超聲的產(chǎn)生與接收課件contents目錄超聲波的基本概念超聲波的產(chǎn)生超聲波的傳播特性超聲波的接收超聲波在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用實驗與實踐環(huán)節(jié)01超聲波的基本概念超聲波是指頻率高于20000赫茲的聲波，人類的聽力無法察覺。超聲波超聲波的頻率超聲波的波長超聲波的頻率范圍通常在20000Hz至10MHz之間，具體取決于應(yīng)用領(lǐng)域。超聲波的波長較短，通常在幾毫米至幾十毫米之間。030201超聲波的定義

超聲波的特性方向性超聲波具有明顯的方向性，可以定向傳播。穿透能力和反射特性超聲波在介質(zhì)中傳播時，會根據(jù)介質(zhì)的聲阻抗和密度等參數(shù)產(chǎn)生不同的穿透能力和反射特性。能量集中由于頻率較高，超聲波具有能量集中的特點，可以在較小的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生較大的聲壓和聲強。超聲波的應(yīng)用領(lǐng)域利用超聲波的穿透能力和反射特性，可以對材料進行無損檢測和評估。超聲波在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于成像和診斷，如B超、超聲心動圖等。利用超聲波的能量集中和空化效應(yīng)，可以對物體進行高效清洗和微細(xì)加工。在軍事、海洋探測等領(lǐng)域，超聲波被用于聲吶探測和定位。無損檢測醫(yī)學(xué)成像清洗和加工聲吶02超聲波的產(chǎn)生利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，通過施加電場使材料產(chǎn)生伸縮形變，從而產(chǎn)生超聲波。壓電式激發(fā)利用磁致伸縮效應(yīng)，通過改變磁場強度引起材料尺寸變化，從而產(chǎn)生超聲波。磁致伸縮式激發(fā)利用電磁感應(yīng)原理，通過在導(dǎo)電材料中產(chǎn)生迅速變化的電流，從而產(chǎn)生超聲波。電磁式激發(fā)超聲波的激發(fā)方式超聲波的頻率是指單位時間內(nèi)波動的次數(shù)，單位為赫茲（Hz）。頻率超聲波的波長是指波在一個周期內(nèi)傳播的距離，單位為米（m）。波長超聲波的頻率與波長超聲波的功率是指單位時間內(nèi)聲能傳播的總量，單位為瓦特（W）。超聲波的聲壓是指在聲波傳播過程中，由于振動產(chǎn)生的壓力變化，單位為帕斯卡（Pa）。超聲波的功率與聲壓聲壓功率03超聲波的傳播特性聲速聲波在介質(zhì)中傳播的速度，與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。在超聲波的頻率范圍內(nèi)，聲速通常在1500-3000米/秒之間。聲阻抗表示介質(zhì)對聲波的阻尼特性，與介質(zhì)的密度和聲速有關(guān)，對于超聲波的傳播和反射具有重要的意義。聲速與聲阻抗反射當(dāng)聲波遇到不同聲阻抗的界面時，會發(fā)生反射，反射系數(shù)取決于界面兩側(cè)聲阻抗的差異。折射當(dāng)聲波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時，會發(fā)生折射，折射角與入射角和兩種介質(zhì)的聲速有關(guān)。超聲波的反射與折射超聲波在傳播過程中，由于散射、吸收和熱傳導(dǎo)等效應(yīng)，能量逐漸減少的現(xiàn)象。衰減系數(shù)與介質(zhì)的性質(zhì)、超聲波頻率和傳播距離有關(guān)。衰減超聲波在介質(zhì)中傳播時，由于介質(zhì)的內(nèi)阻尼和熱傳導(dǎo)等效應(yīng)，能量被介質(zhì)吸收轉(zhuǎn)化為熱能的現(xiàn)象。吸收系數(shù)與介質(zhì)的性質(zhì)、超聲波頻率和傳播距離有關(guān)。吸收超聲波的衰減與吸收04超聲波的接收利用某些材料的壓電特性，將超聲波的機械振動轉(zhuǎn)換為電信號，便于檢測和記錄。壓電效應(yīng)通過選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾徒Y(jié)構(gòu)，使超聲波的傳播效率最大化，提高檢測的靈敏度和分辨率。聲阻抗匹配利用聲波的干涉和衍射原理，將超聲波束聚焦到所需檢測的區(qū)域，提高目標(biāo)信號的強度和信噪比。聚焦技術(shù)超聲波的檢測原理電磁型接收器利用電磁感應(yīng)原理，體積較小，適用于便攜式設(shè)備，但靈敏度相對較低。晶體型接收器使用壓電晶體作為換能器，具有較高的靈敏度和分辨率，但體積較大。光纖型接收器使用光纖作為傳感器，具有抗電磁干擾、耐腐蝕等優(yōu)點，適用于復(fù)雜環(huán)境和無損檢測。超聲波接收器的種類與性能通過放大電路對接收到的微弱超聲波信號進行放大，便于后續(xù)處理和分析。信號放大采用適當(dāng)?shù)臑V波器和數(shù)字信號處理技術(shù)，去除噪聲干擾，提取有用的信號特征。濾波與去噪對接收到的超聲波信號進行解調(diào)與編碼，便于傳輸和存儲，同時提高信號的抗干擾能力。信號解調(diào)與編碼超聲波信號處理技術(shù)05超聲波在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用監(jiān)測胎兒發(fā)育通過超聲成像技術(shù)，可以實時監(jiān)測胎兒的生長發(fā)育情況，及時發(fā)現(xiàn)異常情況。評估治療效果對于某些疾病，如腫瘤等，超聲成像技術(shù)可以評估治療效果，為后續(xù)治療提供參考。診斷疾病超聲成像技術(shù)能夠無創(chuàng)、無痛地觀察人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為醫(yī)生提供準(zhǔn)確的診斷依據(jù)。超聲成像技術(shù)123利用高強度聚焦超聲波破壞腫瘤組織，達到治療目的。高強度聚焦超聲治療利用低強度超聲波破壞病變組織，達到治療目的。超聲消融治療利用超聲波將結(jié)石破碎，再通過尿液排出體外。超聲碎石術(shù)超聲治療技術(shù)03超聲波在生物材料制備中的應(yīng)用利用超聲波的物理效應(yīng)，制備具有特殊性能的生物材料。01超聲波藥物輸送利用超聲波將藥物定向輸送到病變部位，提高藥物療效，降低副作用。02超聲波生物效應(yīng)研究利用超聲波對生物體的影響，研究其作用機制和潛在應(yīng)用。超聲在生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用06實驗與實踐環(huán)節(jié)用于產(chǎn)生超聲波，通常由壓電陶瓷等材料制成。超聲波發(fā)生器用于接收超聲波并將其轉(zhuǎn)換為電信號，以便進行后續(xù)處理和分析。超聲波接收器用于顯示接收到的超聲波信號，以便觀察和分析。示波器用于固定和調(diào)整超聲波發(fā)生器和接收器的位置。實驗支架和固定裝置實驗設(shè)備與器材介紹實驗操作步驟與注意事項步驟三使用不同的物體或介質(zhì)置于超聲波發(fā)生器和接收器之間，觀察信號的變化。步驟二打開超聲波發(fā)生器，調(diào)整輸出頻率和幅度，觀察示波器上的信號變化。步驟一將超聲波發(fā)生器和接收器安裝在實驗支架上，并調(diào)整它們的位置，確保它們之間的距離適中。步驟四根據(jù)實驗結(jié)果進行分析和討論。注意事項確保實驗過程中避免超聲波直接照射人體，以免造成傷害。同時，注意保持實驗環(huán)境的安靜，以免影響實驗結(jié)