DB44DB44/T1586—2015超聲診斷設(shè)備的聲輸出檢測(cè)方法規(guī)范2015-04-16發(fā)布2015-07-16實(shí)施廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布 Ⅲ 1 1 14 24 244.2校準(zhǔn)步驟及其可追溯性 244.3校準(zhǔn)程序的概述 254.4輻射力天平的校準(zhǔn) 264.5本地實(shí)驗(yàn)室的參考水聽(tīng)器檢查 284.6工作水聽(tīng)器的對(duì)比程序 294.7工作水聽(tīng)器的期間核查 304.8水聽(tīng)器的平面掃描檢查 30 305診斷超聲測(cè)量步驟 30 315.2測(cè)量程序綱要 31 335.4非自動(dòng)掃描系統(tǒng)下的聲強(qiáng)和聲壓的測(cè)量 36 43 45 53 68 71 73 77 78 80 81 87 89 90 91Ⅰ準(zhǔn)》。本標(biāo)準(zhǔn)與NEMAStandardsⅢ1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0.3dBcm-1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)的主要總聲壓與環(huán)境聲壓的差值。符號(hào)：p單位：帕斯卡，Pa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)陣換能器符號(hào):Aaprt單位:平方厘米，cm22由公式100×(|A|-|B|)/|A|給出符號(hào):BW在遠(yuǎn)場(chǎng)的不同深度所測(cè)得的脈沖聲強(qiáng)積分最大值的點(diǎn)連成的直線。根據(jù)回歸法則計(jì)算，此直線將聲束橫截面積（beamcross-s在與聲束軸垂直的指定平面中，其脈沖聲強(qiáng)積分大于該平面中脈沖聲強(qiáng)積分最大值的25%的點(diǎn)構(gòu)成區(qū)域的面積。對(duì)于聲壓波形在聲束橫截面積上改變不明顯的情況,聲束橫截面積可用與聲束軸垂直符號(hào):A定義為fc=(f1+f2)/2f1和f2為帶寬中定義的頻率。符號(hào):fc3復(fù)合模式(復(fù)合操作模式)（combinedmode(combiCW多普勒(連續(xù)波多普勒)（cwDoppler(continuous-wa此兩點(diǎn)位于脈沖聲強(qiáng)積分的峰值相反兩側(cè),強(qiáng)積分PII(z)等于PII(zmjPII)0.5倍的點(diǎn),如果此點(diǎn)不存在,則取I=I×10(?0.1αfcz)α式中:z是聲源到測(cè)量點(diǎn)的距離,單位為cm；fc是中心頻率；I為聲強(qiáng)。符號(hào):Iα4pα=p(?0.1αfcz)z是聲源到測(cè)量點(diǎn)的距離，單位為cm；fc是中心頻率；pa為衰減聲壓；p為聲壓。符號(hào):pα一個(gè)用于聲輸出參數(shù)，表示從聲源到組織中指定位置的超聲波衰減量的一個(gè)乘法因子。在本標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器有效直徑（effectivehydro水聽(tīng)器有效半徑（effectivehydr此半徑是有效元件在某頻率下,根據(jù)其理論指向性函數(shù)比較該頻率下的指向性響應(yīng)的測(cè)量值而確5當(dāng)連接到指定的電氣負(fù)載時(shí)，在任何完整電纜末端或水聽(tīng)器的連接器處或水聽(tīng)器放大器組合的電在任何完整電纜末端或水聽(tīng)器的連接器處或水聽(tīng)器放大器組合的開(kāi)路電壓，與水聽(tīng)器的有效元件在一個(gè)給定的時(shí)間段內(nèi)，通過(guò)垂直于聲波傳播方向單位面積的聲能量。等于在同一時(shí)間段內(nèi)瞬時(shí)掃描入口尺寸（entrancedimensionsofthe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6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。對(duì)于脈沖發(fā)射系統(tǒng),輻單位：秒，s器組件,遠(yuǎn)場(chǎng)一般指距離大于S/πλ處,遠(yuǎn)場(chǎng)過(guò)渡長(zhǎng)度（farfieldtrans從非聚焦型換能器表面沿著聲束軸方向到指定點(diǎn)S/πλ的距離(對(duì)于環(huán)形聲源),其中S聚焦型換能器組件（focusingtra7脈沖回波成像的一種模式，其圖像靜止。除非此模式中超聲功率為零，否則其應(yīng)被認(rèn)為是一種以水聽(tīng)器幾何直徑（geometricalhydrop水聽(tīng)器幾何半徑（geometricalhydro垂直于聲波傳播方向單位面積所傳遞的聲能量。為了便于測(cè)量，合理假設(shè)在此點(diǎn)處聲壓和質(zhì)點(diǎn)速p是瞬時(shí)聲壓；脈沖平均聲強(qiáng)(intensity,pu8空間平均時(shí)間平均聲強(qiáng)(intensity,spatial-average對(duì)于自動(dòng)掃描系統(tǒng)，就是時(shí)間平均聲強(qiáng)在特定表面的掃描橫截面積上的平均值（可以近似為超聲功率與掃描橫截面積之比值，或者在每個(gè)掃描周期都不一樣時(shí)，取比值的平均值）；對(duì)于非自動(dòng)掃描系統(tǒng)，ISATA就是時(shí)間平均聲強(qiáng)在聲束橫截面積上的平均值（可以近似為超聲功率和聲束橫截面積的比空間峰值脈沖平均聲強(qiáng)(intensity,spatial-pe空間峰值時(shí)間平均聲強(qiáng)(intensity,spatial-pe空間中一點(diǎn)，聲強(qiáng)的時(shí)間平均。對(duì)于非自動(dòng)掃描系統(tǒng)，采用一個(gè)或以上的脈沖重復(fù)周期為平均的范圍。對(duì)于自動(dòng)掃描系統(tǒng)，作為一個(gè)特定的操作模式，聲強(qiáng)以一個(gè)或以上掃描重復(fù)周期聲強(qiáng)響應(yīng)系數(shù)(intensityrespon，，K=10-8Mρc9最大激勵(lì)電壓幅度(maximumdrivevolt在任何操作條件下，一個(gè)特定的系統(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)射圖案最小測(cè)試深度(minimummeaAaprt是有效孔徑面積注：這相當(dāng)于AIUM/NEMA的輸出顯示標(biāo)準(zhǔn)中的斷點(diǎn)深度（zbpAIUM/NEMA1998，公式6非自動(dòng)掃描(non-autoscan(n非線性傳播參數(shù)(nonlinearitypropagat一個(gè)對(duì)超聲聲束傳播的非線性程度進(jìn)行量化的參數(shù)。小于0.5的值可以認(rèn)為是線性的輸出控制設(shè)置(outputcontrol對(duì)超聲設(shè)備的聲輸出有所影響的控制設(shè)置。例如輸出功率控制、聚焦區(qū)域控制以及成像范圍控制峰值壓縮聲壓(peakcompres符號(hào)：pc或者p+峰值稀疏聲壓(peakrarefact符號(hào)：pr或者p-極化（點(diǎn)極化）(poled(spot一個(gè)描述在傳播方向上單位時(shí)間內(nèi)傳播的超聲能量的量值。除非另有規(guī)定，所有在本標(biāo)準(zhǔn)中的功符號(hào)：W脈沖平均聲強(qiáng)(pulse-averagei單位：秒，s脈沖聲強(qiáng)積分(pulseintensity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)聲壓的包絡(luò)或?yàn)樗?tīng)器的非零信號(hào)的指定脈沖上的積分。等于單個(gè)脈沖聲能通量。對(duì)于非掃描模式的換能器組件，等于時(shí)符號(hào)：PII脈沖重復(fù)頻率(pulserepetition符號(hào)：PRF脈沖重復(fù)周期(pulserepetit單位：秒，s輻射橫截面積(radiatingcross-sec符號(hào)：S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(tīng)器。它主要用在使用比較法對(duì)工作水聽(tīng)器進(jìn)行校動(dòng)條件可重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果。換能器宜用一個(gè)內(nèi)在穩(wěn)定的壓電晶體構(gòu)造，如石英、鈮酸鋰。一般用于校準(zhǔn)掃描橫截面積(scancross-se掃描聲強(qiáng)積分(scanintensi符號(hào)：SII掃描重復(fù)頻率(scanrepetit符號(hào)：SRF空間平均時(shí)間平均聲強(qiáng)(spatial-averagetemporal-空間峰值脈沖平均聲強(qiáng)(spatial-peakpulse-空間峰值時(shí)間平均聲強(qiáng)(spatial-peaktemporal-a比較水聽(tīng)器的電壓波形和波形記錄，以確定水聽(tīng)器靈敏度的變化，或?qū)Ρ葏⒖悸曉吹妮敵鲈谳椛鋼Q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指定的一組換能器聲束合成特征（由發(fā)射孔徑大小、變跡形狀、決定焦距和方向的穿過(guò)孔徑的相對(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)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)、信號(hào)非掃描模式（非自動(dòng)掃描）(unscannedmode(no用于本地實(shí)驗(yàn)室的水聽(tīng)器，主要用于日常測(cè)量。通過(guò)與參考水聽(tīng)器對(duì)比或通過(guò)對(duì)參考聲源進(jìn)行平已在本地實(shí)驗(yàn)室的輻射力天平上測(cè)得超聲功率的換能器。可用于水聽(tīng)器的平面掃描、比較校準(zhǔn)和抽驗(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)量檢查工作聲源的穩(wěn)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。特定設(shè)備的選擇與選擇的測(cè)量和校準(zhǔn)程序的類(lèi)型有關(guān)。這里描述的設(shè)備是指水聽(tīng)器和輻射力天平。水聽(tīng)器測(cè)量聲壓并間接測(cè)量聲強(qiáng)和超聲功率，而輻射力天平測(cè)量超聲功率。只有經(jīng)校水聽(tīng)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)間空間特征。理想的情況下，水聽(tīng)器應(yīng)提供聲場(chǎng)中各點(diǎn)的聲壓的無(wú)失真電壓波形。理想的水聽(tīng)器的基本要求是聲壓與水聽(tīng)器或目前使用的水聽(tīng)器是陶瓷或PVDF構(gòu)成的。陶瓷水聽(tīng)器，與PVD器是由極化元件的陣列組成的。點(diǎn)極化膜式水聽(tīng)器可以是單層或雙層結(jié)構(gòu)；雙層更能防止水導(dǎo)電性和RF噪聲的干擾。這兩種水聽(tīng)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，針式敏感元件的大小，可由水聽(tīng)器的“有效”半徑、水聽(tīng)器幾何直徑或非圓的情況下的其他幾何尺寸，均為敏感元件的電極區(qū)域面積的物理測(cè)量結(jié)果。水聽(tīng)器有效半徑和水聽(tīng)器幾何半徑之間的差異可能是因?yàn)樗?tīng)器結(jié)構(gòu)或小孔徑效應(yīng)（當(dāng)孔徑小于都可以運(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(tīng)器的有效直徑大于待測(cè)量聲場(chǎng)中的聲束寬度或聲場(chǎng)的變化非常陡峭，就可能發(fā)生空間平均，導(dǎo)致低估該聲壓場(chǎng)。靈敏度和空間平均之間必須做一個(gè)權(quán)衡：敏感元件的尺寸越小，水聽(tīng)器可通過(guò)電纜直接連接到波形記錄儀，或者把放大器接在水聽(tīng)器的敏感元件和記錄儀之間。使用水聽(tīng)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。另外，消除發(fā)生在高頻下的與電纜相關(guān)的共振。對(duì)于后一目的，如果使用外部放大器，連接放大器到水聽(tīng)器的電纜長(zhǎng)度應(yīng)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(tīng)器、放大器和波形記錄設(shè)備，必須同時(shí)擁有統(tǒng)一的頻率響應(yīng)和ML(f)=vp....................................................................(3.3.1-1)式中v是穿過(guò)指定水聽(tīng)器或水聽(tīng)器放大器末端的電壓幅度，而p是自由場(chǎng)聲壓；也就是未放置水聽(tīng)LCM=LC2ReZ2ReZel+ImZel2ReZel+ReZ+ImZel2{({({()({()...............................MC(f)通常用于比較在不同負(fù)載條件下校準(zhǔn)出的水聽(tīng)器靈敏度，其中負(fù)載和水聽(tīng)器阻抗被定義為一假如水聽(tīng)器和負(fù)載的阻抗是容性的，這種情況通常在未使用水聽(tīng)器放大器時(shí)出現(xiàn)，公式3.3.1-2可ML=MC................................................................(3.3.1-5)其中C是水聽(tīng)器電纜末端電容，包括任何完整的電纜和連接器。根據(jù)公式3.3.1是已知的，那么負(fù)載Cel的ML就可以被計(jì)算出來(lái)了。同樣的，如果電容負(fù)載Cel1的電纜末端有載靈敏度ML2=ML1...............................................................(3.3.1-6)有兩種連接水聽(tīng)器到波形記錄裝置的常用配置：即a）水聽(tīng)器、內(nèi)置放大器、電纜，和（b）出來(lái)。在（b）情況下，電纜末端有載靈敏度ML，（關(guān)于情況(b),如果ML(f)i和ML(f)o分別是放大器輸入和輸出電纜末端有載靈敏度，而且如果放大器在頻率f下，指定的電氣負(fù)載上的增益是G,則ML(f)o=ML(dBre1V/μPa)=-240+20log10ML(V/MPa)...................................(3.3.1-7)電纜末端有載靈Rel電纜末端電容或電纜末端開(kāi)路靈PVDF針式-直徑1PVDF針式-直徑1PVDF膜式-直徑PVDF膜式-直徑靈敏度ML(f)可以根據(jù)一個(gè)放置在已知、線性、一種更早期的表示水聽(tīng)器靈敏度的方式是通過(guò)聲強(qiáng)響應(yīng)系數(shù)Kf2（Harris，1985,1988由以下公2/Kf2...............................................................(3.3.1-8)Kf2=10?8ML2ρc.................................................................(3.3.1-9)c:m/s1ML:V/MPaKf2=0.015ML2................................................................(3.3.1-10)理想的水聽(tīng)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)很寬的頻帶內(nèi)水聽(tīng)器的頻率響應(yīng)是平滑的，或者M(jìn)L(f)是一個(gè)常數(shù)。如果不能得到理想化的頻率響應(yīng)，必須a)當(dāng)被測(cè)量設(shè)備的中心頻率fc小于等于15MHz，其水聽(tīng)器或水聽(tīng)器放大器組合的電纜靈敏度在從fc/2至5fc或20MHz（取較小者）的整個(gè)頻帶中的變化都必須小于±3dB。當(dāng)被從fc/2至40MHz的整個(gè)頻帶范圍內(nèi)的變化必須遠(yuǎn)小于±b)對(duì)于所有報(bào)告的測(cè)量數(shù)據(jù)，應(yīng)確定水聽(tīng)器的頻率響應(yīng)，以便使用這些數(shù)據(jù)確定由水聽(tīng)器測(cè)量c)必須使用頻率響應(yīng)滿(mǎn)足本節(jié)規(guī)定的最低要求的水聽(tīng)器或水聽(tīng)器放大器的組合。一個(gè)有8倍fc頻率上限的水聽(tīng)器將對(duì)高頻/寬帶寬的聲源提供更準(zhǔn)確的非線性調(diào)幅波形，頻率下限為fc/20的水聽(tīng)器可提供更準(zhǔn)確的峰值稀疏聲壓應(yīng)不大于fc/20。因?yàn)榧舛说难苌湫?yīng)，針式水聽(tīng)器難以滿(mǎn)足fc/20的要求，所以其使用應(yīng)限于連續(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(tīng)器的特定情況時(shí)（例如，膜及扭曲的壓縮峰的產(chǎn)生（如圖B.1會(huì)導(dǎo)致比f(wàn)c高很多的高頻分量的產(chǎn)生。波形的非線性的程度會(huì)受到換能器表面的聲壓級(jí)別、聚焦增益、距離以及頻率的影響。這些效應(yīng)可以用非線性傳播參數(shù)σm來(lái)進(jìn)行de和des當(dāng)此兩方程的條件不滿(mǎn)足，水聽(tīng)器有效直徑過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生空間平均效應(yīng)。平均效應(yīng)將會(huì)使得測(cè)得），水聽(tīng)器會(huì)擾亂聲場(chǎng)。對(duì)于膜式水聽(tīng)器，膜會(huì)反射射向它的一部分聲場(chǎng)。基于這個(gè)原因，在測(cè)量連這可以通過(guò)調(diào)整超聲軸和膜式水聽(tīng)器的角度來(lái)進(jìn)行校正(Pr的制造商處獲得(見(jiàn)DeReggi等1981和水聽(tīng)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，焦斑大小，聲壓級(jí)別，中個(gè)最基本的水聽(tīng)器或水聽(tīng)器放大器規(guī)格列表。更多的信息可以在Shombert等1982；IEC,1991b；此外，如果未使用內(nèi)置放大器，如水聽(tīng)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(tīng)器外殼及波形記錄裝置或外部放大器之間的電纜長(zhǎng)度控制在15cm以?xún)?nèi)。這些共振效應(yīng)，表現(xiàn)為水聽(tīng)器的電水聽(tīng)器校準(zhǔn)和診斷超聲測(cè)量中有幾種裝置是必不可少的，其中包括水聽(tīng)器、放大器、帶定位系統(tǒng)fc＜2MHz和de＜0.5mm的除外好>0.01V/MPz(-280dB相當(dāng)于1V/μPa)>MLpmax/G>MLpmax>50dB>15fcMLpmax>MLpmax/|ZL|放大器的最大輸入輸出比例，Vimax和Vomax,應(yīng)該符合>MLpmax/G...........................................................(-1)和>MLpmax..............................................................(-2)高分子水聽(tīng)器的靈敏度比這個(gè)還要高；事實(shí)上，很多水聽(tīng)器有效直徑都小于1mm，其靈敏度小于SR>15fcMLpmax..............................................................(-1)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Vomax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(mǎn)足，則(1)可增大Z,(2)通過(guò)挑選敏感元件較少的水聽(tīng)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，放大器的電源電流技術(shù)參數(shù)，必須能提供Imax。)連接放大器和波形記錄裝置的電纜應(yīng)無(wú)特性阻抗，信噪比水聽(tīng)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(tīng)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?，電纜末所有的測(cè)量應(yīng)在一個(gè)合適的水箱中使用水聽(tīng)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(lèi)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(mén)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。在測(cè)量換能器時(shí)需要一個(gè)精細(xì)定位系統(tǒng)移動(dòng)水聽(tīng)器到聲場(chǎng)的任何一點(diǎn)（例如Schafer和Lewin，1988）。建議系統(tǒng)能夠沿三個(gè)正交軸在重復(fù)度至少為±0.15/fcmm內(nèi)傳動(dòng)，其中fc以MHz為單位。垂直于水聽(tīng)器敏感元件的軸應(yīng)與換能器的聲束軸線平行。此外，應(yīng)當(dāng)提供至少具有一軸，最好是x和y兩軸算機(jī)的幫助，進(jìn)行波形計(jì)算時(shí)比用手工方法具有更好的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。對(duì)于不常用的測(cè)量，可以使傳動(dòng)儀（繪圖儀）的光學(xué)探頭或者連接著計(jì)算器或計(jì)算機(jī)的數(shù)字化筆可以用于跟蹤波形圖像并人工數(shù)字化。由于波形的高頻分量，需要許多時(shí)間采樣點(diǎn)來(lái)當(dāng)換能器正對(duì)著一個(gè)靶，超聲聲束會(huì)使這個(gè)靶趨向于偏移其平衡位置。這個(gè)趨勢(shì)是由輻射力導(dǎo)致），此參數(shù)F等于輻射力；從聲學(xué)原理上來(lái)說(shuō)，它和需要測(cè)量的超聲功率成正比。并不需要如圖2和圖3所基于輻射力平衡理論，用于測(cè)量診斷設(shè)備發(fā)射的超聲功率的儀器已經(jīng)可通過(guò)商業(yè)途徑獲得。對(duì)可靠的商品化儀器的使用可減少對(duì)實(shí)驗(yàn)室工作人員的時(shí)間和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的要求。另外，在一些實(shí)驗(yàn)室，可無(wú)論使用商業(yè)化的輻射力功率計(jì)還是自己構(gòu)建，其設(shè)計(jì)及構(gòu)造都應(yīng)保證在正常操作時(shí)，其測(cè)量的1mW的超聲聲束發(fā)射的總功率會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)于68μg重量的輻射力。一般來(lái)說(shuō)這種天平應(yīng)該基于“反饋’（或“null”）原理；例如，輻射力的大小應(yīng)該通過(guò)提供一個(gè)可測(cè)量的使平衡力臂產(chǎn)生零位移的反作用的材料和設(shè)計(jì)。靶區(qū)相對(duì)聲束橫截面積或（掃描模式）掃描橫截面積必須足夠大，測(cè)得的輻射力對(duì)應(yīng)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)使用控制溫度的水套達(dá)到的。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。2323工圖2帶吸收靶的輻射力天平系統(tǒng)△△231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(mǎn)底板開(kāi)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)鸟詈蟿┻B接聲窗掩膜的接觸面上。按照臨床實(shí)踐中的設(shè)置，模擬換能器聲發(fā)射面與病人接觸的放置情況。當(dāng)換能器由其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生超聲聲束，通過(guò)耦合劑及塑料掩膜進(jìn)入測(cè)量容器中，在水中傳播。由于塑料掩膜窗可根據(jù)換能器靈超聲聲束的存在會(huì)在水中產(chǎn)生聲流，一種穩(wěn)定的循環(huán)波動(dòng)。波動(dòng)對(duì)靶的影響可通過(guò)在靶的下方垂校準(zhǔn)的程序包括從檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室搬移水聽(tīng)器和已知精確特性的超聲聲源到用戶(hù)的本地實(shí)驗(yàn)室，也就是要進(jìn)行聲場(chǎng)測(cè)量的地方。本章介紹一個(gè)輻射力天平校準(zhǔn)方法和兩個(gè)水聽(tīng)器校準(zhǔn)方法：對(duì)比法和本標(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。這需要慎重考慮測(cè)量過(guò)程的準(zhǔn)確性和精度。準(zhǔn)確性取決于測(cè)量結(jié)果與“真值”的接近程度，而精度是由測(cè)量過(guò)程決定的，無(wú)論其是否接近真值精度受到以下因素的影響：水聽(tīng)器性能，轉(zhuǎn)換過(guò)程，示波器，其他物理測(cè)量設(shè)備。精度可以被視另一方面，準(zhǔn)確性，是指測(cè)量結(jié)果與檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)研究有兩種基本設(shè)備需要被校準(zhǔn)：輻射力天平，負(fù)責(zé)聲功率測(cè)量，水聽(tīng)器，負(fù)責(zé)聲壓測(cè)量。輻射力天平的校準(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)室校準(zhǔn)過(guò)的參考聲源的響應(yīng)來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)。當(dāng)在本地實(shí)驗(yàn)室用參考聲源來(lái)產(chǎn)生一個(gè)已知和可溯源的聲功率輸出時(shí)，必須重復(fù)檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室中提供的操作和驅(qū)動(dòng)條件。理想的參考聲源應(yīng)由石的壓電晶體組成。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）是適合作為參考最直接的水聽(tīng)器的校準(zhǔn)方法就是對(duì)比法，和一個(gè)在檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)過(guò)），Pedersen等，1988）。]水聽(tīng)器，用于大多數(shù)實(shí)際的測(cè)量工作。工作參考聲源（也就是檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室）。工作平面掃描法，如下文所述。工作聲源通常是寬帶陶瓷換能器，其穩(wěn)定性可能低于參考聲源，往往使用更方便，因?yàn)閍）它是更容易獲得，及（b）其更短的脈沖響應(yīng)，使得它適合脈沖應(yīng)用。通過(guò)包含當(dāng)參考水聽(tīng)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(tīng)器放置在相同的位置，記錄工作水聽(tīng)器輸出波形。這些波形被用于確定工作水聽(tīng)器的靈敏度，定期記錄就可以用來(lái)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)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，果參考水聽(tīng)器有內(nèi)部的放大器，則ML(f)和電子負(fù)載條件（例如，為50歐姆）應(yīng)確定。如果參考水聽(tīng)器有相連的外部放大器，則放大器輸入的ML(f)可以由方程3.3.1-2或3.3.1-5計(jì)算得到。此外，對(duì)于后一種述。通過(guò)進(jìn)行工作水聽(tīng)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作為在本地實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)的替代方案，允許由根據(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(tīng)器，工作聲源）應(yīng)已被校準(zhǔn)或在測(cè)量如果懷疑輻射力天平或參考設(shè)備（聲源或水聽(tīng)器）其中之一有故障的，進(jìn)行三方的相互比較，如1.檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)參考聲源的校準(zhǔn)[參1.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Wr，進(jìn)行校準(zhǔn)，從而確定該聲源的主要參考超聲功率可2.輻射力天平的校準(zhǔn)[參見(jiàn)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3.輻射力天平和參考聲源的期間核查[參見(jiàn)第4.4.4節(jié)]每年或更頻繁的周期內(nèi)，如發(fā)生了可疑的變化，需要對(duì)輻射力天平和參考聲源進(jìn)行期間核查，看其表現(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)行輻射力天平的重新校準(zhǔn)，或在4.工作聲源的校準(zhǔn)和期間核查[見(jiàn)4.4.5節(jié)]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)必須期間核查，而且至少每月5.檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)于參考水聽(tīng)器的校準(zhǔn)[見(jiàn)第4.5.1節(jié)]在本地實(shí)驗(yàn)室，將參考聲源或工作聲源設(shè)置對(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。這些參考水聽(tīng)器的波形可7.參考水聽(tīng)器的周期性期間核查[見(jiàn)第4.5.3節(jié)]8.工作水聽(tīng)器的比較法校準(zhǔn)[見(jiàn)要得到一個(gè)工作水聽(tīng)器首先需要從供應(yīng)商處購(gòu)買(mǎi)一個(gè)水聽(tīng)器，然后進(jìn)行本地校準(zhǔn)。推薦程序?yàn)楸刃碌墓ぷ魉?tīng)器記錄的波形和參考水聽(tīng)器記錄的波形進(jìn)行直接比較，可以得到系統(tǒng)測(cè)量誤差內(nèi)的新的9.工作水聽(tīng)器的周期性期間核查[見(jiàn)第4.7每年至少一次期間核查，以確定工作水聽(tīng)器在相同的測(cè)試環(huán)境下是否穩(wěn)定，可根據(jù)相同設(shè)置下目10.通過(guò)平面掃描法進(jìn)行水聽(tīng)器的校準(zhǔn)檢查參考水聽(tīng)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(tīng)器校準(zhǔn)也可以進(jìn)行平面掃描（在暫時(shí)缺少參考水聽(tīng)器的情況下）。平面掃描時(shí)需要使用參考聲源或者已知輻射力天平確定的輸出功率的工作聲源。水聽(tīng)器測(cè)出的聲源總功率Wh，通過(guò)公式和已知的超聲功根據(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(tīng)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是由聲源國(guó)際單位制中，W單位為瓦特，F(xiàn)單位為牛頓和c單位為米每秒。等式通常使用重量單位克進(jìn)行變換。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。⑤準(zhǔn)⑦⑨的周期性期⑩通過(guò)平面掃描校準(zhǔn)參考和工聲源②③①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，Wr。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?；蛘?，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。在超聲診斷設(shè)備特如果發(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)備的特性之前，輻射力天平應(yīng)予以修理，調(diào)整或重新校準(zhǔn)，或應(yīng)在檢定/校準(zhǔn)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)刪任何用于診斷設(shè)備特征化的輻射力天平，應(yīng)該至少每年都按照第4.3-4節(jié)的要求進(jìn)行與參考聲源的如果對(duì)條件或者認(rèn)可有懷疑，就更應(yīng)該進(jìn)行更多的測(cè)試。其時(shí)，參考聲源功率的測(cè)量應(yīng)和以前的大于系統(tǒng)測(cè)量誤差（見(jiàn)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，必工作聲源應(yīng)每年按照4.3.4節(jié)使用輻射力天平進(jìn)行校準(zhǔn)，如果對(duì)條件和認(rèn)可有懷疑則需要進(jìn)行更多的校準(zhǔn)。如果天平的超聲功率讀數(shù)不同于最初的校準(zhǔn)值且其差值大于系統(tǒng)測(cè)量誤差，應(yīng)進(jìn)行修復(fù)或者從1至10MHz進(jìn)行報(bào)告。目前，超過(guò)15MHz的水聽(tīng)器的絕對(duì)校準(zhǔn)是不可能的。然而，檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室必須小心以確保發(fā)貨或收貨后的水聽(tīng)器沒(méi)有可能會(huì)影響校準(zhǔn)的損壞。這種保護(hù)一般包括貨物應(yīng)該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），須調(diào)整參考水聽(tīng)器位置和聲源脈沖長(zhǎng)度，使得脈沖幅度平滑的區(qū)域沒(méi)有重疊的反射信號(hào)。聲源換能器使用3.5.3節(jié)中所述的掃描和定位系統(tǒng)，參考水聽(tīng)器位于聲源換能器聲束軸。參考水聽(tīng)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(tīng)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(tīng)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(tīng)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)行述的每個(gè)頻率的系統(tǒng)錯(cuò)誤。通過(guò)抽查和工作水聽(tīng)器的靈敏度在相同的溫度的評(píng)估，這些波形數(shù)據(jù)可以平面掃描技術(shù)，在4.8節(jié)和附錄H描述，每個(gè)月，參考水聽(tīng)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(tīng)器的長(zhǎng)期穩(wěn)定度。校準(zhǔn)日志應(yīng)跟蹤水聽(tīng)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(tīng)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)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(tīng)器進(jìn)行測(cè)試（見(jiàn)第4.5.2節(jié)），并且將其與需要校準(zhǔn)的工作水聽(tīng)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(tīng)器和工作水聽(tīng)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(tīng)器和工作水聽(tīng)器有不同的水聽(tīng)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(tīng)器置放大器或者外置放大器但電纜較短（15cm）的水聽(tīng)器。放大器的-1d2(t)dt(V2)..........................................................(4.6.2-3)2(t)dt(V2)............................................................(4.6.2-4)是一個(gè)時(shí)間間隔，為這些波形電壓的重復(fù)周期。對(duì)于一個(gè)連續(xù)波聲源，T就是(1/f)的工作水聽(tīng)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)行期間核查，或者使用平面掃描技術(shù)進(jìn)行對(duì)比（見(jiàn)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)接的波形對(duì)比，可以確定工作水聽(tīng)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水聽(tīng)器行為的任何變化。如果觀察到超過(guò)ML(f)的測(cè)量不確定度的差異，工作水聽(tīng)器或校準(zhǔn)設(shè)備經(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，則水聽(tīng)器需要修理、更換或使用戶(hù)可以確信水聽(tīng)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(xiě)日志以便確定水聽(tīng)器的穩(wěn)定性，并且確定系統(tǒng)的不確定度。基于這些數(shù)據(jù)，較低頻次的期間核查也就足夠了。然而，至少應(yīng)平面掃描校準(zhǔn)在參考水聽(tīng)器的購(gòu)入檢查時(shí)或懷疑其性能的變化時(shí)，是非常有用的。在工作水聽(tīng)器確定度以?xún)?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1982b,Bacon,1990a）。使用此方法的校準(zhǔn)可溯源至檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室。如果一個(gè)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?？勺C明等效于本節(jié)所述方法的替代方法也是可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)告中提供，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行標(biāo)本節(jié)提供的推薦方法，盡管不能像檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室中使用的更精密的技術(shù)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(hù)可以遵照?qǐng)?zhí)行。但在本標(biāo)準(zhǔn)中嘗試去給對(duì)量化聲測(cè)量中毫無(wú)經(jīng)驗(yàn)的首次用戶(hù)提供一步一步的測(cè)試程序是不合理和低效率的，而且這樣的測(cè)試程序無(wú)法適用于各種各樣的聲場(chǎng)、設(shè)備以及本標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)用戶(hù)。當(dāng)依照本節(jié)所概述的測(cè)試程序時(shí)，使用基本的設(shè)備也能進(jìn)行合理準(zhǔn)確的測(cè)量。只要提供足夠的信息，再加上簡(jiǎn)單的修改和對(duì)有關(guān)因?yàn)槁曒敵鰷y(cè)量的特性及積累誤差可能會(huì)很大，用戶(hù)要得到準(zhǔn)確可信的結(jié)果必須以嚴(yán)謹(jǐn)操作和高精度要求作為保證。沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的操作人員必須有標(biāo)準(zhǔn)的培訓(xùn)使他們能完全操控設(shè)備和完全熟悉程序，才能進(jìn)行一系列正式的檢驗(yàn)工作。建議先進(jìn)行一系列重復(fù)的“預(yù)測(cè)試”以確定可重復(fù)性，熟悉特定設(shè)本節(jié)中，所有的測(cè)量都要在如第3章所指定的閱讀關(guān)于各種相關(guān)技術(shù)的參考文獻(xiàn)也會(huì)有所幫助，而且其中部分正是推薦程序的基礎(chǔ)（Carson和工作聲源或參考聲源是由經(jīng)使用輻射力天平測(cè)試輸出穩(wěn)定的換能器和驅(qū)動(dòng)換能器的穩(wěn)定脈沖或脈a)在一系列測(cè)量開(kāi)始前，首先通過(guò)測(cè)量參考聲源或工作聲源的軸上最大Isppa處的pr來(lái)驗(yàn)證水聽(tīng)b)對(duì)于被測(cè)系統(tǒng)，執(zhí)行水聽(tīng)器的測(cè)量和計(jì)算來(lái)得到聲壓、的相關(guān)參量。測(cè)量的細(xì)節(jié)概括可參見(jiàn)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)合對(duì)，那么就要把工作水聽(tīng)器放在聲場(chǎng)中，執(zhí)行一次平面掃描，計(jì)算特定模式及控制設(shè)置下的e)使用被測(cè)超聲系統(tǒng)在測(cè)試水中最大Ispta的不確定度(兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差)。參考附錄A統(tǒng)計(jì)學(xué)注意事項(xiàng)。驗(yàn)證水聽(tīng)器穩(wěn)定驗(yàn)證天平穩(wěn)定性平面掃描得到功記錄天平讀數(shù)圖5執(zhí)行測(cè)量和交叉檢查的程序之間的關(guān)系(橢圓)和需要用到的設(shè)備(方框)之間的關(guān)系非自動(dòng)掃描模式見(jiàn)5.4.9最大啟動(dòng)電壓最大PII?計(jì)算p.至5.4.10最大PⅡ??圖6系統(tǒng)標(biāo)志量要求的測(cè)量和計(jì)算5.3儀器及設(shè)置第5.3-5.5節(jié)的要求是使用如本文第3章所述正確連接的水聽(tīng)器及與其相連的放大器來(lái)測(cè)量發(fā)射聲束。用于校準(zhǔn)水聽(tīng)器系統(tǒng)的激勵(lì)源和標(biāo)準(zhǔn)換能器必須滿(mǎn)足在第3和第4章中列出的要求，并正確的連接、校準(zhǔn)且可溯源到檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室。第5.4節(jié)對(duì)非自動(dòng)掃描模式進(jìn)行測(cè)試，而第5.5節(jié)測(cè)試的是自動(dòng)掃描模式。圖6提供了一個(gè)測(cè)試流程圖，以確保操作員在正確的位置和步驟中得到正確的數(shù)據(jù)。5.3.1需要的儀器聚偏二氟乙烯（PVDF）水聽(tīng)器——水聽(tīng)器可包含一個(gè)前置放大器，其可以是水聽(tīng)器的組成部分，也可以耦合到水聽(tīng)器輸出的終端電纜上。足夠的頻率響應(yīng)和對(duì)被測(cè)換能器的指向性是必不可少的。水聽(tīng)器的頻率響應(yīng)和指向性函數(shù)是頻率的函數(shù)，一般在水聽(tīng)器制造商或校準(zhǔn)服務(wù)方提供的規(guī)格參X，Y，Z運(yùn)動(dòng)定位裝置，在水聽(tīng)器或聲源支架具有兩個(gè)正交角度調(diào)整（I，M）的能力（見(jiàn)數(shù)字化波形處理示波器（見(jiàn)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章中描述的那樣的已知輸出，可用于進(jìn)行測(cè)水箱和X、Y、Z軸定位裝置組裝到一個(gè)堅(jiān)固的無(wú)震動(dòng)的表面，以盡量時(shí)應(yīng)小心，以防止在測(cè)量過(guò)程中不慎造成震動(dòng)。在各自的支架上安裝工作聲源或參考聲源換能器和校測(cè)量設(shè)備聲源換能器和具體的校垂直程序依賴(lài)于使用的換能器組件和水聽(tīng)器。以下是一個(gè)完整的過(guò)程，可用于測(cè)量的培聲束軸。然后在兩個(gè)正交的角度rx和ry旋轉(zhuǎn)與聲束軸重合使得水聽(tīng)器處于最敏感的方向。除非使用膜式水聽(tīng)器，否則不能假設(shè)這個(gè)方向是與外殼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(tīng)器的穩(wěn)定性檢查（5.2節(jié)的步驟1）后，把聲源置于以前采集數(shù)據(jù)的位置Z處。在X和Y方向掃描，以確認(rèn)水聽(tīng)器仍然在聲軸上。記錄信號(hào)幅度和驗(yàn)證其一致性，確認(rèn)其在水聽(tīng)器的穩(wěn)定范圍內(nèi)，此范圍由最近一次的水聽(tīng)器校準(zhǔn)所獲得。明顯的未得到和以前的測(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)定的。因?yàn)樾４怪钡闹貓D7水平掃描機(jī)構(gòu)的例子ZZXθ水聽(tīng)器圖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，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)上述第水聽(tīng)器聲場(chǎng)檢測(cè)時(shí)（理想情況下，安裝在主水聽(tīng)器之下），可安裝第二個(gè)水聽(tīng)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(tīng)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(tīng)器應(yīng)安裝在距聲源到測(cè)量水聽(tīng)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?xún)?cè)摯郎y(cè)儀器），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zmjPII，最大衰減脈沖聲大時(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），如有必要，重復(fù)進(jìn)行5.3節(jié)的校垂直過(guò)程。經(jīng)驗(yàn)證，PII=...............................................是水聽(tīng)器輸出電壓，PII是脈沖聲強(qiáng)積分(J/cm2),行。參見(jiàn)公式3.3.1-7，把以dB單位的ML轉(zhuǎn)換為以V/M最大自由場(chǎng)脈沖聲強(qiáng)積分和它產(chǎn)生的位置應(yīng)通過(guò)沿z軸移動(dòng)水聽(tīng)器并確定每一個(gè)位置上的脈沖積4zmin=1.5Aaprt(j)=1.69Aaprt(j)（cm）4zmin=1.5πAaprt是有效孔徑面積，自由場(chǎng)脈沖聲強(qiáng)積分PII(j,vmj,z)在大于z=zmin范圍內(nèi)的最大值的位置標(biāo)記為zmjPII。5.4.5確定最大PII(j,vmjPII(j,vmj,zmjPII)最大值點(diǎn)處的水聽(tīng)器波形應(yīng)拍照或使用數(shù)字波形記錄器記錄（見(jiàn)第3.5.4節(jié)和圖9和ISPPAmjPII/PD（W/cm2）.....................................(5.4.7-1)prPa vhPaML(fC)...........................................................脈沖重復(fù)頻率（PRF）脈沖重復(fù)頻率可通過(guò)在水中的微型水聽(tīng)器，使用5.2.1節(jié)中規(guī)定的設(shè)備或適當(dāng)使用電子頻率計(jì)數(shù)器使用連接水聽(tīng)器/放大器系統(tǒng)的示波器在z=zmjPII處測(cè)得波形，通過(guò)水聽(tīng)器的輸出電壓產(chǎn)生頻譜顯fc=(f1+f2)/2（MHz）...........................................................(5.4.9-1)式中f1和f2是主瓣分離最廣泛的頻率，其水聽(tīng)器電壓頻譜為最大值的-3dB（71%）。在模擬或數(shù)字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，使傅里要確定焦深，應(yīng)在聲束軸上的兩點(diǎn)P1、P2來(lái)評(píng)估脈沖聲強(qiáng)積分，這兩點(diǎn)的脈沖聲強(qiáng)積分為該操作條件下PII(j,v,zmjPII)的一半。P2是在zmjPII(即z＞zmjPII)右側(cè)的最近點(diǎn)，其脈沖聲強(qiáng)積分的值是在PII(j,v,zmjPII)處的一半，P1是zmjPII左側(cè)最近的點(diǎn)，（即zmin=z＜zmjPII），其脈沖聲強(qiáng)積分的值是在PII(j,v,zmjPII)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PII(j,v,zmjPII)最大值的四分之對(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±y兩個(gè)方向上繪制，如圖12所示。圖1VPPc圖10一個(gè)典型的脈沖聲強(qiáng)積分(PII)波形EC=焦面積(cm2)F=聲束橫截面積(cm2)H=過(guò)渡深度處聲束橫截面積(cm2)I=聲束入口尺寸(cm2)圖11聚焦和非聚焦單陣元換能器的聲束輪廓參數(shù)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Z軸是所述成像線的聲束軸。x-y平面則是圖像平面。圖13沿著穿過(guò)圓形聲源源換能器焦點(diǎn)直徑的PII(歸一化為J/cm2)圖圖14穿過(guò)矩形聲源換能器焦點(diǎn)的PI1(歸一化為J/cm2)圖x和y軸是平行于換能器組件邊緣并相交的。參見(jiàn)圖12。5.4.11超聲功率測(cè)量超聲功率(W)的測(cè)量應(yīng)參照5.6節(jié)的測(cè)量步驟。5.4.12尋找空間最大衰減脈沖聲強(qiáng)積分后移動(dòng)尋找最大衰減PII.?(j,Vm;,z),現(xiàn)將衰減參數(shù)用a.3表示。為避免近場(chǎng)的變化，這種軸向掃描至有效PII.3 5.4.13確定空間最大PII.3(j,vmj,zm最大PII.3(j,vmj,zmlPII.3)值的點(diǎn)必須經(jīng)過(guò)測(cè)試各個(gè)方向周?chē)狞c(diǎn)的值來(lái)驗(yàn)證，如果沒(méi)有找到最大值，ISPPA.3.3mjPII.3/PD（W/cm2）.................................(5.4.15-1)pr.3fc見(jiàn)，zmjPII.3見(jiàn)5.4.12描述，v為激勵(lì)電壓幅度。ISPPA.3mjPII.32PRF是脈沖重復(fù)頻率，單位為Hz，見(jiàn)對(duì)能產(chǎn)生連續(xù)波的設(shè)備，脈沖聲強(qiáng)積分不是一個(gè)有意義的參數(shù)，測(cè)量ISPTA、pr和fc時(shí)可用最大時(shí)間平均聲強(qiáng)ITA(j,vmj,z)來(lái)代替脈沖聲強(qiáng)積分。測(cè)量ISPTA.3和pr.3時(shí)可用最大衰減時(shí)間平均聲強(qiáng)ITA.3(j,vmj,z)ITA=.........................................................(5.4.18-1)式中T是水聽(tīng)器的電壓vh(t)的周期，n為整數(shù)。如果使用任意積分時(shí)間（例如數(shù)字示波器的數(shù)據(jù)采ITA=............................................................(5.4.18-2)作為指導(dǎo)，如果正負(fù)電壓差異超過(guò)10%，應(yīng)參數(shù)。根據(jù)定義，空間峰值時(shí)間平均聲強(qiáng)應(yīng)在重復(fù)掃描程序確定的位置得到。如5.4.8、節(jié)所描ITA.3TA衰減峰值稀疏聲壓（pr.3）應(yīng)根據(jù)5.4.16節(jié)確定。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(chēng)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的聲束軸發(fā)射，不同僅在是一致的。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)、整體掃描所形成的空間重疊程在更復(fù)雜的自動(dòng)掃描模式下，發(fā)射聲束可能會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上的聚焦特性。在某些系統(tǒng)中，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，從而完成完整的掃描。在其他系統(tǒng)中，如相控陣設(shè)備，聲束焦點(diǎn)特性和轉(zhuǎn)向角會(huì)有所不同。在這些更為復(fù)雜的模式，一個(gè)給定的模式的時(shí)間峰值和脈沖平均參數(shù)是由掃描中任意聲束產(chǎn)生的最大值確定的。定模式下的時(shí)間平均參數(shù)是通過(guò)不同聲束類(lèi)型的脈沖平均參數(shù)，在整體掃描中不同聲束類(lèi)型的空間重疊程度和掃描重復(fù)頻率所決定的。一般情況下，這些模式下平均時(shí)間參數(shù)的精確測(cè)量涉及多種聚焦模式，是極其復(fù)雜、繁瑣在另一類(lèi)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，掃描圖案在每個(gè)仰角掃描平面比較類(lèi)似；但是因?yàn)閽呙杵矫娴囊苿?dòng)，在目標(biāo)區(qū)域的任何一點(diǎn)，掃描圖案都不會(huì)重復(fù)。然而，在本標(biāo)準(zhǔn)中認(rèn)為，這個(gè)仰角運(yùn)動(dòng)可忽略不計(jì)，時(shí)間平均聲強(qiáng)參數(shù)是由仰角平面范圍內(nèi)重復(fù)的周期確定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)、幅度或者脈沖長(zhǎng)度在一次掃描根據(jù)其特性，自動(dòng)掃描模式測(cè)量，最大的困難可能就是沒(méi)有聲詳細(xì)信息。這種信息可從制造商處獲得；如果沒(méi)有，在掃描平面上用水聽(tīng)器進(jìn)行的復(fù)雜的掃描是確定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)使用不同的復(fù)合模式交叉發(fā)射，使用不推薦沒(méi)有正確的脈沖序列信息時(shí)進(jìn)一步進(jìn)行自動(dòng)掃描在復(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)助查明控制設(shè)置產(chǎn)生搜由于上述的困難和復(fù)雜性，本節(jié)的其余部分以下是在自動(dòng)掃描模式中，計(jì)算衰減空間峰值時(shí)間平均聲強(qiáng)也就是掃描平面=PII(x,0,z)SRF...................................................(5.5.2-1)式中PIIi.3(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SII.3∑PIIi.3因此，衰減PII.3是單個(gè)脈沖在某一點(diǎn)的聲強(qiáng)的時(shí)間積分，SII.3(x,y,z)則是是單個(gè)脈沖在某一點(diǎn)的一SII.3SII.3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PIIi.30.3i,y,z）.....................................................(SII.3i,y,z）..................................................(5.5.2-6)ix-iΔx，Δx(z)是范圍z的聲束之間的方位間距，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?？梢员砻鱏II.3（x,y,z）不再依賴(lài)于x，可PII0,.3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（x,0,z）dxSRFSPPA.3overzΔx(z)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)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室。凡使用水聽(tīng)器的平面掃描法確定聲功率，工作水聽(tīng)器的靈敏度應(yīng)使用參考聲源換能器或應(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(tīng)器格柵掃描得到的數(shù)據(jù)(見(jiàn)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、多普勒等是由于超聲擊中輻射力天平的吸收靶，浮力也就是測(cè)得吸收靶的重量，會(huì)隨輻照時(shí)間發(fā)生變化。另讀取數(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)液體的溫度而變化，必須用外插技再在上電10秒和20秒時(shí)讀取上電時(shí)的重量讀數(shù)。使用10秒和20秒的讀數(shù)來(lái)外插到該上電/斷電的時(shí)間重復(fù)這個(gè)步驟，但是把上電改成斷電。在重復(fù)前等待足夠的時(shí)間周期。斷電的期間允許水和靶有冷卻。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(jiàn)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)該從天平上取下來(lái)，在重新耦合并對(duì)齊后才進(jìn)行另一系列的測(cè)量。在重新耦合間進(jìn)行的一組測(cè)量的測(cè)上；重新耦合的次數(shù)(N2)應(yīng)為3次或以上。計(jì)算得出每一組N1個(gè)讀數(shù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，以及N2的均值的標(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(jiàn)秒秒秒秒秒秒 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推薦使用尺寸在20mm至25mm寬的吸收靶。這個(gè)尺寸允許較小的換能器到靶的距離。更大尺寸的靶往往會(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(jiàn)個(gè)測(cè)量當(dāng)中應(yīng)使用一個(gè)固定的脈沖重復(fù)頻率。至少在激勵(lì)電壓幅度整個(gè)電壓范圍內(nèi)平均的10等分來(lái)獲應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)集[W(i)，va2(i)]使用最小二乘法來(lái)計(jì)算最佳直線擬合并從最佳擬合的直線上求出每個(gè)測(cè)有一種情況是，在低激勵(lì)電壓幅度水平時(shí)聲輸出響應(yīng)是線性的，但在高激勵(lì)電壓幅度水平時(shí)可能會(huì)因?yàn)轱柡托?yīng)偏離線性響應(yīng)，可通過(guò)刪去高激勵(lì)電壓幅度點(diǎn)來(lái)得到線性響應(yīng)函數(shù)，此時(shí)，需要重新d)超聲功率測(cè)量設(shè)置產(chǎn)生的非線性響應(yīng)在使用輻射力天平測(cè)量聲功率時(shí)，應(yīng)使用5.6.1節(jié)中所述的步驟。聲束掃描被限制的自動(dòng)掃描和復(fù)b)比較孔徑尺寸和輻射力天平靶的尺e)使用耦合劑將換能器和天平上的薄膜耦合，使超聲聲束擊中靶。只要換能器和天平的薄膜之C(f)=天平校準(zhǔn)確定的頻率相關(guān)的衰減校正因子（4.4.3節(jié)）建議自動(dòng)掃描和復(fù)合模式進(jìn)行測(cè)量時(shí)禁止聲束掃描（如果可能）。這可以防止超聲聲束因?yàn)闆](méi)有在最優(yōu)角度擊中靶而出現(xiàn)錯(cuò)誤。一個(gè)專(zhuān)門(mén)針對(duì)存在問(wèn)題換能器設(shè)計(jì)的特殊靶是非常有必要的，以便超在一個(gè)掃描期間有多種發(fā)射圖案的復(fù)合掃描模式，當(dāng)需要對(duì)聲功率精確測(cè)量時(shí)，不同的發(fā)射圖案如測(cè)量時(shí)禁止聲束掃描，測(cè)量得的聲功率應(yīng)該予以校正，以補(bǔ)償與聲束角和線性位置有關(guān)的聲束當(dāng)執(zhí)行聲束掃描操作的測(cè)量時(shí)，輻射力天平和聲源應(yīng)該定位好以便靶可以截獲在整個(gè)掃描范圍內(nèi)的有效聲束橫截面積。對(duì)于角度掃描聲源，當(dāng)最大聲束與靶平面垂直角度超過(guò)10°,測(cè)量輸出應(yīng)根據(jù)測(cè)得的輻射力與此扇形夾角一半的余弦值成正比，此角度由波的傳播方向偏離輻射力天平的方向更多使用輻射力天平測(cè)量功率的細(xì)節(jié)信息參見(jiàn)Carson和Banjavic,1980；Fick等人,1984；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。只留下探頭前表面應(yīng)和掩膜表面共面，如圖16所示。此要求與第（b）條的要求一致。掩膜的衰減應(yīng)該至少為30dB，其窗口內(nèi)壁應(yīng)襯有至少90％反射率的材料來(lái)減少墻壁的吸收損失。縫的長(zhǎng)度至為檢查這兩個(gè)要求，超聲功率的測(cè)量應(yīng)該使用兩材料可以通過(guò)購(gòu)買(mǎi)獲得，跟水有很好的相容性（反射系數(shù)=-30dB在圍內(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)試的目為了滿(mǎn)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10λ,(λ作為靶性能的考察，聲功率的測(cè)量應(yīng)用兩倍靶的厚度。每個(gè)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），5.6.2使用水聽(tīng)器及平面掃描方法輻射力天平技術(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(tīng)器在使用水聽(tīng)器測(cè)量聲功率時(shí)，應(yīng)該非常謹(jǐn)慎，采用適當(dāng)?shù)模╞）條中的輻射力天平超聲功率測(cè)量的的線性度要求也應(yīng)該應(yīng)于水中路徑長(zhǎng)度、測(cè)量設(shè)備（水聽(tīng)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(mǎn)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）的超聲功率。如發(fā)現(xiàn)一部分聲功率非線性度是由超聲探頭/系統(tǒng)組合的非線性用作水聽(tīng)器的校準(zhǔn)時(shí)，平面掃描方程的推導(dǎo)跟待平面掃描測(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)行功率平面掃描來(lái)評(píng)估，此校準(zhǔn)頻率應(yīng)在待測(cè)設(shè)備的中心頻率附近（例如：3.2MHz和4.1M應(yīng)該與參考聲源產(chǎn)生的功率對(duì)比。測(cè)量時(shí)，水聽(tīng)器的校準(zhǔn)因子ML2(fc)應(yīng)該由其他方法提供，而不是從同一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中通過(guò)平面掃描來(lái)測(cè)量掃描頭的聲功率來(lái)獲得的。結(jié)果的不確定度對(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(zhuān)門(mén)闡述的參數(shù)確定。對(duì)給定的發(fā)射圖案（j水聽(tīng)器應(yīng)放置在距離z處，應(yīng)有zzmin，與本標(biāo)準(zhǔn)第節(jié)所規(guī)定的要求相同，對(duì)于每個(gè)單獨(dú)的發(fā)射圖案（j），水聽(tīng)器在坐標(biāo)軸上位置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)間波形。注意高激勵(lì)電壓幅度下的非3)如果可能，取消聲束聚焦，保持所有其他的發(fā)射圖案參數(shù)不變。重置的水聽(tīng)器深度，使在聲源換能器和水聽(tīng)器已對(duì)齊且在由第節(jié)所確定的點(diǎn)記錄了波形后，對(duì)于每個(gè)發(fā)射圖案j，時(shí)間平均電壓平方積分h(x,y,z)(公式-2dt................................................(-1)Hj(z)=hj(x,y,z)dxdy.......................................................(-2)Sj相鄰點(diǎn)的橫向位移應(yīng)該是小于1.5λ或hj變化小于1dB的距離。2...............................................(-3)(j)............................................................(5注：當(dāng)需要水聽(tīng)器校準(zhǔn)時(shí)，ML(fcj)可以圖16推薦使用的1cm寬孔徑掩膜掩膜縫隙長(zhǎng)軸圖17推薦的探頭、掩膜縫隙、RBF靶定位探頭掃描頭圖18推薦的探頭、掩膜縫隙、1cmRBF靶定位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％的可能前的術(shù)語(yǔ)：隨機(jī)不確定度和系統(tǒng)不確定度。A類(lèi)和B類(lèi)不確定度的主要區(qū)別是其對(duì)數(shù)值的評(píng)定方法。A類(lèi)是通過(guò)重復(fù)測(cè)量的統(tǒng)計(jì)處理來(lái)評(píng)定的，B類(lèi)是通過(guò)其他方法評(píng)定得到的。進(jìn)行新的分類(lèi)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(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)不確定度。其符號(hào)為Ui，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)的有關(guān)的材料和儀器的經(jīng)驗(yàn)3）制造商的規(guī)格書(shū)4）檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室提供的數(shù)據(jù)5）從手冊(cè)SuAx..............................................................................(A-1)nS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2a22a2a2++32σ=12+...++32σ=12B......................................................u=B......................................................uC=uA+uB.........................................................................比對(duì)結(jié)果中使用。雖然uC在很多商業(yè)，工業(yè)和控制應(yīng)用方面可以普遍用來(lái)表達(dá)測(cè)量結(jié)果的不確定度，但是如果涉及到健康和安全方面，一般需要進(jìn)行包括更大比例的數(shù)值分布的不確定度評(píng)估，從而更好C..............................................................................(A-5) x=x±u.....................包含因子k值的選擇是以任何給定的應(yīng)用需要的置信水平為基礎(chǔ)的。在一般情況下，k在2至3的范測(cè)期望值95％的置信水平，k是一般設(shè)為有效自由度所對(duì)應(yīng)的t.975的值。無(wú)論k選擇什么值，它必須在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)例子的形式表示。第一個(gè)例子是同一型號(hào)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)量的功率輸出描述。第 其中x是樣本平均值任何校準(zhǔn)都應(yīng)可追溯至檢定/校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室。通常情況下，最少應(yīng)該對(duì)標(biāo)準(zhǔn)聲源功率測(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次測(cè)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(kāi)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)量重復(fù)次數(shù)。在一些情按照上述指導(dǎo)方針，使用輻射力天平對(duì)NIST標(biāo)準(zhǔn)功率源進(jìn)行參考功率源被設(shè)定產(chǎn)生一個(gè)指定的輸出，例如在某一頻率指定為1.000結(jié)果如表A.3所示。均值為1.040W，比假設(shè)的真值1.000W要大。如果這構(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...975...975........................................露偏差可能的原因(Preston,等,1988)。否則，所有測(cè)量值都需要乘以1.000/1.040=0.9615去補(bǔ)償+4.0%x(X(Xi?X)2=0.043W.........................................................(A-8)..................................................(A-9)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。保持恒定的頻率和操作設(shè)置。重Sx=0.077W..............uASx=0.077W..............uAn為了比較，將uA除以均值2.010W，可以將不確定度表示為百...........................................................(A-11)B類(lèi)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)。如果最小刻度為0.01W，那么這個(gè)系統(tǒng)誤差的合注：*假設(shè)輻射力天平是較舊的模擬型的。對(duì)于現(xiàn)在較常見(jiàn)的數(shù)字型，對(duì)系統(tǒng)誤差的估計(jì)必須由制造商的說(shuō)明書(shū)得而，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(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。因?yàn)闆](méi)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(0.002)2=22a12=3uB(0.002)2=22a12=3uB....................................22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)為有效自由度所對(duì)C.975C功率測(cè)量的表示超聲功率=(2.01±0.22)W(95%C.I.)...............................