配電網(wǎng)及一次機(jī)械設(shè)備知識培訓(xùn)講座

36935-1a主編第2章

配電網(wǎng)及一次設(shè)備配電網(wǎng)接線配電網(wǎng)一次設(shè)備開閉所環(huán)網(wǎng)柜和電纜分支箱配電站和箱式變壓器配電網(wǎng)的接地方式2.1

配電網(wǎng)接線放射式接線網(wǎng)格式接線環(huán)式接線1)配電網(wǎng)自動化實施區(qū)域的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，應(yīng)布局合理、成熟穩(wěn)定，其接線方式應(yīng)滿足Q/GDW

156《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則》和Q/GDW

370《城市配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》等標(biāo)準(zhǔn)要求。一次設(shè)備應(yīng)滿足遙測和(或)遙信要求，需要實現(xiàn)遙控功能的還應(yīng)具備電動操動機(jī)構(gòu)。實施饋線自動化的線路應(yīng)滿足故障情況下負(fù)荷轉(zhuǎn)移的要求，具備負(fù)荷轉(zhuǎn)供路徑和足夠的備用容量。配電網(wǎng)自動化實施區(qū)域的站、所應(yīng)提供適用的配電終端工作電源，進(jìn)行配電網(wǎng)電纜通道建設(shè)時，應(yīng)考慮同步建設(shè)通信通道。2.1

配電網(wǎng)接線圖2-1中壓配電網(wǎng)接線分類2.1

配電網(wǎng)接線2.1.1

放射式接線單回路放射式接線雙回路放射式接線樹枝式接線圖2-2單回路放射式接線1.單回路放射式接線2.雙回路放射式接線圖2-3雙回路放射式接線圖2-4樹枝式接線3.樹枝式接線2.1.2

網(wǎng)格式接線圖2-5網(wǎng)格式接線2.1.3

環(huán)式接線“N-1”接線多分段多聯(lián)絡(luò)接線“4×6”接線1.“N-1”接線“2-1”手拉手接線“3-1”接線“4-1”接線(1)“2-1”手拉手接線圖2-6手拉手接線(2)“3-1”接線有備用線的環(huán)網(wǎng)接線如圖2-7所示。首端環(huán)網(wǎng)接線如圖2-8所示。末端環(huán)網(wǎng)接線如圖2-9所示。1)有備用線的環(huán)網(wǎng)接線如圖2-7所示。圖2-7有備用線的“3-1”環(huán)網(wǎng)接線2)首端環(huán)網(wǎng)接線如圖2-8所示。圖2-8首端環(huán)網(wǎng)接線圖2-9末端環(huán)網(wǎng)接線3)末端環(huán)網(wǎng)接線如圖2-9所示。(3)“4-1”接線圖2-10“4-1”接線2.多分段多聯(lián)絡(luò)接線圖2-11架空線路兩分段兩聯(lián)絡(luò)2.多分段多聯(lián)絡(luò)接線圖2-12電纜線路三分段兩聯(lián)絡(luò)3.“4×6”接線圖2-13架空線路三分段三聯(lián)絡(luò)3.“4×6”接線圖2-14“4×6”接線2.2

配電網(wǎng)一次設(shè)備配電變壓器斷路器負(fù)荷開關(guān)隔離開關(guān)熔斷器2.2

配電網(wǎng)一次設(shè)備需要實現(xiàn)遙信功能的開關(guān)設(shè)備，應(yīng)至少具備一組輔助觸點；需要實現(xiàn)遙測功能的一次設(shè)備，應(yīng)至少具備電流互感器，二次電流額定值宜采用1A或5A；需要實現(xiàn)遙控功能的開關(guān)設(shè)備，應(yīng)具備電動操作機(jī)構(gòu)。一次設(shè)備的建設(shè)與改造應(yīng)考慮預(yù)留安裝配電終端所需要的位置、空間、工作電源、端子及接口等。需要就地獲取配電終端的供電電源時，應(yīng)配置電壓互感器或電流互感器，且容量滿足配電終端運(yùn)行和開關(guān)操作等需求。配電網(wǎng)站所內(nèi)應(yīng)配置配電終端用后備電源，保證在主電源失電的情況下能夠維持配電終端運(yùn)行一定時間和開關(guān)分合閘一次。2.2.1

配電變壓器配電變壓器(簡稱配變)通常是指電壓為35kV及以下、容量為2500kV·A以下、直接向終端用戶供電的電力變壓器，它的作用有以下兩個：滿足用戶用電電壓等級的需要。配電變壓器的作用是把35kV、20kV或10kV的電壓變成適合于用戶生產(chǎn)和照明用的三相400V或單相220V電壓。向廣大用戶提供電能。根據(jù)用戶用電量的大小，安裝不同容量的配電變壓器滿足用戶的用電需求。2.2.1

配電變壓器按照材料、制造工藝來分，常見的配電變壓器有普通油浸式變壓器、密封式油浸變壓器、卷鐵心變壓器、干式變壓器和非晶合金變壓器等。配電變壓器的主要技術(shù)參數(shù)如下：額定容量：變壓器在施加額定電壓、額定電流情況下連續(xù)運(yùn)行時能輸送的容量，單位為kV·A。額定電壓：變壓器長時間運(yùn)行時所能承受的工作電壓，單位為kV。額定電流：在額定容量和允許溫升條件下，允許長期通過的工作電流，單位為A。阻抗電壓：將變壓器的二次繞組短路，一5)空載電流：當(dāng)變壓器在一次側(cè)施加額定電壓，二次繞組空載時，在一次繞組中通過的電流。它起變壓器的勵磁作用，故又稱勵磁電流，一般以其占額定電流的百分?jǐn)?shù)表示?？蛰d電流的大小取決于變壓器容量、磁路結(jié)構(gòu)和硅鋼片質(zhì)量等?？蛰d損耗(鐵損)：變壓器二次側(cè)開路，一次側(cè)施加額定電壓時，變壓器的損耗。它等于變壓器鐵心的渦流損耗和勵磁損耗。負(fù)載損耗(銅損)：把變壓器的二次繞組短路，在一次繞組額定分接頭的位置通入額定電流，在繞組的電阻上所消耗的功率損耗和漏磁附加損耗。次側(cè)施加電壓，至額定電流值時，一次電壓和額定電壓之比的百分?jǐn)?shù)。2.2.1

配電變壓器2.2.2

斷路器技術(shù)參數(shù)真空斷路器1.技術(shù)參數(shù)額定電壓：表征斷路器絕緣強(qiáng)度的參數(shù)，是斷路器長期工作的標(biāo)準(zhǔn)電壓。最高工作電壓：較額定電壓約高15%左右。額定絕緣水平：反映工頻電壓下的耐壓水平，是斷路器最大額定工作電壓。額定電流：斷路器允許連續(xù)長期通過的最大電流。額定短路開斷電流：在額定電壓下，斷路器能保證可靠開斷的最大電流。額定短路開斷次數(shù)：反映斷路器開斷故障電流(小于額定短路開斷電流)性能，當(dāng)斷路器的實際開斷次數(shù)小于額定短路開斷次數(shù)時，其性能能夠保持完好。額定動穩(wěn)定電流(峰值)：斷路器在合閘狀態(tài)下或關(guān)合瞬間，允許通過的電流最大峰值，又稱為極限通過電流。1.技術(shù)參數(shù)熱穩(wěn)定電流：反映斷路器承受短路電流熱效應(yīng)的能力。機(jī)械壽命：主要指彈簧、轉(zhuǎn)軸、連動桿等構(gòu)成機(jī)械傳動控制系統(tǒng)的各個機(jī)械部件的整體使用壽命，任一部件損壞則使用機(jī)械壽命終止，至少允許

10000次開斷。2.真空斷路器圖2-15真空斷路器2.真空斷路器圖2-16真空斷路器的滅弧結(jié)構(gòu)圖2.2.3

負(fù)荷開關(guān)技術(shù)參數(shù)真空式負(fù)荷開關(guān)1.技術(shù)參數(shù)額定電流：負(fù)荷開關(guān)長期正常工作運(yùn)行并能夠開斷的最大電流。額定峰值動穩(wěn)定電流和額定熱穩(wěn)定電流：額定峰值動穩(wěn)定電流即允許短時耐受電流；額定熱穩(wěn)定電流值等于開關(guān)的額定短路關(guān)合電流值。額定電纜充電開斷電流：空載情況下的電纜回路充電電流屬于容性電流，電纜越長，容性電流值就越大。額定空載變壓器開斷電流：對于10～35kV電壓等級的負(fù)荷開關(guān)，國標(biāo)規(guī)定其值為開斷額定容量為1250kV·A配電變壓器的空載感性電流。單個電容器組額定開斷電流：其數(shù)值等于負(fù)荷開關(guān)額定電流值的0.8倍。圖2-17戶內(nèi)真空式負(fù)荷開關(guān)2.真空式負(fù)荷開關(guān)2.2.4

隔離開關(guān)主要技術(shù)參數(shù)組成結(jié)構(gòu)1.主要技術(shù)參數(shù)額定電壓，單位為kV。額定電流，單位為A。動穩(wěn)定電流，有效值，單位為kA。熱穩(wěn)定電流，有效值，單位為kA。工頻電壓下的耐壓水平，單位為kV。在雷擊情況下的抵抗水平，即沖擊耐壓水平，單位為kV。2.組成結(jié)構(gòu)導(dǎo)電部分：由一條彎成直角的銅板構(gòu)成靜觸頭，其有孔的一端可通過螺釘與母線相連接，叫連接板；另一端較短，合閘時它與動刀片(動觸頭)相接觸。絕緣部分：為了使動、靜觸頭與金屬接地的部分絕緣，采用了瓷質(zhì)絕緣或硅橡膠絕緣材料澆鑄作為絕緣支柱。底座部分：由鋼架組成，每個單相底座上固定兩個支柱絕緣子，支柱絕緣子及傳動主軸都固定在底座上。2.組成結(jié)構(gòu)圖2-18柱上隔離開關(guān)2.2.5

熔斷器圖2-19戶外跌落式熔斷器2.3

開閉所設(shè)置原則主接線1.設(shè)置原則由于開閉所能加強(qiáng)對配電網(wǎng)的控制，提高配電網(wǎng)供電的靈活性和可靠性，

因此在重要用戶附近或電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)部位應(yīng)設(shè)立開閉所，如政府機(jī)關(guān)、電信樞紐、重要大樓及有多條10kV線路供電的十字路口等。由于開閉所具有變電站10kV母線延伸的功能，對電能進(jìn)行二次分配，為周邊用戶提供供電電源，因此在用戶比較集中的地區(qū)應(yīng)設(shè)立開閉所，如大型住宅區(qū)、商業(yè)中心地區(qū)、工業(yè)園區(qū)等。因為城市建設(shè)及城市景觀的需要，舊城改造及城市道路拓寬改造大規(guī)模開展，原先的架空線路需“下地”改造為電纜線路。開閉所應(yīng)設(shè)置在通道通暢、巡視檢修方便、電纜進(jìn)出方便的位置。圖2-20

開閉所常見接線方式a)

單母線接線

b)

單母線分段接線

c)

雙母線接線2.主接線2.4

環(huán)網(wǎng)柜和電纜分支箱環(huán)網(wǎng)柜電纜分支箱2.4.1

環(huán)網(wǎng)柜基本組成組成結(jié)構(gòu)應(yīng)用實例2.4.1

環(huán)網(wǎng)柜圖2-21雙側(cè)電源環(huán)網(wǎng)供電圖1.基本組成柜體：空氣絕緣和復(fù)合絕緣環(huán)網(wǎng)柜柜體與常規(guī)的交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備在工藝和選材上類似，只是結(jié)構(gòu)更簡化，柜體體積較??；而SF6氣體絕緣環(huán)網(wǎng)

柜的柜體一般是按IEC標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計的，殼體由2.5～3mm的鋼板或不銹鋼焊成，在壽命期內(nèi)一次密封。母線：主母線一般根據(jù)柜體的額定電流選取，常采用電場分布較好的圓形和倒圓形母排。負(fù)荷開關(guān)：多為三工位，即具有負(fù)荷—隔離—接地等功能，這樣大大簡化了負(fù)荷開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)。熔斷器：一般使用全范圍限流熔斷器，在熔斷器兩側(cè)設(shè)接地開關(guān)。斷路器：一般多回路配電單元進(jìn)線柜采用斷路器，開斷電流不大，也不需要重合閘功能。隔離開關(guān)：支路三工位隔離開關(guān)結(jié)構(gòu)與負(fù)荷開關(guān)類似，裝在斷路器下面，可實現(xiàn)線路側(cè)接地。1.基本組成電纜插接件：用來連接電纜，它是負(fù)荷開關(guān)的延伸部分，一般做成封閉的，安全可靠。二次控制回路：二次控制回路采用集成方式實現(xiàn)就地或遠(yuǎn)程操作，采用集控制、保護(hù)、計量、監(jiān)視、通信為一體的微機(jī)控制管理系統(tǒng)模塊，使多回路配電單元向小型化、模塊化、圖2-22環(huán)網(wǎng)柜配電單元2.組成結(jié)構(gòu)圖2-23

環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)一次接線圖a)

正常運(yùn)行

b)

故障隔離后3.應(yīng)用實例2.4.2

電纜分支箱組成結(jié)構(gòu)主要分類2.4.2

電纜分支箱圖2-2410kV環(huán)網(wǎng)柜—電纜分支箱組成的電纜環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖1.組成結(jié)構(gòu)圖2-25電纜分支箱的組成2.主要分類普通分支箱高級分支箱(1)普通分支箱單蓋式：箱殼為長方體，有一個斜蓋可以向上打開，以便安裝施工或維護(hù)檢修。三相的母排板順列布置，所有進(jìn)線和出線電纜都分相地連接到內(nèi)部電氣并聯(lián)的母排板上，亦稱并列式箱體，如圖2-26所示。母排板通常有兩聯(lián)、三聯(lián)和四聯(lián)幾種。它適用于進(jìn)出線1～8回的場合，缺點是三芯電纜的分相跨接比較困難。圖2-26單蓋式電纜分支箱雙蓋式：相當(dāng)于兩個單蓋式背靠背連在一起，兩個斜蓋可分別打開。中間隔板裝有三相的雙向穿壁套管，兩端均可連接電纜附件，亦稱對接式箱體，如圖2-27所示。其優(yōu)點是三相器件相距小，分相跨接容易。無箱殼式：沒有殼體，直接將電纜附件連接的組合體置于地下的電纜溝或隧洞中。圖2-26單蓋式電纜分支箱(1)普通分支箱圖2-27雙蓋式電纜分支箱(1)普通分支箱(2)高級分支箱圖2-28門箱式電纜分支箱2.5

配電站和箱式變壓器配電站箱式變壓器2.5.1

配電站主接線方式及要求應(yīng)用實例1.主接線方式及要求安全性可靠性靈活性經(jīng)濟(jì)性(1)安全性在高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)；在低壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須裝設(shè)低壓刀開關(guān)；在裝設(shè)負(fù)荷開關(guān)—高壓熔斷器的出線柜母線側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)；在配電站高壓母線上及架空線末端，必須裝設(shè)避雷器。裝于母線上的避雷器宜與電壓互感器共用一組隔離開關(guān)，避雷器前的線路上不必裝設(shè)隔離開關(guān)。(2)可靠性可靠連續(xù)供電是電力生產(chǎn)最重要的要求，主接線要求簡單可靠，既能保證在事故或檢修情況下可靠供電，又能達(dá)到維護(hù)方便、運(yùn)行簡單、使用經(jīng)濟(jì)、便于施工等要求。斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時間，并要保證對一級負(fù)荷及大部分二級負(fù)荷的供電。(3)靈活性主接線的靈活性體現(xiàn)在倒閘操作方便，事故處理快捷，對操作人員的技術(shù)要求不高等方面。配電站的高低壓

母線，一般宜采用單母線或單母線分段接線。對于兩

路電源進(jìn)線，裝有兩臺主變壓器的配電站，當(dāng)兩路電

源同時供電時，兩臺主變壓器一般分列運(yùn)行；當(dāng)只有

一路電源供電，另一路電源備用時，則兩臺主變壓器

并列運(yùn)行。主接線方案應(yīng)與主變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求

相適應(yīng)，還要考慮今后可能的擴(kuò)展。(4)經(jīng)濟(jì)性主接線方案應(yīng)力求簡單，采用的一次設(shè)備特別是高壓斷路器數(shù)量要少，而且應(yīng)選用技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用的節(jié)能產(chǎn)品。由于小區(qū)配電站一般都選用安全可靠且經(jīng)濟(jì)美觀的成套配電裝置，因此配電站主接線方案應(yīng)與所選成套配電裝置的主接線方案配合一致。柜型一般采用固定式，只在供電可靠性要求較高時，才采用手車式或抽屜式。2.應(yīng)用實例圖2-29某工廠配電站一次電氣接線圖2.5.2

箱式變壓器圖2-30

箱式變壓器的結(jié)構(gòu)圖a)

外形結(jié)構(gòu)

b)

典型方案2.6

配電網(wǎng)的接地方式不接地方式自動跟蹤接地電流的諧振接地方式小電阻接地方式消弧線圈和中等阻值電阻并聯(lián)可控的接地方式1.不接地方式當(dāng)中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，無論是發(fā)生單相金屬接地或不完全接地，三相系統(tǒng)的對稱性仍保持不變，對電力用戶用電設(shè)備的繼續(xù)工作沒有影響。但是中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，不允許長期帶電接地運(yùn)行，這是因為非故障的兩相對地電壓升高3倍，可能引起絕緣的薄弱環(huán)節(jié)被擊穿，發(fā)展成為相間短路，使事故擴(kuò)大。所以規(guī)程規(guī)定：中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，繼續(xù)運(yùn)行的時間不得超過2h，并要加強(qiáng)監(jiān)視。2.自動跟蹤接地電流的諧振接地方式配電網(wǎng)中性點諧振接地是指配電網(wǎng)一個或多個中性點經(jīng)消弧線圈與大地連接，消弧線圈的穩(wěn)態(tài)工頻感性電流對電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)工頻容性電流調(diào)諧，故稱諧振接地。其目的是使接地故障點殘余電流減小，接地故障就可能自動清除。3.小電阻接地方式配電網(wǎng)中至少有一個中性點接入電阻器，目的是限制接地故障電流。中性點經(jīng)電阻器接地，可以消除中性點不接地和消弧線圈接地系統(tǒng)的缺點，既降低了瞬態(tài)過電壓幅值，又易于實現(xiàn)單相接地選線及接地故障區(qū)段定位。由于這種系統(tǒng)的接地電流比直接接地系統(tǒng)的小，故地電位升高對信息系統(tǒng)的干擾和對低壓電網(wǎng)的影響都會減弱。電纜網(wǎng)絡(luò)中性點采用小電阻接地的一個主要考慮是，電纜線路里故障大都是永久性的，即便是采用諧振接地電弧也難以自行熄滅。4.消弧線圈和中等阻值電阻并聯(lián)可控的接地方式消弧線圈的最大優(yōu)點就是能消除瞬時性故障，很多接地故障不需要處理，就可以自動熄弧了。那么，小電阻接地的優(yōu)點是什么呢？有故障就可以進(jìn)行跳閘保護(hù)，不至于帶來后患。若采取消弧線圈并聯(lián)一個智能的接地電阻，當(dāng)發(fā)生單相接地，若是瞬時性的故障時，通過消弧線圈可以自動處理了，自動消除故障了。第3講

醫(yī)學(xué)超聲成像技南方醫(yī)術(shù)科術(shù)大學(xué)匯報人姓名主要內(nèi)容超聲成像基本原理——超聲回波法醫(yī)學(xué)超聲設(shè)備的分類超聲診斷儀的主要參數(shù)7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義74Part

.01超聲成像基本原理——超聲回波法超聲回波法把幾兆赫至幾十兆赫的高頻聲脈沖發(fā)射到生物體內(nèi)，再接收反射波（回波），這種方法稱為超聲脈沖回波法。脈沖寬度：幾微秒脈沖間隔：幾百微秒（接收放大器處理回波的時間）脈沖回波法最早較早是應(yīng)用于雷達(dá)和聲納?；夭〞r間t、探測距離L的關(guān)系，c為聲速7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義767/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義777/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義78超聲回醫(yī)學(xué)波超聲儀器法原理講示義

意圖7/11/202379儀器基本框圖發(fā)射通道：時鐘電路（同步脈沖發(fā)生器）、發(fā)射器（高頻脈沖發(fā)生器）、換能器（探頭）接收通道：接收換能器、射頻放大器（RFA）、7/1檢1/2023

波及抑制電路、視頻醫(yī)學(xué)超聲放儀器原大理講義器（UFA）80Part

.022醫(yī)學(xué)超聲設(shè)備的分類A型超聲A型超聲診斷儀因其回聲顯示采用幅度調(diào)制

(Amplitude

Modulation)而得名。A型顯示是超聲診斷儀最基本的一種顯示方式，即在陰極射線管(CRT)熒光屏上，以橫坐標(biāo)代表被探測物體的深度，縱坐標(biāo)代表回波脈沖的幅度，故由探頭(換能器)定點發(fā)射獲得回波所在的位置可測得人體臟器的厚度、病灶在人體組織中的深度以及病灶的大小。根據(jù)回波的其他一些特征，如波幅和波密度等，7/1還1/2023

可在一定程度上對病醫(yī)學(xué)超聲灶儀器原進(jìn)理講義行定性分析。827/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義83由于A型顯示的回波圖，只能反映局部組織的回波信息，不能獲得在臨床診斷上需要

的解剖圖形，且診斷的準(zhǔn)確性與操作醫(yī)師

的識圖經(jīng)驗關(guān)系很大，因此其應(yīng)用價值已

漸見低落，即使在國內(nèi)，A型超聲診斷儀也很少生產(chǎn)和使用了。7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義84M型超聲7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義85M型超聲成像診斷儀適用于對運(yùn)動臟器，如心臟的探查。由于其顯示的影像是由運(yùn)動回波信號對顯示器掃描線實行輝度調(diào)制，并按時間順序展開而獲得一維空間多點運(yùn)動時序（motion-time）圖，故稱之為M型超聲成像診斷儀，其所得的圖像也叫做超聲心動圖。7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義867/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義87M型超聲診斷儀發(fā)射和接收工作原理與A型有些相似，不同的是其顯示方式。對于運(yùn)動臟器，由于各界面反射回波的位置及信號大小是隨時間而變化的，如果仍用幅度調(diào)制的A型顯示方式進(jìn)行顯示，所顯示波形會隨時間而改變，得不到穩(wěn)定的波形圖。因此，M型超聲診斷儀采用輝度調(diào)制的方法，使深度方向所有界面反射回波用亮點形式在顯示器垂直掃描線上顯示出來，隨著臟器的運(yùn)動，垂直掃描線上的各點將發(fā)生位置上的變動，定時地采樣這些回波并使之按時間先后逐行在屏上顯示出來。圖中可以看出，由于臟器的運(yùn)動變化，活動曲線的間隔亦隨之發(fā)生變化，如果臟器中某一界面是887/1靜1/2023

止的，活動曲線將變醫(yī)學(xué)超聲為儀器原水理講義平直線。7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義89M型超聲診斷儀對人體中的運(yùn)動臟器，如心臟、胎兒胎心、動脈血管等功能的檢查具有優(yōu)勢，并可進(jìn)行多種心功能參數(shù)的測量，如心臟瓣膜的運(yùn)動速度、加速度等。但M型顯示仍不能獲得解剖圖像，它不適用于對靜態(tài)臟器的診查。7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義90B型超聲7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義91為了獲得人體組織和臟器解剖影像，繼A型超聲診斷儀應(yīng)用于臨床之后，B型、P型、BP型、C型和F型超聲成像儀又先后問世，由于它們的一個共同特點是實現(xiàn)了對人體組織和臟器的斷層顯示，通常將這類儀器稱為超聲斷層掃描診斷儀。雖然B型超聲成像診斷儀因其成像方式采用輝度調(diào)制(Brightness

Modulation)而得名，其影像所顯

示的卻是人體組織或臟器的二維超聲斷層圖(或稱

剖面圖)，對于運(yùn)動臟器，還可實現(xiàn)實時動態(tài)顯示。7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義927/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義93C型超聲C型掃查，又稱C型顯示，“特定深度掃查”

(constant

depth

mode)。與B型掃查一樣都是輝度調(diào)制的二維切面象顯示方式，所不同的是B型掃查所獲得的是超聲波束掃查平面本身的切面象，即縱向切面象?？上в捎贑型掃查的靈敏度較低，顯象速度不易提高，使C型掃查技術(shù)的發(fā)展受到7/1限1/2023

制。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

947/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義957/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義96D型超聲D型超聲成像診斷儀也即超聲多普勒診斷儀，它是利用聲學(xué)多普勒原理，對運(yùn)動中的臟器和血液所反射回波的多普勒頻移信號進(jìn)行檢測并處理，轉(zhuǎn)換成聲音、波形、色彩和輝度等信號，從而顯示出人體內(nèi)部器官的運(yùn)動狀態(tài)。超聲多普勒診斷儀主要分為3種類型：即連續(xù)式超聲多普勒(continuous

wave

doppler)成像診斷儀脈沖式超聲多普勒(pulsed

wave

doppler)成像診斷儀實時二維彩色超聲多普勒血流成像(color

doppler977/11/2023

flow

image)診斷儀。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義F型超聲98F型掃查，又稱F型顯示。它與C型掃進(jìn)原理上是相似的。區(qū)別僅在于：在掃查一幅圖像的過程中，

C型掃查平面距探頭的深度是不變的，而F型掃查面距探頭的深度是一變量，不是一個常量。根據(jù)成像需要可作相應(yīng)變動，從而可獲得7/1斜1/2023

面、曲面的F型醫(yī)圖學(xué)超聲儀像器原理講義7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義99P型超聲7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義100又稱P型顯示，它可視為一種持殊的B型顯示，超聲換能器置于圓周的中心，徑向旋轉(zhuǎn)掃查線與顯示器上的徑向掃描線作同步的旋轉(zhuǎn)。主要適用于對肛門、直腸內(nèi)腫瘤、食道癌及子宮頸癌的檢查，亦可用于對尿道、膀胱的檢查。P型超聲診斷儀所使用的探頭稱為徑向掃描探頭，如尿道探頭，直腸探頭都屬于徑向掃描探頭。掃

描時探頭置于體腔內(nèi)，如食道、胃或直腸等。7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義1017/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義102Part

.013超聲診斷儀的主要參數(shù)主要參數(shù)7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義104表征超聲診斷儀性能的參數(shù)，從大的方面可分為三類，這就是：聲系統(tǒng)參數(shù)

圖像特性參數(shù)電氣特性參數(shù)在眾多的參數(shù)中，我們只討論其中幾個主要參數(shù)。聲系統(tǒng)參數(shù)：聲輸出的強(qiáng)度、總功率等；

超聲場的時頻特性，如波型、持續(xù)時間、脈沖重復(fù)頻率、脈沖形狀、頻率、脈沖帶寬等；

聲場分布特性，如換能器類型、波束形狀、聚焦特性、景深等。7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義105圖像特性參數(shù)：分辨力；位置記錄精度；深度測量精度；幀頻；存貯器的容量；圖像處理能力。7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義106電氣特性參數(shù)：靈敏度；增益及TGC指標(biāo)；壓縮特性及動態(tài)范圍；顯示器的動態(tài)范圍；系統(tǒng)的帶寬等。7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義107Part

.02幾個主要參數(shù)動態(tài)范圍顯示信號的最大水平與最小水平的比稱為動態(tài)范圍(Dynamic

Range,DR)，DR描述了信號幅度變化的大小，一般用分貝[dB]值表示。式中：Umax—信號最大值，Umin

—信號最小7/11/2值023109醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義生物組織的聲界面特性，組織吸收（超聲衰減）特性及探測深度決定了信號的動態(tài)范圍7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義110因此動態(tài)范圍DR通常由兩個部分組成：聲界面特性（聲阻抗差）所確定的信號幅度變化（SDR）超聲在組織傳播過程中衰減所引起的信號幅度變化，超聲傳播衰減取決于組織特性（超聲衰減系數(shù)

）與傳播距離（L）由此超聲回波總動態(tài)范圍可寫為：DR

=

2 L

+

SDR對動態(tài)范圍的影響因素7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義111超聲在生物組織中傳播所產(chǎn)生的全部回波；

超聲發(fā)射功率、接受放大器的等效輸入噪聲；終端顯示裝置的動態(tài)范圍；動態(tài)壓縮方法時間增益控制——補(bǔ)償傳輸衰減幅度增益控制——使有用信號相對壓縮線形范圍線性范圍，一般指的是儀器中放大器線性范圍，它給出放大器輸入信號和輸出信號之間成線性關(guān)系的區(qū)域。即Uo

=

KUi線性關(guān)系也用分貝值來表示式中：Umax—信號最大值，Umin

—信號最小值，可7/11/20見23線性放大器的線性醫(yī)學(xué)范超聲儀圍器原理講即義

是動態(tài)范圍1127/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義113當(dāng)輸出信號的最大幅度保持不變時，輸入信號的線性范圍將隨著K值的減小而增大。7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義114分辨率7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義115分辨力指成像系統(tǒng)能分辨空間尺寸的能力，即能把兩點區(qū)分開來的最短距離。超聲顯像儀的分辨力是衡量其質(zhì)量好壞的最重要的指標(biāo)，分辨力越高，越能顯示出臟器的細(xì)小結(jié)構(gòu)。7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義116超聲成像的分辨力有橫向分辨力和縱向分辨力之分。前者是指垂直于超聲脈沖束方向上的分辨力，后者是沿波束軸方向上的分辨力。這兩種分辨力的大小差別很大，縱向分辨力總是優(yōu)于橫向分辨力。而且，垂直于波束軸的兩個維上的橫向分辨力也往往不同。影響橫向分辨力和縱向分辨力的因素各不相同，7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義117橫向分辨力又稱側(cè)向分辨力，它表示區(qū)分處于聲束軸垂直的平面上的兩個物體的能力。超聲波束直徑尺寸直接影響橫向分辨力，波束直徑越細(xì)，能分辨的尺度越小，橫向分辨力越高。7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義118影響橫向分辨率的因素顯示熒光點尺寸的影響波束直徑尺寸的影響

動態(tài)范圍的影響7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義1197/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義1207/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義121儀器的圖像質(zhì)量主要取決于橫向分辨力。橫向分辨力好，圖像細(xì)膩，小結(jié)構(gòu)就能顯示清楚。橫向分辨力主要由換能器的尺寸、形狀、發(fā)射頻率、聚焦等因素決定。當(dāng)顯示屏光點尺寸較大時，也會影響橫向分辨力。此外，隨著深度的增加，脈沖頻譜中的各種頻率成分的衰減情況也不同，這個因素也潛在地影響著橫向分辨力?，F(xiàn)代化的顯像儀橫向分辨力可優(yōu)于2mm。7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義122縱向分辨力又稱軸向分辨力或距離分辨力，表示在聲束軸線方向上對相鄰兩回聲點的分辨力?？v向分辨力與發(fā)射超聲頻率有關(guān)，因為聲波的縱向分辨力理論極限為聲波的半波長。頻率越高，波長越短?？v向分辨力與超聲脈沖的持續(xù)時間有關(guān)，脈沖持續(xù)時間越短，即脈沖越窄，縱向分辨力越高。超聲脈沖持續(xù)時間與發(fā)射電脈沖寬度及換能器阻7/1尼1/2023

有關(guān)。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

123影響縱向分辨率的因素脈沖寬度的影響增益大小的影響7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義1247/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義1257/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義126色散吸收對橫向、縱向分辨率的影響7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義127吸收與頻率的關(guān)系——頻率越高，吸收越強(qiáng)；頻譜中心向低頻偏移；波束變寬；前沿變壞；理想的情況下，工作頻率越高，分辨率越高；生物組織的平均衰減系數(shù)接近1dB/cm·MHz；頻率3MHz—深度20

cm—衰減60dB，94%頻率10MHz—深度20

cm—衰減200dB，99.5%在大多數(shù)情況下，最佳工作頻率就是超聲波穿透深度不超過200個波長時就能達(dá)到被探測臟器的

那個頻率；例如：頻率為3MHz時，波長是0.51mm它能夠像。7/1形1/2023

成102mm深處組織的醫(yī)學(xué)良超聲儀好器原理講圖義128帶寬7/11/2023129醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義工作頻率超聲診斷儀的工作頻率，根據(jù)兩個方面因素作最佳的選擇。首先，從分辨力的角度說，增高頻率，可以改善分辨力。頻率越高，波長越短，則波束的指向性越好（近場距離大，而發(fā)散角小），橫向和縱向分辨力都能提高。其次，從穿透深度的角度來看，工作頻率越高，則衰減成正比地增加，必然使探測深度減小。若7/1要1/2023

求較大的穿透深度，醫(yī)學(xué)超聲就儀器原得理講義取較低的工作頻率。130因此，在設(shè)計中不得不在工作深度與頻率之間取合理的折衷。比如眼科應(yīng)用中，所要求深度小，可以用高頻率以提高分辨力，一般用10MHz。而

要穿透較大深度（如腹腔）時，則只能取較低工作頻率。通用B型超聲診斷儀的工作頻率一般在

3.5MHz，有些診斷儀配有多種不同頻率的的需要。7/1探1/2023

頭以滿足不同檢醫(yī)查學(xué)超聲儀深器原理講度義131常用超聲診斷儀的超聲頻率；動態(tài)范圍分辨率(波長mm)頻率(MHz)10dB1.520dB2.530dB3.010.253.754.52.50.91.51.850.450.750.910學(xué)0.2750.3750.45作用距離（穿透深度）指儀器發(fā)射的超聲波束可以穿透并能顯示出回聲圖像的被測介質(zhì)深度。超聲醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的作用距離，通常要滿足處于相當(dāng)深度上的各種器官的成像需要，如腹部成像就需要有20cm的工作距離，而用于眼球的深度為

10cm。影響作用距離的主要因素是脈沖信號在傳播途中的衰減，這是由于組織的吸收、反射、折射、散射等原因引起的。7/11/2023

醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

133要提高儀器的探測深度，有三個方面的途徑。

降低工作頻率。但降低工作頻率，則分辨力也隨之降低，這是一個限制。

提高接收機(jī)的靈敏度和擴(kuò)大動態(tài)范圍，使能接收較遠(yuǎn)距離的微弱的反射信號，但這要受到換能器噪聲的限制，信噪比極限對診斷超聲的最大穿透深度上的限制為300個波長左右。

加大發(fā)射功率，使遠(yuǎn)距離的微小聲阻抗差也能產(chǎn)生較強(qiáng)反射，從而使更遠(yuǎn)距離的病灶也能被探測到，但要考慮安全劑量的限制。7/11/2023

考慮到各方面的指醫(yī)標(biāo)學(xué)超聲，儀器原理應(yīng)講義合理選取作用距離。134脈沖重復(fù)頻率7/11/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義135指脈沖工作方式超聲儀器每秒鐘重復(fù)發(fā)射超聲脈沖的次數(shù)，即探頭激勵脈沖的頻率。