传输介质与接续机械设备介绍

第2章传输介质和接续设备主要教学内容：

1学时讲解

2学时实验双绞线同轴电缆光纤配线架跳线教学目标：掌握：常用电缆及其连接件的结构和特性，以及这些传输介质的基本连接方法了解：各种配线架和跳线概述综合布线系统采用的主要布线材料、部件按其外形、作用和特点可粗略分为传输介质和接续设备两大类。传输介质是网络连接设备的中间介质，也是信号的传输媒体。常用的传输介质可分为有线传输介质和无线传输介质。有线传输介质包括：同轴电缆、双绞线、光缆等。无线传输介质包括：卫星、无线电波、红外线等。一类是传输介质的物理特性，如导体的金属材料、强度等，物理特性在出厂时已经确定。另一类是传输介质的电气特性，这些特性是最重要的。接续设备是综合布线系统中各种连接硬件的统称，它指用于端接和支持电缆的所有布线部件，不仅包括各种连接器，也包括各种连接模块、配线盘、通信架以及配线管理组件等概述接续设备的几种常见分类方式：按连接硬件在综合布线系统中的线路段落：终端连接硬件：如总配线架（箱、柜），终端安装的分线设备（如电缆分线盒、光纤分线盒等）和各种信息插座。中间连接硬件：如中间配线架（盘）和中间分线设备等。按使用功能分：配线设备：如配线架（箱、柜）等，交接设备：如配线盘（交接间的交接设备）和无外设置的交 接箱等分线设备：如电缆分线盒、光纤分线盒和各种信息插座等按设备结构：架式和柜式（箱式、盒式）按安装方式：壁挂和落地，信息插座有明装和暗装，且有墙上、地板和桌面2.1

双绞线双绞线的结构：双绞线(Twisted

Pair，TP)是一种在综合布线系统工程中最常用的传输介质。所谓双绞线，就是把两条相互绝缘的铜导线按照一定的方向顺时针或逆时针拧在一起，形状就像一根麻花，故名双绞线。双绞线分为3层，内层的铜导线遵循AWG标准(美国线规尺寸标准，规定了导体的直径)，外层的绝缘层一般由PVC(聚乙烯化合物的氧化物)制成，另外在电缆的最外层还有一层塑料护套，用于保护电缆。图2.1即为双绞线的结构示意图。2.1

双绞线图2.1双绞线的结构2.1

双绞线按AWG，双绞线的线芯大小有22、24和26等规格，常用5类和超5类非屏蔽双绞线是24AWG，直径约为0.51mm，加上绝缘层的铜导线直径约为0.92mm。典型的加上塑料外部护套的超5类非屏蔽双绞线电缆直径约为5.3mm。双绞线电缆的外部护套上每隔两英尺会印刷上一些标识。包括双绞线类型、NEC/UL防火测试和级别、CSA防火

测试、长度标志、生产日期、双绞线的生产商和产品号码等信息。

例：AVAYA-C

SYSTEIMAX

1061C+

4/24AWG

CM

VERIFIEDUL

CAT5E

31086FEET

09745.0

METERS”颜色色标线对线对1线对2线对3线对4白—蓝蓝白—橙橙白—绿绿白—棕棕缩写W—BLBLW—OOW—GG

W—BRBR线对颜色编码双绞线的种类与型号按结构分为非屏蔽双绞线电缆和屏蔽双绞线

按性能分为1类、2类、3类、4类、5类、5e类、6类、7类双绞线电缆按特性阻抗划分为100欧姆、120欧姆及150欧姆等几种。常用的是100欧姆的双绞线电缆按对数分为1对、2对、4对双绞线电缆，25对、

50对、100对的大对数双绞线非屏蔽双绞线（UTP）可用于语音、低速数据、高速数据、音频和呼叫系统，以及楼宇自动控制系统，并可同时用于干线子系统和水平子系统。24AWG电缆特征阻抗100欧姆优点：没有屏蔽层，直径小，较具灵活性，容易安装。缺点：抗外界电磁干扰的能力差，安全性差非屏蔽双绞线（UTP）常用的双绞线电缆封装有4对双绞线，其它还有25对、50对和100对等大对数的双绞线电缆，常见UTP电缆型号：1类双绞线-CAT1类双绞线-CAT2类双绞线-CAT3类双绞线-CAT4类双绞线-CAT5

超5类双绞线-CAT

5e6类双绞线-CAT

67类双绞线-CAT

7常见UTP电缆型号：1类双绞线-CAT1缆线最高频率带宽是750KHz，用于报警系统，或只适用于语音系统。2类双绞线-CAT2缆线最高频率带宽是1MHz，用于语音、

EIA-2323类双绞线-CAT3该电缆的频率带宽最高为16MHz，主要应用于语音、10Mbps的以太网和4Mbps令牌环，最大网段长为100m，采用RJ形式的连接器，目前已淡出市场。常见UTP电缆型号：4类双绞线-CAT4缆线最高频率带宽为20MHz，最高数据传输速率为20Mbps，主要应用于语音、10Mbps的以太网和16Mbps令牌环，最大网段长为100m，采用RJ形式

的连接器，未被广泛采用。5类双绞线-CAT5该类电缆增加了绕线密度，外套为高质量的绝缘材料。在双绞线电缆内，不同线对具有不同的绞距长度。一般地说，4对双绞线绞距周期在38.1mm长度内，按逆时针方向扭绞，一对线对的扭绞长度在12.7mm以内。缆线最高频率带宽为100MHz，主要应用于语音、100Mbps的快速以太网，最大网段长为100m，采用RJ形式的连接器。常见UTP电缆型号：超5类双绞线-CAT

5e超5类双绞线是增强型的5类双绞线，缆线最高频率带宽为100MHz，与CAT

5类相比，更好地支持1000Mbps的传输，主流产品。比起普通5类双绞线，超5类系统在100MHz的频率下运行时，可提供8dB近端串扰的余量，用户的设备受到的干扰只有普通5类线系统的1/4，使系统具有更强的独立性和可靠性。近端串扰、串扰总和、衰减和RL这4个参数是超5类线缆非常重要的参数。常见UTP电缆型号：6类双绞线-CAT

6性能超过CAT

5e，缆线频率带宽为250MHz以上，6类电缆的绞距比超5类更密，线对间的相互影响更小，从而提高了串扰的性能。两种结构常见UTP电缆型号：6类双绞线-CAT

6

两种结构大对数电缆大对数电缆，即大对数干线电缆。大对数电缆一般为25线对（或更多）成束的电缆结构，在外观上看，为直径更大的单根电缆。它也同样采用颜色编码进行管理，每个线对束都有不同的颜色编码，同一束内的每个线对又有不同的颜色编码。屏蔽双绞线作用：在双绞线电缆中增加屏蔽层就是为了提高电缆的物理性能和电气性能，减少电缆信号传输中的电磁干扰。该屏蔽层能将噪声转变成直流电。屏蔽层上的噪声电流与双绞线上的噪声电流相反，因而两者可相互抵消。电缆屏蔽层的设计有如下几种形式：屏蔽整个电缆屏蔽电缆中的线对屏蔽电缆中的单根导线电缆屏蔽层由金属箔、金属丝或金属网几种材料构成屏蔽双绞线屏蔽双绞线电缆有STP和ScTP（FTP）两类，STP又分为STP电缆和STP-A电缆两种STP屏蔽整个电缆及各线对FTP只屏蔽整个电缆双绞线连接件双绞线的主要连接件有配线架、信息插座和接插软线（跳接线），工作区采用信息插座（信息模块/RJ连接头）形式连接。在配线间，双绞线电缆端接至配线架，再用跳接线连接双绞线和终端设备或网络设备连接时所用的连接器称为RJ-45信息模块，它由RJ-45信息模块插座和RJ-45水晶头（插头）组成。RJ-45信息模块插座一般用于工作区水平电缆的端接，通常与跳线进行有效连接它的主要应用场合：端接到不同的面板，安装到表明安装盒，安装到模块化配线架中目前信息模块一般要满足5类或超5类传输标准要求，适用于宽带终端连接信息模块/RJ连接头综合布线中，信息模块/RJ连接头的结构采用八线位结构的连接器，用“8P8C”表示，用于4对8芯水平电缆（数据和语音）的端接信息模块/RJ连接头与双绞线端接有T568A或T568B两种结构T568A：白—绿、绿、白—橙、蓝、白—蓝、橙、白—棕、棕。T568B：白—橙、橙、白—绿、蓝、白—蓝、绿、白—棕、棕在同一个工程中，只能采用一种连接标准信息模块/RJ连接头RJ45连接头信息模块信息模块打线模块免打线模块信息模块屏蔽模块桌面模块桌面模块2.2

同轴电缆同轴电缆其组成由里往外依次是铜芯、塑胶绝缘层、金属网状屏蔽网和塑料护套而组成，铜芯与网状导体同轴，故名同轴电缆。这种结构的金属屏蔽网可防止中心导体向外辐射电磁场，也可用来防止外界电磁场干扰中心导体的信号。同轴电缆的种类同轴电缆可分为两种基本类型:基带同轴电缆和宽带同轴电缆。常用的同轴电缆有下述几种：1，RG-8和RG-11，阻抗为50欧姆，通常用来实现粗缆以太网。2，RG-58，阻抗为50欧姆常用来实现细缆以太网。3

RG-59，通常用来实现电视传输，其阻抗为７５

欧姆，也可用于宽带数据网络。同轴电缆的种类基带同轴电缆基带同轴电缆易于连接，数据信号可以直接加载到电缆上，阻抗特性均匀，电磁干扰屏蔽性很好，误码率低，适用于各种局域网络。宽带同轴电缆使用有线电视电缆进行模拟信号传输的同轴电缆系统，被称为宽带同轴电缆。“宽带”这个词来源于电话业，指比4

kHz宽的频带。同轴电缆的网络布线系统在计算机网络布线系统中，对同轴电缆的粗缆和细缆有三种不同的构造方式，即细缆结构、粗缆结构和粗/细缆混合结构。1．细缆结构细缆网络结构示意图如图2.5所示。硬件配置网络接口适配器BNC

T型连接器B

N

C接口的以太网卡电缆系统

包括：细缆（R

G-5

8

A/U），直径为5mm，特征阻抗为50 欧的细同轴电缆；BNC连接器插头，安装在细缆段的两端；BNC桶型连接器，用于连接两段细缆；BNC终端匹配器，BNC

50欧的终端匹配器安装在干线段 的两端。-中继器细缆结构细缆结构的主要技术参数如下：最大的干线电缆长度：185m；每个以太网中最多可用4个中继器，连接五段干线。最大网络干线电缆长度：925m；每条干线段支持的最大结点数：30；BNC

T型连接器之间的最小距离：0.5m。 细缆结构主要特点。具有容易安装、造价较低、抗干扰能力强、维护和扩展较困难、电缆系统的断点故障较多，影响网络系统的可靠性的粗缆结构网络接口适配器：网络中每个结点需要一块提供A

U

I接口的以太网卡收发器（transceiver）收发器电缆：用于连接结点和外部收发器，通常称为AU

I电缆电缆系统：用于连接粗缆以太网的电缆系统。包括：粗缆（RG-11A/U）：直径为10mm，特征阻抗为

50Ω的粗同轴电缆，每隔2.5m有一个标记；–N系列连接器插头：安装在粗缆段的两端；–N系列桶型连接器：用于连接两段粗缆；N系列终端匹配器：中继器：粗缆结构硬件粗缆结构的主要技术参数最大干线段长度：500m；中继器：对于使用粗缆的以太网，每个干线段的长度不超过500m，可用中继器连接两个干线来扩充主干电缆的长度，每个以太网中最多可以使用4个中继器，连接5段干线电缆。最大网络干线电缆长度：2500m；每条干线支持的最大结点数：100；收发器之间最小距离：2.5m。2.3

光纤光纤的结构和特点光纤就是光导纤维，是一种传输光束的细而柔韧的媒质。光导纤维电缆是由一捆光导纤维组成，称为光缆。光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。光纤通常是圆柱形的，由三部分组成：光纤芯、包层(保护层)和护套，如图所示。图光纤刨面结构示意图典型的光纤结构如所示：自内向外为纤芯、包层及涂覆层。纤芯包层涂覆层光纤优点较宽的频带电磁绝缘性能好。衰减较小，在较大范围内基本上是一个常数值。需要增设光中继器的间隔距离较大。重量轻，体积小，适用的环境温度范围宽，使用寿命长光纤通讯不带电，使用安全，可用于易燃，易爆场所抗化学腐蚀能力强，适用于一些特殊环境下的布线光纤也有质地脆，机械强度低；切断和连接中技术要求较高等缺点，这些缺点也限制了目前光纤的普及。光纤通信及其优点光纤通信就是以光波为载频、光导纤维为传输介质的一种通信方式。优点：传输速率高频带宽传输损耗小传输距离远抗电磁干扰能力强误码率低保密性好不易被窃取或截取数据光纤的分类从构成光纤的材料分–玻璃光纤：计算机通信中常用–胶套硅光纤–塑料光纤按信号传输方式分类–单模光纤：适用于大容量、长距离的光纤通信。激光为光源–多模光纤：发光二极管LED为光源按折射率分类对于多模光纤，根据其折射率的变化可以分为突变型光纤和渐变型光纤。单模光纤和多模光纤光轨迹图光纤的标准和分类1、单模光纤标准及分类国家标准：IUT-T建议和IEC建议我国的国标：GB/T

9771.1~GB/T9771.5-2000《通信用单模光纤系列》光纤类别按IUT-T标准分为：G.652A、G.652B、G.652C、G.653、G.654、G.655B按IEC标准：B1.1、B1.2、B1.3、B2、B4我国光纤型号命名等效采用了IEC规定。光纤的标准和分类2、多模光纤标准及分类按IUT-T标准分为：G.651按IEC标准：A1、A2、A3、A4我国光纤型号命名等效采用了IEC规定。光缆的分类和选用1、按光缆结构划分中心束管式：12芯以下，工艺简单成本地在架空敷设和具有良好的管道保护的支干线网络中具有竞争力层绞式：中心放置钢绞线或单根钢丝加强，成缆纤数可达144芯。防水，抗强大拉力，可用于直接埋地。同时易于分叉。带状式：芯数可达上千芯，它是将4~12芯光纤排列成行构成带状单元，再将多个带状单元按一定方式排列成缆。适用于光纤接入网。按光缆敷设方式：室内光缆：用于垂直、水平子系统的室内使用架空光缆：架挂在电杆上使用，可利用已有的架空明线杆路直埋光缆：外部带有钢带或钢丝的铠装，直接埋设在地下0.8~1.2m。管道光缆：管道敷设一般在城市，管道敷设的条件比较好。水底光缆：海底光缆：光缆主要敷设方式：室内、架空、直埋和管道方式光纤连接器在光纤通信链路中，为了实现不同模块、设备和系统之间灵活连接

的需要，必须有一种能在光纤与光纤之间进行可拆卸连接的器件，使光路能按所需的通道进行传输，以实现预定的目的，能实现这种功能的器件叫连接器。光纤连接器的基本要求：能把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使由于其接入光链路而对系统造成的影响减到最小，影响光传输系统的可靠性和各项性能。分类：分为固定连接器和活动连接器活动连接器：主要用于布线系统中设备间、设备与仪表间、设备与光纤间以及光纤与光纤间的非永久性古代连接，是光纤通信系统中不可缺少的无源器件光纤连接器的基本结构与性能指标结构：采用高精密组件（由两个插头和一个耦合管共三个部分组成）实现光纤的对准连接。⑴光学性能：主要是插入损耗和回波损耗这两个最基本的参数。插入损耗（Insertion

Loss）：是指因连接器的导入而引起的链路有效光功率的损耗。回波损耗（Return

Loss,Reflection

Loss）是指连接器对链路光功率反射的抑制能力，⑵

互换性、重复性 ⑶

抗拉强度（不低于90N）⑷温度（-40oC

~

+70oC）⑸插拔次数（1000次以上）常见光纤连接器按传输媒介分；单模光纤连接器和多模光纤连接器；按结构分：FC、SC、ST、D4、DIN、Biconic、MU、LC、MT；按光纤端面分：FC（平面接触）、PC（球面接触，包括SPC、UPC）和APC；按光纤芯数分：单芯、多芯。FC（螺纹连接式）型光纤连接器SC（直插式）ST（卡扣式）左图为单芯光缆结构图，右图为多芯光缆结构图光纤配线架光纤连接器光纤适配器（耦合器）光纤面板配线架配线架是电缆或光缆进行端接和连接的装置，在配线架上可以进行互连和交换操作。建筑群配线架是端接建筑群干线电缆、光缆的连接装置建筑物配线架是端接建筑物干线电缆、干线光缆并可利接建筑群干线电缆、干线光缆的连接装置楼层配线架是水平电缆、水平光缆与其他子系统或设备相连接的装置根据连接的介质不同可分为：铜缆配线架和光纤配线架配线架（110A型）配线架（110P型）110C连接块110配线系统中都用到了连接块，称为110C，有3对线（110C-3）、4对线（110C-4）和5对线（110C-5）三种规格的连接块。铜缆配线架分110型配线架系统和模块式配线架系统110型配线架可用于语音点的线缆和数据点的线缆管理110型连接管理系统基本部件：配线架、连接块、跳线和标签

模块式快速配线架：又称为机柜式配线架光纤配线架主要原因光缆终端的光纤熔接、光连接器安装、光路的调接、多鱼尾纤的存储及光缆的保护等。基本功能：固定、熔接、调配、存储跳线跳线的功能：在配线架上交接各种链路，可作为配线架或设备连接电缆使用。分为铜跳线、光纤跳线铜跳线由跳线电缆和连接硬件制成光纤跳线用于光纤设备与光纤跳接、光纤直接连接、光纤和信息插座之间的连接第3讲医学超声成像技南方医科术大学汇报人姓名主要内容超声成像基本原理——超声回波法医学超声设备的分类超声诊断仪的主要参数6/22/2023医学超声仪器原理讲义65Part

.01超声成像基本原理——超声回波法超声回波法把几兆赫至几十兆赫的高频声脉冲发射到生物体内，再接收反射波（回波），这种方法称为超声脉冲回波法。脉冲宽度：几微秒脉冲间隔：几百微秒（接收放大器处理回波的时间）脉冲回波法最早较早是应用于雷达和声纳。回波时间t、探测距离L的关系，c为声速6/22/2023医学超声仪器原理讲义676/22/2023医学超声仪器原理讲义686/22/2023医学超声仪器原理讲义69超声回医学波超声仪器法原理讲示义

意图6/22/202370仪器基本框图发射通道：时钟电路（同步脉冲发生器）、发射器（高频脉冲发生器）、换能器（探头）接收通道：接收换能器、射频放大器（RFA）、6/2检2/2023

波及抑制电路、视频医学超声放仪器原大理讲义器（UFA）71Part

.022医学超声设备的分类A型超声A型超声诊断仪因其回声显示采用幅度调制

(Amplitude

Modulation)而得名。A型显示是超声诊断仪最基本的一种显示方式，即在阴极射线管(CRT)荧光屏上，以横坐标代表被探测物体的深度，纵坐标代表回波脉冲的幅度，故由探头(换能器)定点发射获得回波所在的位置可测得人体脏器的厚度、病灶在人体组织中的深度以及病灶的大小。根据回波的其他一些特征，如波幅和波密度等，6/2还2/2023

可在一定程度上对病医学超声灶仪器原进理讲义行定性分析。736/22/2023医学超声仪器原理讲义74由于A型显示的回波图，只能反映局部组织的回波信息，不能获得在临床诊断上需要

的解剖图形，且诊断的准确性与操作医师

的识图经验关系很大，因此其应用价值已

渐见低落，即使在国内，A型超声诊断仪也很少生产和使用了。6/22/2023医学超声仪器原理讲义75M型超声6/22/2023医学超声仪器原理讲义76M型超声成像诊断仪适用于对运动脏器，如心脏的探查。由于其显示的影像是由运动回波信号对显示器扫描线实行辉度调制，并按时间顺序展开而获得一维空间多点运动时序（motion-time）图，故称之为M型超声成像诊断仪，其所得的图像也叫做超声心动图。6/22/2023医学超声仪器原理讲义776/22/2023医学超声仪器原理讲义78M型超声诊断仪发射和接收工作原理与A型有些相似，不同的是其显示方式。对于运动脏器，由于各界面反射回波的位置及信号大小是随时间而变化的，如果仍用幅度调制的A型显示方式进行显示，所显示波形会随时间而改变，得不到稳定的波形图。因此，M型超声诊断仪采用辉度调制的方法，使深度方向所有界面反射回波用亮点形式在显示器垂直扫描线上显示出来，随着脏器的运动，垂直扫描线上的各点将发生位置上的变动，定时地采样这些回波并使之按时间先后逐行在屏上显示出来。图中可以看出，由于脏器的运动变化，活动曲线的间隔亦随之发生变化，如果脏器中某一界面是796/2静2/2023

止的，活动曲线将变医学超声为仪器原水理讲义平直线。6/22/2023医学超声仪器原理讲义80M型超声诊断仪对人体中的运动脏器，如心脏、胎儿胎心、动脉血管等功能的检查具有优势，并可进行多种心功能参数的测量，如心脏瓣膜的运动速度、加速度等。但M型显示仍不能获得解剖图像，它不适用于对静态脏器的诊查。6/22/2023医学超声仪器原理讲义81B型超声6/22/2023医学超声仪器原理讲义82为了获得人体组织和脏器解剖影像，继A型超声诊断仪应用于临床之后，B型、P型、BP型、C型和F型超声成像仪又先后问世，由于它们的一个共同特点是实现了对人体组织和脏器的断层显示，通常将这类仪器称为超声断层扫描诊断仪。虽然B型超声成像诊断仪因其成像方式采用辉度调制(Brightness

Modulation)而得名，其影像所显

示的却是人体组织或脏器的二维超声断层图(或称

剖面图)，对于运动脏器，还可实现实时动态显示。6/22/2023医学超声仪器原理讲义836/22/2023医学超声仪器原理讲义84C型超声C型扫查，又称C型显示，“特定深度扫查”

(constant

depth

mode)。与B型扫查一样都是辉度调制的二维切面象显示方式，所不同的是B型扫查所获得的是超声波束扫查平面本身的切面象，即纵向切面象。可惜由于C型扫查的灵敏度较低，显象速度不易提高，使C型扫查技术的发展受到6/2限2/2023

制。医学超声仪器原理讲义

856/22/2023医学超声仪器原理讲义866/22/2023医学超声仪器原理讲义87D型超声D型超声成像诊断仪也即超声多普勒诊断仪，它是利用声学多普勒原理，对运动中的脏器和血液所反射回波的多普勒频移信号进行检测并处理，转换成声音、波形、色彩和辉度等信号，从而显示出人体内部器官的运动状态。超声多普勒诊断仪主要分为3种类型：即连续式超声多普勒(continuous

wave

doppler)成像诊断仪脉冲式超声多普勒(pulsed

wave

doppler)成像诊断仪实时二维彩色超声多普勒血流成像(color

doppler886/22/2023

flow

image)诊断仪。医学超声仪器原理讲义F型超声89F型扫查，又称F型显示。它与C型扫进原理上是相似的。区别仅在于：在扫查一幅图像的过程中，

C型扫查平面距探头的深度是不变的，而F型扫查面距探头的深度是一变量，不是一个常量。根据成像需要可作相应变动，从而可获得6/2斜2/2023

面、曲面的F型医图学超声仪像器原理讲义6/22/2023医学超声仪器原理讲义90P型超声6/22/2023医学超声仪器原理讲义91又称P型显示，它可视为一种持殊的B型显示，超声换能器置于圆周的中心，径向旋转扫查线与显示器上的径向扫描线作同步的旋转。主要适用于对肛门、直肠内肿瘤、食道癌及子宫颈癌的检查，亦可用于对尿道、膀胱的检查。P型超声诊断仪所使用的探头称为径向扫描探头，如尿道探头，直肠探头都属于径向扫描探头。扫

描时探头置于体腔内，如食道、胃或直肠等。6/22/2023医学超声仪器原理讲义926/22/2023医学超声仪器原理讲义93Part

.013超声诊断仪的主要参数主要参数6/22/2023医学超声仪器原理讲义95表征超声诊断仪性能的参数，从大的方面可分为三类，这就是：声系统参数

图像特性参数电气特性参数在众多的参数中，我们只讨论其中几个主要参数。声系统参数：声输出的强度、总功率等；

超声场的时频特性，如波型、持续时间、脉冲重复频率、脉冲形状、频率、脉冲带宽等；

声场分布特性，如换能器类型、波束形状、聚焦特性、景深等。6/22/2023医学超声仪器原理讲义96图像特性参数：分辨力；位置记录精度；深度测量精度；帧频；存贮器的容量；图像处理能力。6/22/2023医学超声仪器原理讲义97电气特性参数：灵敏度；增益及TGC指标；压缩特性及动态范围；显示器的动态范围；系统的带宽等。6/22/2023医学超声仪器原理讲义98Part

.02几个主要参数动态范围显示信号的最大水平与最小水平的比称为动态范围(Dynamic

Range,DR)，DR描述了信号幅度变化的大小，一般用分贝[dB]值表示。式中：Umax—信号最大值，Umin

—信号最小6/22/2值023100医学超声仪器原理讲义生物组织的声界面特性，组织吸收（超声衰减）特性及探测深度决定了信号的动态范围6/22/2023医学超声仪器原理讲义101因此动态范围DR通常由两个部分组成：声界面特性（声阻抗差）所确定的信号幅度变化（SDR）超声在组织传播过程中衰减所引起的信号幅度变化，超声传播衰减取决于组织特性（超声衰减系数

）与传播距离（L）由此超声回波总动态范围可写为：DR

=

2 L

+

SDR对动态范围的影响因素6/22/2023医学超声仪器原理讲义102超声在生物组织中传播所产生的全部回波；

超声发射功率、接受放大器的等效输入噪声；终端显示装置的动态范围；动态压缩方法时间增益控制——补偿传输衰减幅度增益控制——使有用信号相对压缩线形范围线性范围，一般指的是仪器中放大器线性范围，它给出放大器输入信号和输出信号之间成线性关系的区域。即Uo

=

KUi线性关系也用分贝值来表示式中：Umax—信号最大值，Umin

—信号最小值，可6/22/20见23线性放大器的线性医学范超声仪围器原理讲即义

是动态范围1036/22/2023医学超声仪器原理讲义104当输出信号的最大幅度保持不变时，输入信号的线性范围将随着K值的减小而增大。6/22/2023医学超声仪器原理讲义105分辨率6/22/2023医学超声仪器原理讲义106分辨力指成像系统能分辨空间尺寸的能力，即能把两点区分开来的最短距离。超声显像仪的分辨力是衡量其质量好坏的最重要的指标，分辨力越高，越能显示出脏器的细小结构。6/22/2023医学超声仪器原理讲义107超声成像的分辨力有横向分辨力和纵向分辨力之分。前者是指垂直于超声脉冲束方向上的分辨力，后者是沿波束轴方向上的分辨力。这两种分辨力的大小差别很大，纵向分辨力总是优于横向分辨力。而且，垂直于波束轴的两个维上的横向分辨力也往往不同。影响横向分辨力和纵向分辨力的因素各不相同，6/22/2023医学超声仪器原理讲义108横向分辨力又称侧向分辨力，它表示区分处于声束轴垂直的平面上的两个物体的能力。超声波束直径尺寸直接影响横向分辨力，波束直径越细，能分辨的尺度越小，横向分辨力越高。6/22/2023医学超声仪器原理讲义109影响横向分辨率的因素显示荧光点尺寸的影响波束直径尺寸的影响

动态范围的影响6/22/2023医学超声仪器原理讲义1106/22/2023医学超声仪器原理讲义1116/22/2023医学超声仪器原理讲义112仪器的图像质量主要取决于横向分辨力。横向分辨力好，图像细腻，小结构就能显示清楚。横向分辨力主要由换能器的尺寸、形状、发射频率、聚焦等因素决定。当显示屏光点尺寸较大时，也会影响横向分辨力。此外，随着深度的增加，脉冲频谱中的各种频率成分的衰减情况也不同，这个因素也潜在地影响着横向分辨力。现代化的显像仪横向分辨力可优于2mm。6/22/2023医学超声仪器原理讲义113纵向分辨力又称轴向分辨力或距离分辨力，表示在声束轴线方向上对相邻两回声点的分辨力。纵向分辨力与发射超声频率有关，因为声波的纵向分辨力理论极限为声波的半波长。频率越高，波长越短。纵向分辨力与超声脉冲的持续时间有关，脉冲持续时间越短，即脉冲越窄，纵向分辨力越高。超声脉冲持续时间与发射电脉冲宽度及换能器阻6/2尼2/2023

有关。医学超声仪器原理讲义

114影响纵向分辨率的因素脉冲宽度的影响增益大小的影响6/22/2023医学超声仪器原理讲义1156/22/2023医学超声仪器原理讲义1166/22/2023医学超声仪器原理讲义117色散吸收对横向、纵向分辨率的影响6/22/2023医学超声仪器原理讲义118吸收与频率的关系——频率越高，吸收越强；频谱中心向低频偏移；波束变宽；前沿变坏；理想的情况下，工作频率越高，分辨率越高；生物组织的平均衰减系数接近1dB/cm·MHz；频率3MHz—深度20

cm—衰减60dB，94%频率10MHz—深度20

cm—衰减200dB，99.5%在大多数情况下，最佳工作频率就是超声波穿透深度不超过200个波长时就能达到被探测脏器的

那个频率；例如：频率为3MHz时，波长是0.51mm它能够像。6/2形2/2023

成102mm深处组织的医学良超声仪好器原理讲图义119带宽6/22/2023120医学超声仪器原理讲义工作频率超声诊断仪的工作频率，根据两个方面因素作最佳的选择。首先，从分辨力的角度说，增高频率，可以改善分辨力。频率越高，波长越短，则波束的指向性越好（近场距离大，而发散角小），横向和纵向分辨力都能提高。其次，从穿透深度的角度来看，工作频率越高，则衰减成正比地增加，必然使探测深度减小。若6/2要2/2023

求较大的穿透深度，医学超声就仪器原得理讲义取较低的工作频率。121因此，在设计中不得不在工作深度与频率之间取合理的折衷。比如眼科应用中，所要求深度小，可以用高频率以提高分辨力，一般用10MHz。而

要穿透较大深度（如腹腔）时，则只能取较低工作频率。通用B型超声诊断仪的工作频率一般在

3.5MHz，有些诊断仪配有多种不同频率的的需要。6/2探2/2023

头以满足不同检医查学超声仪深器原理讲度义122常用超声诊断仪的超声频率；动态范围分辨率(波长mm)频率(MHz)10dB1.520dB2.530dB3.010.253.754.52.50.91.51.850.450.750.910学0.2750.3750.45作用距离（穿透深度）指仪器发射的超声波束可以穿透并能显示出回声图像的被测介质深度。超声医学成像系统的作用距离，通常要满足处于相当深度上的各种器官的成像需要，如腹部成像就需要有20cm的工作距离，而用于眼球的深度为

10cm。影响作用距离的主要因素是脉冲信号在传播途中的衰减，这是由于组织的吸收、反射、折射、散射等原因引起的。6/22/2023

医学超声仪器原理讲义

124要提高仪器的探测深度，有三个方面的途径。

降低工作频率。但降低工作频率，则分辨力也随之降低，这是一个限制。

提高接收机的灵敏度和扩大动态范围，使能接收较远距离的微弱的反射信号，但这要受到换能器噪声的限制，信噪比极限对诊断超声的最大穿透深度上的限制为300个波长左右。

加大发射功率，使远距离的微小声阻抗差