找到。如果懷疑輻射力天平或參考設(shè)備(聲源或水聽器)其中之一有故障的，進(jìn)行三方的相互比較，如步驟3和6,將有助于查明原因。1.檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)參考聲源的校準(zhǔn)[參見第4.4.2節(jié)]1.若從供應(yīng)商獲得一個(gè)聲源換能器，應(yīng)送到檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室，聲源換能器在特定頻率，通過(guò)可重現(xiàn)激發(fā)條件產(chǎn)生已知功率水平W,進(jìn)行校準(zhǔn)，從而確定該聲源的主要參考超聲功率可追溯到該實(shí)驗(yàn)室。此聲源換能器可以作為參考聲源。2.輻射力天平的校準(zhǔn)[參見第4.4.3節(jié)]當(dāng)本地實(shí)驗(yàn)室接收到參考聲源，并在同樣頻率下和同等條件下激發(fā)，它就可以用來(lái)校準(zhǔn)輻射力天平。根據(jù)附錄A的規(guī)定，這個(gè)過(guò)程需要重復(fù)幾次，以確定校準(zhǔn)的不確定度。其表現(xiàn)是否能如預(yù)期。如果發(fā)現(xiàn)重大偏差，需要進(jìn)行修理、調(diào)整或進(jìn)行輻射力工作聲源必須使用輻射力天平在特定條件和頻率下進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)必須6.參考水聽器的波形記錄的比較[見第4.5.2節(jié)]對(duì)于每一種情況，在所有校準(zhǔn)頻率下，對(duì)每個(gè)波形進(jìn)行計(jì)算，并記錄波形。這些參用于未來(lái)工作水聽器的比較校準(zhǔn)和穩(wěn)定性核查。反復(fù)測(cè)量，以確定系統(tǒng)的測(cè)量誤差(見附錄A)。要得到一個(gè)工作水聽器首先需要從供應(yīng)商處購(gòu)買一個(gè)水聽器，然后進(jìn)行本較法，在這種方法中，水聽器被放置在與測(cè)試參考水聽器時(shí)同樣的位置(如在第5步中所述)。通過(guò)對(duì)新的工作水聽器記錄的波形和參考水聽器記錄的波形進(jìn)行直接比較，可以得到9.工作水聽器的周期性期間核查[見第4.7節(jié)]每年至少一次期間核查，以確定工作水聽器在相同的測(cè)試環(huán)境下是否穩(wěn)定，10.通過(guò)平面掃描法進(jìn)行水聽器的校準(zhǔn)[見檢查參考水聽器的校準(zhǔn)的另一種方法是，在每個(gè)校準(zhǔn)頻率下進(jìn)行平面掃描。此外，檢查工作水聽器校準(zhǔn)也可以進(jìn)行平面掃描(在暫時(shí)缺少參考水聽器的情況下)。平面掃描時(shí)需要使用參考聲源或者根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量并報(bào)告的數(shù)據(jù)，所使用的設(shè)備(工作水聽器，工作聲源)應(yīng)已被校準(zhǔn)或在測(cè)量前由物理聲學(xué)理論，在理想的情況下由圖2和圖3所顯示的輻射力是由W/c給出的，其中W是由聲源④⑧④⑧換。設(shè)定牛頓為0.102kg產(chǎn)生的萬(wàn)有引力和水中聲速為每秒1500米的條件下，可得到以下方程：功率W(毫瓦)=0.0147×輻射力天平的讀數(shù)(微克)…(4.4.2-2)公式4.4.1-2對(duì)于吸收靶(圖2)和45度角的反射靶(圖3)都有效?；痉匠?.4.1-1,已有理論支持，并在一定程度上，已通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。然而，在實(shí)踐中，條件總是不太理想，和推導(dǎo)4.4.1-1公式中所作出的假設(shè)也不是完全有效的。因此，建議定期使用一個(gè)或多個(gè)參考聲源對(duì)輻射力天平系統(tǒng)(無(wú)論是商用的還是從組件構(gòu)建的)進(jìn)行測(cè)試。①參考②③⑤實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)比記錄⑦參考水聽器]⑨作水聽器作水聽器間核查⑩圖4推薦的校準(zhǔn)程序的主要步驟框圖4.4.2參考聲源換能器參考聲源換能器，當(dāng)使用指定的方式電子激勵(lì)，會(huì)提供確定的超聲功率水平。這種參考聲源已在檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室中得到校準(zhǔn)，在一個(gè)或多個(gè)頻率下和給定的條件下其功率水平已知(例如Fick等，4.4.3輻射力天平的校準(zhǔn)要校準(zhǔn)一個(gè)輻射力天平，參考聲源應(yīng)安裝在輻射力天平水槽的適當(dāng)位置，參考聲源和任何驅(qū)動(dòng)信號(hào)源的組合應(yīng)不產(chǎn)生超過(guò)校準(zhǔn)頻率下的輸出功率的-40dB的諧波。參考聲源必須在規(guī)定的條件下激勵(lì)以得到需要的已知超聲功率輸出，W?。檢查輻射力天平，如果需要還要進(jìn)行校準(zhǔn)，以便使它的讀數(shù)能與已知的超聲輸出功率W,在每個(gè)校準(zhǔn)頻率下均一致。或者，在每個(gè)校準(zhǔn)頻率下，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定力平衡方程的頻率相關(guān)的校正因子C()在每一校準(zhǔn)頻率的值。[理論上，C()]是常數(shù)。]如附錄A中描述，此過(guò)程應(yīng)重復(fù)數(shù)次，以確定與過(guò)程相關(guān)的誤差。4.4.4輻射力天平的線性度驗(yàn)證將參考聲源與輻射力天平組合起來(lái)，激勵(lì)參考聲源使其輸出已校準(zhǔn)的聲輸出。在輻射力天平的線性度要求如果發(fā)現(xiàn)非線性聲輸出，那么在輻射力天平用來(lái)測(cè)量超聲診斷設(shè)備的線性響應(yīng)，但在高激勵(lì)電壓幅度水平下時(shí)會(huì)偏離線性響應(yīng)(飽和效應(yīng))情況下，線性響應(yīng)函數(shù)通過(guò)刪大于系統(tǒng)測(cè)量誤差(見4.4.3),則需要修理或校準(zhǔn)輻射力天平；另外，參考聲源可能會(huì)出現(xiàn)故障，必關(guān)于工作聲源的校準(zhǔn)。)必須小心以確保發(fā)貨或收貨后的水聽器沒有可能會(huì)影響校準(zhǔn)的損壞。在溫度約為5℃和+40℃之間保存。參考聲源或工作聲源換能器必須在接近校準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)頻率的頻率所激勵(lì)，波形為有足夠幅度以給出一個(gè)清晰和可重復(fù)壓力波形的窄帶準(zhǔn)連續(xù)正弦波(10-15周期),期間參考水聽器架設(shè)在聲源遠(yuǎn)場(chǎng)處。必須調(diào)整參考水聽器位置和聲源脈沖長(zhǎng)度，使得脈沖幅度平滑的區(qū)域沒有重疊的反射信號(hào)。聲源換能器和參考水聽器進(jìn)行校準(zhǔn)前，應(yīng)在水中穩(wěn)定至少10分鐘。聲源換能器和參考水聽器應(yīng)去除氣泡。使用3.5.3節(jié)中所述的掃描和定位系統(tǒng)，參考水聽器位于聲源換能器聲束軸。參考水聽器應(yīng)進(jìn)行平面柵格掃描，以確保在給定的軸向距離上位于最大的壓力點(diǎn)處。參考水聽器產(chǎn)生的波形，使用示波器或數(shù)字化系統(tǒng)按第3.5.4節(jié)中指定進(jìn)行記錄。為了在示波器上顯示穩(wěn)定的時(shí)間波形，必須提供聲源換能器的同步觸發(fā)信號(hào)。參考水聽器觸發(fā)信號(hào)和聲波的到來(lái)之間的時(shí)間延遲，可以用來(lái)確定從聲源和水聽器的距離。由于水中聲速和衰減系數(shù)是溫度的函數(shù)，必須選擇、維護(hù)一致的水溫，并為這些測(cè)量進(jìn)行記錄。聲源換能器應(yīng)在特定的頻率下得到激勵(lì)，這些頻率對(duì)應(yīng)了檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室所提供了的靈敏度M(I)或者M(jìn)c()。需要注意的是，如果檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室提供了Mc(),在做出任何關(guān)于波形的計(jì)算前，需要確定本地實(shí)驗(yàn)室M()(參見3.3.1)。針對(duì)每一個(gè)頻率/,應(yīng)當(dāng)記錄波形的數(shù)字化序列或圖形，而均方聲壓或等效的時(shí)間平均強(qiáng)度，通過(guò)正峰壓和負(fù)峰壓的計(jì)算可得。必須反復(fù)測(cè)量幾次，以便得到如附錄A中所述的每個(gè)頻率的系統(tǒng)錯(cuò)誤，通過(guò)抽查和工作水聽器的靈敏度在相同的溫度的評(píng)估，這些波形數(shù)據(jù)可以用作確定未來(lái)可能的變化的基礎(chǔ)。期間核查至少應(yīng)該每年一次。平面掃描技術(shù)，在4.8節(jié)和附錄日描述，也可用于檢查參考水聽器的校準(zhǔn)。4.5.3參考水聽器的期間核查每個(gè)月，參考水聽器應(yīng)該通過(guò)使用它到貨時(shí)的配置進(jìn)行重復(fù)測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)期間核查。最低限度，這種期間核查應(yīng)該每年做一次，通過(guò)比較波形數(shù)據(jù)和之前記錄的數(shù)據(jù)，可以得到參考水聽器的長(zhǎng)期穩(wěn)定度。校準(zhǔn)日志應(yīng)跟蹤水聽器性能的任何變化。如果時(shí)間平均聲強(qiáng)或聲壓峰值的觀察值超過(guò)測(cè)量的誤差范圍，參考水聽器或校準(zhǔn)設(shè)備可能已經(jīng)發(fā)生了改變。如果使用輻射力天平檢查，聲源和相關(guān)設(shè)備未發(fā)生改變，那么需要修理、更換或到檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室重新校準(zhǔn)水聽器。4.6工作水聽器的對(duì)比程序在確認(rèn)參考水聽器的精度之后，可以在一個(gè)參考聲源或者工作聲源換能器的聲壓場(chǎng)執(zhí)行對(duì)比程序，首先對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)的一個(gè)位于軸上的點(diǎn)使用參考水聽器進(jìn)行測(cè)試(見第4.5.2節(jié)),并且將其與需要校準(zhǔn)的工作水聽器的測(cè)量響應(yīng)進(jìn)行比較。在此過(guò)程中，定位和定向必須特別小心，使得參考水聽器和工作水聽器在聲源的聲壓場(chǎng)中處于同一位置。此外，聲源激發(fā)條件必須是相同的。如果參考水聽器和工作水聽器有不同的水聽器有效直徑，那么傳播中的聲束的差異作為在測(cè)量位置的徑向距離的函數(shù)，在水聽器有效直徑較大的情況下應(yīng)該可以忽略不計(jì)。否則，必須考慮為不同的水聽器有效直徑進(jìn)行校正(Preston,等1988;Schafer和Lewin,1988)。執(zhí)行寬頻帶比較的最便捷的方式是使用厚度12mm或更小的膜式水聽器作為參考。應(yīng)該使用一個(gè)內(nèi)置放大器或者外置放大器但電纜較短(15cm)的水聽器。放大器的-1dB帶寬應(yīng)該等于50MHz。放大器也應(yīng)該符合表4的最低要求。在這些條件下，當(dāng)使用寬帶的聲源換能器時(shí)，工作水聽器的相對(duì)頻率響應(yīng)可以從工作水聽器的頻率響應(yīng)和參考膜式水聽器的比值得出。(Bacon,1982;Harris,1988)。4.6.2工作水聽器的電纜末端有載靈敏度的確定4.7工作水聽器的期間核查工作水聽器應(yīng)該定期地使用購(gòu)入時(shí)的設(shè)置通過(guò)重復(fù)性測(cè)量來(lái)進(jìn)行期間核術(shù)進(jìn)行對(duì)比(見第4.3節(jié))。最低限度，這種期間核查應(yīng)該每年做一次。通過(guò)和之前的數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行直接的波形對(duì)比，可以確定工作水聽器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。使用的第一個(gè)月，至少應(yīng)保持每天的日志以跟蹤經(jīng)出現(xiàn)了改變。如果通過(guò)輻射力天平檢查，聲源和相關(guān)設(shè)備未發(fā)生改變，則水使用戶可以確信水聽器的功能是正常的。使用的第一個(gè)月，應(yīng)至少保持每天寫穩(wěn)定性，并且確定系統(tǒng)的不確定度?；谶@些數(shù)據(jù)，較低頻次的期間核查也就平面掃描校準(zhǔn)(詳見附錄H)能作為確定水聽器靈敏度的對(duì)比法或其他校準(zhǔn)方法的替代方法(低于平面掃描校準(zhǔn)在參考水聽器的購(gòu)入檢查時(shí)或懷疑其性能的變化時(shí)，是非常有用和/或穩(wěn)定性期間核查必須至少每個(gè)月一次(見第4.3節(jié))。確定度以內(nèi)且差異不超過(guò)±15%(通過(guò)檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室或者通過(guò)比對(duì)手段)。5診斷超聲測(cè)量步驟本節(jié)詳細(xì)描述了測(cè)量聲學(xué)和幾何參數(shù)的推薦步驟。可證明等效于本節(jié)所述任何替代方法的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差都必須確定，并在最終的測(cè)試報(bào)告一致和簡(jiǎn)單。測(cè)試程序被描述得足夠詳細(xì)，以便本標(biāo)準(zhǔn)廣泛的潛在用戶可嘗試去給對(duì)量化聲測(cè)量中毫無(wú)經(jīng)驗(yàn)的首次用戶提供一步一步的測(cè)試程閱讀關(guān)于各種相關(guān)技術(shù)的參考文獻(xiàn)也會(huì)有所幫助，而且其中Carson和交叉檢查的推薦性程序步驟(用橢圓表示)與所用到的設(shè)備(用方框表示)之間的關(guān)系。器(和聲源)的穩(wěn)定性。各次測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)不大于5%。b)對(duì)于被測(cè)系統(tǒng)，執(zhí)行水聽器的測(cè)量和計(jì)算來(lái)得到聲壓、聲強(qiáng)和第2章中列舉的系統(tǒng)標(biāo)志需要的相關(guān)參量。測(cè)量的細(xì)節(jié)概括可參見圖6。重復(fù)這些測(cè)量來(lái)得到每一個(gè)單一操作模式和復(fù)合c)如果一個(gè)輻射力天平在下面的第5步中不可用，或者需要進(jìn)行水聽器與輻射力天平之間的比對(duì)，那么就要把工作水聽器放在聲場(chǎng)中，執(zhí)行一次平面掃描，計(jì)算特定模d)通過(guò)測(cè)量工作聲源或參考聲源的超聲功率W的來(lái)驗(yàn)證輻射力天平(和聲源)的穩(wěn)定性，聲源應(yīng)采用第1步中的設(shè)置。各次測(cè)量間的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)不大于3%。e)使用被測(cè)超聲系統(tǒng)在測(cè)試水中最大Lpa時(shí)相同的設(shè)置，記錄N(N>3)次換能器耦合和非耦水聽器測(cè)量校準(zhǔn)核對(duì)數(shù)據(jù)合理性驗(yàn)證水聽器穩(wěn)定性(1)選擇操作環(huán)境和設(shè)置確定聲束軸計(jì)算超聲功率計(jì)算p記錄波形部分，也可以耦合到水聽器輸出的終端電纜上。足夠的頻率響應(yīng)和對(duì)被測(cè)換X,Y,Z運(yùn)動(dòng)定位裝置，在水聽器或聲源支架具有兩個(gè)正交角度調(diào)整(I,M)的能力(見圖7和圖8)。數(shù)字化波形處理示波器(見第3.5.4節(jié)的規(guī)格)——傳統(tǒng)的模擬示波器通常不足以確定最大工作聲源或者參考聲源換能器及其驅(qū)動(dòng)，如第4章裝水的水槽，在附錄E中有所解釋；見附錄K——水中測(cè)量的合理性。硬拷貝設(shè)備(膠卷或繪圖儀)。時(shí)應(yīng)小心，以防止在測(cè)量過(guò)程中不慎造成震動(dòng)。在各自的具體的校垂直程序依賴于使用的換能器組件和水聽器。以下是一個(gè)與聲束軸重合使得水聽器處于最敏感的方向。除非使用膜式水聽器，否參考聲源和工作聲源在同一標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)置驅(qū)動(dòng)下經(jīng)過(guò)了水聽器的穩(wěn)定性檢查(5.2節(jié)的步驟1)后，和驗(yàn)證其一致性，確認(rèn)其在水聽器的穩(wěn)定范圍內(nèi)，此范圍由最近一次的水聽器得到和以前的測(cè)試一致的信號(hào)水平，意味著測(cè)量程序和水介質(zhì)等設(shè)施是穩(wěn)圖7水平掃描機(jī)構(gòu)的例子圖8垂直掃描系統(tǒng)的例子這種校垂直是整個(gè)測(cè)量過(guò)程關(guān)鍵部分，特別是在待測(cè)試系統(tǒng)上執(zhí)行時(shí)。應(yīng)采取極為謹(jǐn)慎的態(tài)度以確保它的正確完成。校垂直或定位決定所有的關(guān)鍵最大值，意味著必須格外小心的確認(rèn)垂直和定位，以確認(rèn)垂直或發(fā)現(xiàn)的位置是一個(gè)真正的最大值，而不只是一個(gè)局部的或錯(cuò)誤的最大值。應(yīng)對(duì)從工作聲源上取得的值和波形記錄取對(duì)數(shù)。待測(cè)換能器的安裝和校垂直把聲源換能器替代為待測(cè)換能器。用待測(cè)系統(tǒng)中的M或A模式下的一個(gè)固定的聲束，重復(fù)上述第●把待測(cè)換能器(聲源換能器)的聲束與定位系統(tǒng)的Z軸對(duì)準(zhǔn)。圖6列出完成第5.4節(jié)中所述非自動(dòng)掃描模式下的測(cè)試的每個(gè)必須的步驟?！袷孤暿行狞c(diǎn)在聲源的遠(yuǎn)場(chǎng)處與水聽器對(duì)齊，如大于遠(yuǎn)場(chǎng)過(guò)渡長(zhǎng)度的1.3倍距離處。●確定水聽器的方向能產(chǎn)生最大響應(yīng)?！襁M(jìn)行Z掃描，直到水聽器信號(hào)時(shí)間峰值最大?！翊_定水聽器仍在聲束軸上。如果待測(cè)超聲系統(tǒng)沒有穩(wěn)定的聲束模式或很難在脈沖重復(fù)周期進(jìn)行同步掃描，那么在不防礙PVDF水聽器聲場(chǎng)檢測(cè)時(shí)(理想情況下，安裝在主水聽器之下),可安裝第二個(gè)水聽器來(lái)作為備用外部觸發(fā)源。對(duì)于掃描模式，觸發(fā)水聽器通常安裝在掃描平面的邊緣，以便掃描的第一個(gè)脈沖可以最強(qiáng)烈的被獲取。對(duì)固定聲束模式，水聽器應(yīng)安裝在距聲源到測(cè)量水聽器距離更遠(yuǎn)處。無(wú)“控制板”的M模式儀器可能有一個(gè)內(nèi)部測(cè)試模式，可充分模擬M模式使得聲輸出測(cè)量有一個(gè)固定的聲束?？勺稍?cè)摯郎y(cè)儀器的制造商了解更多的信息。5.4非自動(dòng)掃描系統(tǒng)下的聲強(qiáng)和聲壓的測(cè)量5.4.1聲強(qiáng)和聲壓測(cè)量的參考位置最大自由場(chǎng)脈沖聲強(qiáng)積分(PII)的位置應(yīng)當(dāng)作為ISPTA、IsPPA、p?與f測(cè)量的參考位置脈沖聲強(qiáng)積分作為測(cè)量聲束剖面和場(chǎng)的深度的參考量。最大衰減脈沖聲強(qiáng)積分的位置應(yīng)當(dāng)作為IsPTA3、此外，對(duì)于任何待測(cè)的發(fā)射圖案(j),最大激勵(lì)電壓幅度(vmj)可用來(lái)確定最大自由場(chǎng)脈沖聲強(qiáng)積分和最大衰減脈沖聲強(qiáng)積分的位置。最大自由場(chǎng)脈沖聲強(qiáng)積分的位置表示為zmjpI,最大衰減脈沖聲一旦使用下面給出的程序確定了這些位置，報(bào)告的聲強(qiáng)和聲壓可以由任何激勵(lì)電壓幅度所確定。對(duì)于產(chǎn)生連續(xù)波的設(shè)備，脈沖聲強(qiáng)積分是一個(gè)無(wú)意義的參數(shù)，在測(cè)量IsPTA、p、和f時(shí)，應(yīng)使用最大時(shí)間平均聲強(qiáng)的位置代替最大脈沖聲強(qiáng)積分的位置。應(yīng)采用最大衰減時(shí)間平均聲強(qiáng)的位置代替最大衰減脈沖聲強(qiáng)積分的位置來(lái)測(cè)量IsPTA?和p?3。第5.4.18將對(duì)產(chǎn)生連續(xù)波的設(shè)備使用的程序做進(jìn)一步闡述。5.4.2選擇操作條件和最大激勵(lì)電壓設(shè)置選擇進(jìn)行測(cè)試的操作條件。這將涉及到一個(gè)特定的激勵(lì)電壓幅度和發(fā)射圖案(j)。各項(xiàng)報(bào)告參數(shù)條件都應(yīng)當(dāng)記錄下來(lái)并包含在測(cè)試報(bào)告中，以便重復(fù)設(shè)置。最大自由場(chǎng)脈沖聲強(qiáng)積分和它的位置應(yīng)鉛z軸移新器并確定每一個(gè)位置上的脈沖積分強(qiáng)度來(lái)得到。為了避免近場(chǎng)的變化，這種軸向掃描應(yīng)不靠近有效孔徑表面，最小測(cè)試深度zmin為：……(5.4.41)AaprPIG,vmjz)5-5)。這些波形的輸出控制設(shè)置也應(yīng)該被記錄。5.4.9相關(guān)參數(shù)式中f和是主瓣分離最廣泛的頻率，其水聽器電壓頻譜為最大值的-3dB(71%)。在模擬或數(shù)字頻譜分析或采樣中，分別改變傅里葉變換的掃描率或點(diǎn)的數(shù)量，確保和2沒有偏移。如果和2漂移，可使用以下方式之一來(lái)穩(wěn)定：(1)降低頻譜分析儀的掃描速度或(2)增加時(shí)間的記錄長(zhǎng)度，使傅里聲束輪廓和其他幾何參數(shù)要確定焦深，應(yīng)在聲束軸上的兩點(diǎn)P1、P?來(lái)評(píng)估脈沖聲強(qiáng)積分，這兩點(diǎn)的脈沖聲強(qiáng)積分為處的一半(如果存在這樣的點(diǎn))。如果不存在這樣的點(diǎn)，P?為換能器的表面的點(diǎn)。為了確定X(掃描平面內(nèi))及Y方向(掃描平面外)-6dB聲束寬度，應(yīng)評(píng)估垂直于聲束軸，沿著指定方向兩個(gè)點(diǎn)的脈沖聲強(qiáng)積分，其脈沖聲強(qiáng)積分的值應(yīng)為該操作條件下PI(j,v,zmjpn)最大值的四分之一。對(duì)于單陣元的換能器測(cè)量步驟和其余參數(shù)的例子(也可以簡(jiǎn)單的應(yīng)用于多陣元的換能器)在參考非圓形孔徑的聲束輪廓和聲束入口尺寸應(yīng)在XZ掃描平面(掃描平面內(nèi))和YZ掃描平面(掃描平面外)方向分別測(cè)試，以充分地表現(xiàn)聲束特征。任意激勵(lì)電壓幅度下，(z=Zmjpn)處的空間峰值時(shí)間平均聲強(qiáng)(IsPTA),可由下式得到：式中PRF是脈沖重復(fù)頻率，見定義，單位為Hz,v為激勵(lì)電壓幅度。圖9在最大/sm位置上的稀疏峰值電壓波形信號(hào)(V)Ω>1Ω>圖10一個(gè)典型的脈沖聲強(qiáng)積分(P1/)波形一I聚焦-IE=聲束軸圖12扇掃矩形換能器組件的脈沖(如成像線)焦點(diǎn)處的聲束幾何示意圖//圖13/沿著穿過(guò)圓形聲源源換能器焦點(diǎn)直徑的A歸一化為J/cm)圖PH(O,V(歸一化)x和y軸是平行于換能器組件邊緣并相交的。參見圖12。式中f是頻率，單位為MHz(第節(jié)),z是沿著5.4.14波形記錄集窗口),積分時(shí)間應(yīng)大于10T,以減少在一個(gè)非整數(shù)周期積分中的固有誤差。自動(dòng)掃描模式下，一系列發(fā)射聲束沿著相鄰的方位角(即：側(cè)向平面)方向標(biāo)平面掃描。方位角掃描的重復(fù)頻率稱為掃描重復(fù)頻率(SRF);可通過(guò)其倒數(shù)掃描重復(fù)周期對(duì)聲強(qiáng)最簡(jiǎn)單的自動(dòng)掃描模式下，所有發(fā)射聲束使用同樣的聚焦特性沿著各自于聲束軸方向不同。因此，所有聲束的時(shí)間峰值和脈沖平均參數(shù)(單獨(dú)考慮)以及自動(dòng)掃描模式本身，是一致的。該模式下的時(shí)間平均參數(shù)是通過(guò)各個(gè)聲束的脈沖平均參數(shù)、整某些掃描模式可能采用兩個(gè)或兩個(gè)以上不同的聚焦模式，在不同深度聚焦，從而數(shù)是通過(guò)不同聲束類型的脈沖平均參數(shù)，在整體掃描在另一類型的系統(tǒng)中，掃查平面自動(dòng)在目標(biāo)空間沿垂直方向移動(dòng)。因此，掃描a)此模式下的時(shí)間峰值和脈沖平均參數(shù)由各個(gè)聲束分別的時(shí)間峰值和脈沖平均量來(lái)決定。如掃描重復(fù)頻率、脈沖重復(fù)頻率等參數(shù)和諸如聲束空間重復(fù)率等因子，都不能影響到該模式下的b)時(shí)間平均參數(shù)由聲束在掃描重復(fù)周期內(nèi)產(chǎn)生重疊的累積效應(yīng)的影響所決定。作為最重要的參數(shù)，自動(dòng)掃描模式下的某個(gè)點(diǎn)上測(cè)量的時(shí)間平均聲強(qiáng)，由該點(diǎn)上的掃描期間通過(guò)的不同的聲復(fù)合模式下的自動(dòng)掃描，與掃描設(shè)備操作條件及聲束形狀、焦點(diǎn)根據(jù)其特性，自動(dòng)掃描模式測(cè)量，最大的困難可能就是沒有聲束的發(fā)射序列詳細(xì)信息。這種信息可從制造商處獲得；如果沒有，在掃描平面上用水聽器進(jìn)行的復(fù)雜的掃描是確一特定的前面板的設(shè)置的脈沖序列的必要方法。復(fù)雜的陣列系統(tǒng)使用不同在復(fù)合自動(dòng)掃描模式，每個(gè)儀器制造商的操作方案各不相同。通過(guò)算法協(xié)助查式中PII?(x,0,z)是第i束聲束在點(diǎn)(x,0,z)上的衰減脈沖聲強(qiáng)積分(或衰減單個(gè)脈沖聲能通量),SRF5.5.2-1中的求和說(shuō)明了所有脈沖在一個(gè)掃描過(guò)程中對(duì)點(diǎn)(x,y,z)的貢獻(xiàn)，可定義為該點(diǎn)的衰減掃描聲強(qiáng)積分(SII?):如所有參與掃描的聲束有相同的聚焦特性(孔徑大小、焦深等),且在給定的范圍內(nèi)方位角的間x-i△x,△x(z)是范圍z的聲束之間的方位間距，i是在一個(gè)掃描重復(fù)周期內(nèi)重復(fù)的聲束的數(shù)目。的總構(gòu)成中占主導(dǎo)地位),且靠近側(cè)邊的邊緣效應(yīng)可被忽略。可以表明SII?(x,y,z)不再依賴于x,可 因此，當(dāng)所有組成掃描的聲束有同樣的聚焦特性，且它們都在一個(gè)給定范圍內(nèi)恒定的方位上，聲 因此測(cè)量可以在一個(gè)掃描平面的中心或掃描一個(gè)固定聲束進(jìn)行。5.6功率測(cè)量進(jìn)行聲功率測(cè)量的測(cè)量方法應(yīng)與已校準(zhǔn)的輻射力天平測(cè)量一致。聲功率的測(cè)量方法應(yīng)溯源至NIST使用輻射力天平檢測(cè)聲功率，輻射力天平應(yīng)使用參考聲源換能器校準(zhǔn)，其聲功率應(yīng)可溯源到檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室。凡使用水聽器的平面掃描法確定聲功率，工作水聽器的靈敏度應(yīng)使用參考聲源換能器或參考水聽器來(lái)確定，并可追溯至檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室。整個(gè)平面掃描系統(tǒng)的精度應(yīng)使用聲功率可追溯至檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的參考聲源換能器驗(yàn)證。5.6.1輻射力天平法測(cè)量方法輻射力天平系統(tǒng)，其操作方法及測(cè)試程序在3.6和4.4說(shuō)明。在本地實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)使用校準(zhǔn)過(guò)的輻射力天平系統(tǒng)對(duì)參考聲源、工作聲源和脈沖激勵(lì)進(jìn)行定期比對(duì)。測(cè)量診斷系統(tǒng)發(fā)射的超聲功率是輻射力天平系統(tǒng)的主要功能。當(dāng)使用輻射力天平(RFB)測(cè)量時(shí)，應(yīng)小心以確保輻射力天平的靶能截獲聲源換能器發(fā)出的全部輸出功率。聲源換能器和RFB靶應(yīng)定位，使得有效聲束橫截面積的尺寸比RFB靶尺寸小，并且聲束中心與RFB靶一致。測(cè)量診斷系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的非聚焦型換能器的程序與測(cè)量參考聲源或工作聲源的程序是相同的。測(cè)量聚焦型換能器時(shí)，應(yīng)進(jìn)行測(cè)試來(lái)檢測(cè)出水介質(zhì)產(chǎn)生的非線性響應(yīng)。對(duì)于超聲診斷系統(tǒng)，通常發(fā)射的是脈沖波。不管超聲是否脈沖波，公式4.4.1-2均可計(jì)算出其超聲功率，因?yàn)檩椛淞y(cè)量是時(shí)間平均的。有必要知道哪一個(gè)孔徑或超聲線產(chǎn)生了最大聲強(qiáng)，因?yàn)橛行┚€可能比其他的線攜帶更多的能量或聚焦更小。如果測(cè)量一個(gè)非自動(dòng)掃描模式或擺動(dòng)被限制的自動(dòng)掃描模式，必須使用這條線來(lái)進(jìn)行功率強(qiáng)烈建議在所有的測(cè)量類型，除測(cè)量功率/單位長(zhǎng)度(節(jié))特殊情況外，自動(dòng)掃描、非自動(dòng)掃描或聲束擺角被限制的復(fù)合模式均使所有脈沖都從產(chǎn)生最大聲強(qiáng)的孔徑發(fā)射。這將確保所有的超聲聲束至吸收靶的入射角與法向的偏離不超過(guò)10度。必須知道被測(cè)量系統(tǒng)設(shè)置對(duì)應(yīng)的PRF,特別是如果這些測(cè)量結(jié)果被用來(lái)和水聽器格柵掃描得到的數(shù)據(jù)(見第5.6.2)對(duì)比。同樣，對(duì)于多模式和特定系統(tǒng)，必須已知其脈沖序列(如B模式、多普勒等是讀取數(shù)據(jù)前，必須要有一個(gè)短的延時(shí)。由于靶的重量會(huì)由于箱體內(nèi)液體的溫度而變R(0)=2R?-R??……………(5.6.1冷卻。注意靶的冷卻要比加熱的過(guò)程要慢。在斷電到上電和上電到斷電的測(cè)量中不應(yīng)該存在系統(tǒng)的差異性。任何這樣的差異可能表明待測(cè)系統(tǒng)有一個(gè)顯著的熱身或關(guān)機(jī)時(shí)間，可能需要一個(gè)替代的方法來(lái)中斷發(fā)射電壓。斷電(時(shí)間零點(diǎn))和上電之間的(插值回到時(shí)間零點(diǎn))重量的差值除以68mg/mW的轉(zhuǎn)因?yàn)槌暵暿鴤鞑サ桨械倪^(guò)程中有一定的衰減(因?yàn)橐后w(Kaye和Laby,第14版)和膜衰減),必須采用校正因子來(lái)校正測(cè)得的值。天平在超聲工作頻段范圍的校準(zhǔn)是必須的(參見第4.4節(jié))。對(duì)一組測(cè)量結(jié)果進(jìn)行平均可產(chǎn)生更準(zhǔn)確的結(jié)果。另外，待測(cè)的換能器應(yīng)該從天上；重新耦合的次數(shù)(N2)應(yīng)為3次或以上。計(jì)算得值的標(biāo)準(zhǔn)差，而N2的均值之間的標(biāo)準(zhǔn)差也需要。報(bào)告中的功率應(yīng)該是基于N2組的功率平均值(參見上電上電斷電上電斷電上電斷電上電斷電上電斷電上電\---+---+---+ 圖15一個(gè)輻射力天平N=5次測(cè)量的演示如發(fā)射孔徑>相應(yīng)的輻射力天平的靶尺寸的3/4,應(yīng)調(diào)整換能器到靶的距離，使聲束橫截面積的主靶往往會(huì)導(dǎo)致測(cè)量中不可接受的噪聲。對(duì)于大孔徑換能器可增加換能器到靶的距離或使用準(zhǔn)直儀(見應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)集[W(),v.2(i)]使用最小二乘法來(lái)1)如果可能，不聚焦聲束，其他所有發(fā)射圖案參數(shù)不變，并重復(fù)以上的線性度測(cè)試。2)少換能器與靶的距離并重復(fù)線性度測(cè)試。如果1)聲功率測(cè)量設(shè)置應(yīng)做出調(diào)整，輻射力天平校準(zhǔn)和線性度應(yīng)該按本標(biāo)準(zhǔn)第4.4.3和4.4.4的Power(mW)=[ABS(W2-w1)/68]×c(5)……(5.6.可采用以下方法來(lái)屏蔽掃描有效孔徑方位角寬度1cm范圍外的所有聲功率，剩余的聲功率發(fā)射可根據(jù)節(jié)中的程序進(jìn)行測(cè)量。布置本標(biāo)準(zhǔn)所述掩膜后，1cm寬的孔徑會(huì)穿過(guò)最大量的聲功率，產(chǎn)生的最大測(cè)量值W/X(j,va)應(yīng)當(dāng)公開。從1cm寬的孔徑發(fā)出的聲功率被視為換能器中心1cm寬的孔徑發(fā)出的所有的聲功率，測(cè)量不確定度在20%以內(nèi)。當(dāng)輻射力天平的靶被用于限制方位角(圖像平面)孔徑，其幾何形狀和組成應(yīng)可探測(cè)到穿過(guò)1cm寬縫所有向前的發(fā)射而不會(huì)探測(cè)1cm寬縫以外的發(fā)射，如本節(jié)要求。所以，本節(jié)中描述的1cm的掩膜和1cm寬的靶雖然有一些不同來(lái)源的誤差。兩種方法界定孔徑的準(zhǔn)確度都應(yīng)該給予合理的認(rèn)同。機(jī)械探頭或者第三方測(cè)試的所有探頭，建議使用吸收掩膜或限制寬度的輻射力天平吸收靶以限制在有效掃描孔徑前表面1cm的線性寬度處探測(cè)。以下各節(jié)描述了加窗技術(shù)，包括：使用1cm寬的吸收掩膜、lcm寬的輻射力天平靶和電子屏蔽技術(shù)：a)1cm孔徑掩膜：使用掩膜時(shí)，它的幾何尺寸和組成應(yīng)可消除活動(dòng)陣列除指定1cm寬度發(fā)射出的超聲功率。只留下1cm寬的向前發(fā)射的通路，以滿足本節(jié)探頭前表面應(yīng)和掩膜表面共面，衰減應(yīng)該至少為30dB,其窗口內(nèi)壁有至少90駙率的材料來(lái)減少墻壁的吸收損失?？p的長(zhǎng)度至少為待測(cè)換能器垂直尺村的兩倍。為檢查這兩個(gè)要求，超聲功率的測(cè)量應(yīng)該使用兩倍的掩膜厚度。測(cè)量也應(yīng)該在每個(gè)待測(cè)掃描頭/系統(tǒng)下進(jìn)行，測(cè)量不確定度在10%以內(nèi)。圖16是一個(gè)推薦的掩膜幾何形狀的草圖。建議使用有最大衰減系數(shù)并與水有最低阻抗失配的材料。材料可以通過(guò)購(gòu)買獲得，跟水有很好的相容性(反射系數(shù)=-30dB),在3.5MHz時(shí)衰減在45dB/cm的范圍內(nèi)。額外的衰減也可以由封閉孔泡沫夾不銹鋼或夾在兩層超聲波衰減材料之間高/低阻抗反射物來(lái)提供。對(duì)每單位長(zhǎng)度聲功率測(cè)量，掩膜的縫應(yīng)該與待測(cè)換能器對(duì)齊，其成像平面如圖17所示。橫向定位在機(jī)械扇掃和凸陣掃描中至關(guān)重要。掃描頭探頭支架和夾具可起到幫助作用。可以認(rèn)為，聲束軸垂直于掩膜平面和靶平面(偏差±5°),掃描平面與縫隙的邊緣垂直(偏差±5°),就足夠達(dá)到本測(cè)試的目b)1cm寬的輻射力天平靶：作為孔徑限制掩膜的替代選擇，每單元長(zhǎng)度超聲功率可以用1厘米寬的輻射力天平靶來(lái)測(cè)量。使用該靶時(shí)，它必須直接放置于探頭前面，其幾何形狀和組成應(yīng)該使其只能探測(cè)到超聲探頭1厘米寬的縫隙發(fā)射的超聲。為了滿足本節(jié)中精度的要求，及本標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的線性要求，靶到換能器的距離應(yīng)該小于102,(λ作為靶性能的考察，聲功率的測(cè)量應(yīng)用兩倍杷的厚度。每個(gè)待測(cè)掃描頭/系統(tǒng)進(jìn)行一種掃描模式的測(cè)量，測(cè)量不確定度在10%以內(nèi)。為了減少混響引起的測(cè)量誤差，必須謹(jǐn)慎實(shí)施以確保反射聲能量(例如，從換能器或空氣-水界面)不會(huì)撞擊靶的表面。此外，靶的長(zhǎng)軸方向應(yīng)該保持垂直于掃描平面，如圖18所示。c)使用電子控制方式創(chuàng)建1cm寬的窗口：如系統(tǒng)控制方案和換能器幾何形狀允許，可通過(guò)利用電子方式斷開1cm寬的孔徑區(qū)域外的發(fā)射來(lái)實(shí)現(xiàn)，1cm寬的孔徑內(nèi)部的功率不受電子掩膜的影響。如果可以電子控制線性陣列(序列、相位、組合),推薦使用電子方法產(chǎn)生1cm寬的有效孔徑。輻射力天平技術(shù)是聲功率測(cè)量的主要方法。然而，以標(biāo)記為目的的超聲功率W測(cè)量可使用水聽器于水中路徑長(zhǎng)度、測(cè)量設(shè)備(水聽器、放大器、示波器等)和待測(cè)超聲診斷設(shè)備電壓范圍的組合不滿足線性要求。那么應(yīng)該確定系統(tǒng)電壓線性度并通過(guò)線性外插技術(shù)來(lái)計(jì)算高電壓下(非線性)的超聲功使用水聽器測(cè)量的超聲功率Wh.對(duì)比由天平確定的超聲功率Wb.是一種很有用的針對(duì)所有測(cè)量用作水聽器的校準(zhǔn)時(shí)，平面掃描方程的推導(dǎo)跟待測(cè)系統(tǒng)(超聲系統(tǒng))的功率測(cè)量相同；推導(dǎo)見附平面掃描測(cè)量和計(jì)算的精度應(yīng)該通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)參考聲源在校準(zhǔn)頻率進(jìn)行功率平面應(yīng)該與參考聲源產(chǎn)生的功率對(duì)比。測(cè)量時(shí)，水聽器的校準(zhǔn)因子M2(o)應(yīng)該由其他方法提供，而不是從對(duì)于聚焦型換能器，水中路徑的長(zhǎng)度應(yīng)該由焦深的定義中專門闡述的參數(shù)確定1)區(qū)分在從最高到最低激勵(lì)電壓幅度時(shí)所觀察到的時(shí)間50激勵(lì)電壓幅度下的非線性可明顯觀測(cè)到，執(zhí)行第(3)和第(4)條可得到線性響應(yīng)。如果非線性傳播參數(shù)σm<0.5且非線性響應(yīng)在執(zhí)行第(3)和/或第(4)條后仍然存在，非線性響應(yīng)垂直于RB靶垂直于RB靶圖16推薦使用的1cm寬孔徑掩膜(資料性附錄)統(tǒng)計(jì)學(xué)注意事項(xiàng)本附錄的目的是提供測(cè)量超聲儀器聲輸出水平及量化測(cè)量不確定度的程序。它很大程度上來(lái)源于Ziskin發(fā)表的詳細(xì)的教程(1993,2003)。聲輸出量的報(bào)告，需要測(cè)量均值的說(shuō)明和測(cè)量相關(guān)的不確定度的定量估計(jì)。不確定度是由置信限或公差限來(lái)表示的。95%的置信限是指一系列的值有95%的可能包含在真平均值(或其他指定的量)的范圍內(nèi)。置信系數(shù)用于計(jì)算置信限，在表A.1中給出。95%的公差限是指一系列的值有95%的可能包含在所有值的指定百分比值范圍內(nèi)。表A.2給出了樣本值90%,95%,99%的公差系數(shù)。本附錄將說(shuō)明如何計(jì)算相應(yīng)的置信限和公差限。本附錄中的一個(gè)重要特點(diǎn)是在區(qū)分測(cè)量不確定度的組成時(shí)，引入了A類和B類的術(shù)語(yǔ)，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO,1993》推薦和美國(guó)國(guó)家前的術(shù)語(yǔ)：隨機(jī)不確定度和系統(tǒng)不類是通過(guò)重復(fù)測(cè)量的統(tǒng)計(jì)處理來(lái)評(píng)定B類是其他方法評(píng)定得到的。進(jìn)行新的分類的一個(gè)重要原因是提供一個(gè)國(guó)際公認(rèn)的數(shù)學(xué)過(guò)程將不管是隨機(jī)效應(yīng)還是系統(tǒng)效應(yīng)導(dǎo)致的不確定度的各個(gè)分量合并成一個(gè)總的不確定度。這種方法的基礎(chǔ)是以標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)表示不確定度的每個(gè)分量，被稱為標(biāo)準(zhǔn)不確定度。其符號(hào)為U,對(duì)于A類不確定度分量，u等于統(tǒng)計(jì)學(xué)上的估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。統(tǒng)計(jì)方法涉及多重分析來(lái)估計(jì)總體參數(shù)，如，平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。B型評(píng)定是以使用的所有相關(guān)信息的科學(xué)判斷為基礎(chǔ)的，這可能包括：(1)以前的測(cè)量數(shù)據(jù)，(2)有關(guān)的材料和儀器的經(jīng)驗(yàn)，(3)制造商的規(guī)格書，(4)檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室提供的數(shù)據(jù)，(5)從手冊(cè)中得到的不確定度的數(shù)據(jù)。應(yīng)當(dāng)注意，基于有限的數(shù)據(jù)的不確定度的A類評(píng)定不一定比B類評(píng)定更可靠測(cè)定值的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度，uA,等于樣本均值的標(biāo)準(zhǔn)差，也被稱為標(biāo)準(zhǔn)誤差。可由下式得到：式中A類不確定度可以通過(guò)進(jìn)行額外的試驗(yàn)來(lái)減小。這結(jié)果來(lái)自分母的增大。理想的情況下，應(yīng)反復(fù)測(cè)量多次從而得到一個(gè)可靠的標(biāo)準(zhǔn)差。B類不確定度評(píng)定B類不確定度評(píng)定在所有可校正的系統(tǒng)誤差進(jìn)行調(diào)整后進(jìn)行的。所有剩余系統(tǒng)誤差的統(tǒng)計(jì)分布結(jié)合起來(lái)產(chǎn)生總的統(tǒng)計(jì)分布。除非有相反的信息，個(gè)體的概率分布被認(rèn)為是獨(dú)立的均勻分布，每個(gè)產(chǎn)生方差等于a213,其中a;第i個(gè)不確定度分量的半寬限值。由于個(gè)體分布的獨(dú)立性，總方差等于個(gè)體方差的和。因此，對(duì)于n個(gè)均勻分布的不確定度分量，總方差o2為：實(shí)際執(zhí)行聲輸出水平和超聲測(cè)量不確定度的適當(dāng)描述，將以三個(gè)例子的形式探頭探頭聲功率輸出的測(cè)量。第二個(gè)例子是基于四個(gè)同一型號(hào)探頭進(jìn)行重復(fù)測(cè)量的1.輻射力天平的校準(zhǔn)2.功率重復(fù)測(cè)量的執(zhí)行3.根據(jù)可糾正系統(tǒng)誤差調(diào)整數(shù)據(jù)5.計(jì)算B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度(up)其中x是樣本平均值功率測(cè)量，在進(jìn)行功率測(cè)量的超聲系統(tǒng)的帶寬范圍內(nèi)至少取兩個(gè)頻率點(diǎn)。獨(dú)立在操作中意味著每量都應(yīng)包括整個(gè)設(shè)置、測(cè)量并關(guān)閉程序。這就要求每次測(cè)量都要進(jìn)行整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的完整的拆卸和安裝，且應(yīng)與日常工作程序的開始和結(jié)束的程序一致。如果拆卸和安裝花費(fèi)太多的時(shí)間以致于進(jìn)行十次測(cè)量顯得要求太高，只要能把不確定度保持在一個(gè)可接受的水平，可以減少測(cè)按照上述指導(dǎo)方針，使用輻射力天平對(duì)NIST標(biāo)準(zhǔn)功率源進(jìn)行10次獨(dú)立的測(cè)量(Fick,等1984)。設(shè)構(gòu)成了一個(gè)系統(tǒng)誤差，但是是可修正的。需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏y(cè)試來(lái)確定樣本均值的95%置信區(qū)間是否包=1.040±0.0318=(1.0082,1.校準(zhǔn)過(guò)的輻射力天平現(xiàn)在被用來(lái)測(cè)量感興趣換能器的輸出功率。保持恒定復(fù)測(cè)量次數(shù)為5。根據(jù)校準(zhǔn)程序，測(cè)試中需要進(jìn)行完整的系統(tǒng)的拆卸和安裝。5個(gè)測(cè)量值和校正(修正)B類不確定度的評(píng)定，包括指定由NIST說(shuō)明的不確定度(±4%)加上由測(cè)量位置引入的未校正的系統(tǒng)誤差。在這個(gè)例子中，假設(shè)只有測(cè)量位置的未校正的系統(tǒng)誤差會(huì)在讀取天平讀數(shù)的時(shí)候出現(xiàn)。如而，NIST說(shuō)明這是一個(gè)k=2的擴(kuò)展不確定度，0.080W需要除以2,提供用于合成不確定度的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度。因?yàn)闆]有任何理由懷疑任何值將更有可能在不確定度范圍之外發(fā)生，可以合理的假設(shè)這些系統(tǒng)誤差是均勻分布(矩形分布)。因此，總的B類不確定度分量可以這樣計(jì)算：超聲測(cè)量中，為得到適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展不確定度U,提供了95%的置信度。所以，k設(shè)為有效自由度或者表示為%:例2:一個(gè)換能器型號(hào)的輸出功率的測(cè)量為獨(dú)立和正態(tài)分布。當(dāng)每個(gè)探頭進(jìn)行多次測(cè)量，整體差異包括了探頭差異和測(cè)量系統(tǒng)固有差異。標(biāo)準(zhǔn)為了超聲測(cè)量的目的，擴(kuò)展不確定度U應(yīng)設(shè)置置信度級(jí)別為95%。因此，k應(yīng)設(shè)置為t.975在n-1=3Power=x±u=(73.75±15.49)mW對(duì)于一些比率如99%,它也有可能提供模型中的探頭單元高于95%的公差限。計(jì)算中使用了擴(kuò)展樣為因此，對(duì)于99%的功率值的95%的上公差限，Power≤x+u=73.75+40.74=mW例3:超聲掃描儀功率輸出的測(cè)量超聲波掃描儀由一個(gè)控制臺(tái)及一個(gè)或多個(gè)換能器組成。超聲設(shè)備制造商的一個(gè)在此分析中假設(shè)的控制臺(tái)和換能器是獨(dú)立的，所有重復(fù)測(cè)量也是獨(dú)立的。另外xjk代表第j個(gè)單元的第k次功率測(cè)量(k=1,2,…6)。應(yīng)用在圖A.1中列出的公式可得出以下結(jié)果：換能器的均值是：總體均值等于換能器均值的平均(也是控制臺(tái)均值的平均)。也就是：換能器均值的標(biāo)準(zhǔn)差是：控制臺(tái)均值的標(biāo)準(zhǔn)差是：測(cè)量技術(shù)固有差異定義為Smeas,來(lái)源于測(cè)量技術(shù)方差的平方根。也就是：擴(kuò)展不確定度為：上公差限可表示為：因此，有95%的可能性99%的功率測(cè)量小于99mW。表格列表表A.1:95%和99%置信系數(shù)(雙側(cè))表A.2:95%公差系數(shù)(單側(cè))表A.3:90%公差系數(shù)(單側(cè))表A.4:輻射力天平的校正表A.5:超聲功率的測(cè)量表A.6:4個(gè)換能器超聲功率的測(cè)量圖A.1:12個(gè)控制臺(tái)-換能器組合超聲功率的測(cè)量圖A.2:p個(gè)換能器，q個(gè)控制臺(tái)，r次重復(fù)的計(jì)算設(shè)置自由度(DF)95%置信系數(shù)(t.975)信系數(shù)(t.g?s)21324.304354657687989表A.1:95%和99%置信系數(shù)(雙側(cè))(續(xù))樣本數(shù)(n)自由度(DF)95%置信系數(shù)(t.975)99%置信系數(shù)(t.995)oo表A.2:95%公差系數(shù)(單側(cè))樣本數(shù)(n)自由度(DF)21324354657687989表A.3:90%公差系數(shù)(單側(cè))P=95%上公差限的%的樣本數(shù)樣本數(shù)(n)自由度(DF)21324354657687989表A.4:輻射力天平的校正WWWWWW表A.6:4個(gè)換能器超聲功率的(值的單位為mW)總平均值(24個(gè)值的平均)=73.75mW功率<115mWmm控制臺(tái)J=1,2,3,4(q=4)7290STDDEV=5.80STDDEV=8.9488682STDDEV=6.32m=61.00))總平均值=61.00mW功率=61±14mw(95%C.I)功率<99mW(99%測(cè)試值的95%TI)1m?m2m?mP 第ij個(gè)單元均值總均值A(chǔ)NSINCSLAmericanNationalStanUncertaintyinMeasurementANSINCBoulder,CO,1997.FickEitzenTschieggandBreckenbrStandard.J.ofResearchoftheNationalBureauofStandards,Vol89(2),209-212,1984.ISOGuidetotheExpressiNatrellaExperimentalStatisticsNationalBureauofStandarPrestonBaconandSmithCaliAssessmentIEEETransactionsonUltrasonicRaoVarianceComponentsEstimationMixedModelsMethodologiesanTaylorBandKuyattCGuideMeasurementResultsNISTTeeditedbyZiskin,M.C.andLewinP.ACRCPressBocaRatonppZiskinSpecificationofAcousticOutputLevelaExposimetryIEEETransactionsonUltrasonicsFerroelectr到5%。.B.BC.C圖B.1非聚焦聲源發(fā)射的超聲功率800mW下聲壓波形的水聽器測(cè)量a.測(cè)量距離=10.8cm,中心頻率=2.6MHz,σm=0.30b.測(cè)量距離=15.2cm,中心頻率=3.7MHz,σm=0.60c.測(cè)量距離=19.5cm,中心頻率=4.8MHz,σm=1.070則然后表C.1給出了z/d,比值從2到10和中心頻率從1到10MHz的de尺寸(單位mm)。表C.1由公式3.3.3-1得到的水聽器有效直徑值頻率(MHz468(資料性附錄)水中和組織模型中的聲輸出參數(shù)；衰減值本標(biāo)準(zhǔn)中，指定W、IsPTA、IsPPA和p?是在水中測(cè)量的。其基本原理在附錄K中有說(shuō)明。需要進(jìn)行計(jì)算實(shí)現(xiàn)程序步驟，推導(dǎo)衰減參數(shù)如p?3、IsPPA.3、ISPTA3。(超聲功源特性。)下面討論衰減程序和計(jì)算。D.1組織模型在臨床實(shí)踐中，很值得了解原位置也就是在超聲檢查期間病人體內(nèi)感興趣點(diǎn)的聲強(qiáng)。因?yàn)闇y(cè)量原位置的值是不可行的，必須在各種可用信息的基礎(chǔ)上估計(jì)。估計(jì)這些值的一般過(guò)程被稱為衰減，估計(jì)的值被稱為衰減值。這樣的估計(jì)值必定是粗糙和不確定的，因?yàn)槁暿诓煌R床情況下發(fā)生的衰減有很大的差別。更麻煩的是水中的聲場(chǎng)測(cè)量受到非線性傳播的影響而組織中的非線性的影響是不確定的。估計(jì)原位值的一類模型中，身體組織被假定是均勾的，衰減系數(shù)等于軟組織(例如肝、脾、腦)在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中測(cè)量出的平均值。(這些均勻組織模式是簡(jiǎn)單的概念，雖然將會(huì)看到在目前執(zhí)行中有一些困難。)假定一個(gè)聲源換能器在z方向發(fā)射頻率為f的超聲聲束到水或組織中，輸出功率在兩種情況下是相同的。媒介中任何點(diǎn)的衰減系數(shù)f可定義如下：衰減聲強(qiáng)=0水中聲強(qiáng)……………(D.1-1)對(duì)于峰值稀疏聲壓p,對(duì)應(yīng)的關(guān)系式是：衰減聲壓=?●水中聲壓…………(D.1-2)以下的等式被用于計(jì)算一個(gè)特定的均勻組織模型的因子f:其中0.23是分貝和奈培的轉(zhuǎn)換因0.3是假定組織衰減系數(shù)為0.3dB/cm-MHz,為超聲頻率單位為MHz,z是在衰減媒