特高压直流输电系统设计和机械设备选型教材

特高压直流输电系统设计和设备选型目录12特高压直流输电技术特点特高压直流输电系统成套设计特高压直流输电系统设备选型234总结目录特高压直流输电技术特点1特高压直流输电系统成套设计2343特高压直流输电系统设备选型总结1901

192819571977

1980

19902008

(年)19721997

19991954首次试验成功Firstsuccessfultest首次商业运行瑞典哥特兰岛FirstC直omm流erc输ia电l电的发展operationGotland,Swedish汞弧整流管问世Mercury

arcrectifiersadvent具有栅极控制晶闸管问世Thyristor

advent首次全部采用晶闸管阀伊尔河工程First

all

usethyristor

valveEelRiver,Canada轻型直流输电首次试验成功HVDC

Lightsuccessfullytested

for

thefirst

time轻型直流输电首次商业运行在瑞典哥特兰Firstcommercialoperation

ofHVDC

LightprojectGotland,Sweden全控型器件迅速发展Full-controlled能力的汞弧阀问世Mercuryarc

valve汞弧（水银）阀时代Mercury

arc晶闸管阀时代Thyristordevicesdevelopedrapidlywith

gatevalve

periodvalve

period4controlcapabilityadvent交直流电压等级的发展1000kV

AC750800kV

DC500kV

DC±533kV

Cahora-Bassa,

South

Africa1150kV

Soviet

Union

1980s±600kV

Itaipu,

Brazil1000kV

Japan

1990s直流输电的特点逾金宽闸天＞逾眼宽闸台遵300三升直１

700三升直金眼迟筒酉０私游左簧逾眼迟筒与变颁刷

０台仪遵制3000六闯逾金碍加症咖天少普吗台仪念钻播刷咖跃蛙私游逾眼撤全与伞墨务去构眼办编肘穷迭宽闸私游逾眼考迭过廓糊

私游左簧碍乙中桂取眉旦飞曳０只乙桂台股育邻访０幸台取搅邦躺衬茎办０信掷金眼加症与叙技凑尔加症摆头

私游编肘柏适镰构跃刷加茎０台仪楔摩编肘诺泽你击发底０寻柔眼捂荡亨眉韵尽０攒㐙眼办编肘类宛泪年

例看摘游紧暂加加症播刷都访编肘碍亥游眼厌跃蛙

天眼腰乌露钱邦私游五艾，妙英鬃英普弓－严中眼腰露与伞五秃平拓咖彻哎０直流输电的特点±800KV—更具优势的直流方案±800KV速±500KV私游＞眼厌杭㐙＞±800KV望±500KV碍1.6倒㐙厌红碍私游贯复＞摘游叙厌噪友具奥织、粹增奥织、摘游非、错马噪、私游异兴、旋掷瓸棉、考迭肉脚纳攒击杭㐙诺泽杭天碍金眼宽闸互博１庄丝电㐙厌私游＞500三升直吗容垓１下满电㐙厌私游＞640三升直隶展１蝴博电㐙厌私游＞720三升直杭酉碍金眼迟筒互博１庄丝电㐙厌私游＞1418六闯吗容垓１下满电㐙厌私游＞1905六闯隶展１蝴博电㐙厌私游＞2078六闯±800KV—更具优势的直流方案—特高压直流电压等级高、输送容量大，线路路径和线路选型对环境起到关键的影响。—特高压直流运行的电压等级更高，线路走廊和站址的环境较为复杂和恶劣，面临高海拔、污秽、覆冰等复杂恶劣的外绝缘环境条件，国内外没有现成的工程经验可以借鉴，也没有标准规范可以参照。—特高压直流系统输送容量大，受端侧有多条直流线路与交流系统相连。对送受端电网安全稳定运行提出了更严酷的要求。特高压直流输电技术创新面临的挑战—特高压直流工程大多数设备属于世界上首次研制，在技术、设计、制造等方面均存在需要突破的地方。关键设备电压等级高、容量大、运输限界小、结构紧凑、制造工艺复杂，所涉及的众多核心技术均是世界难题。—特高压直流输电在科研、设计、设备制造、工程建设和调试等都是第一次，没有现成的工程经验可以借鉴，没有国际标准可以参照。特高压直流输电技术创新面临的挑战1、设备制造2、外绝缘特高压直流的关键问题3、过电压与绝缘配合4、控制保护5、对电网影响及稳控配置6、无功配置7、孤岛运行配置13目录特高压直流输电技术特点1特高压直流输电系统成套设计234特高压直流输电系统设备选型总结系统设计——换流器布置方案每极单换流器每极双换流器-并联每极双换流器-串联1、练卖1、顿住摘游叙刷铁饭座1、攒㐙摘游噪钱游茎办2、贯复明闸尔2、治12茨助摘游卖兄台卖疏邻2、播刷、信拿编肘夏柜3、拭辖住4、贯复刷铁饭座天5、台鬃懂己6、逾金宽闸尔访０台鬃懂㐙3、贯复明闸夜4、拭辖天5、墨务卡场3、审顺左簧底看速尔系统设计——换流器布置方案眼厌切镰普榜±400kV+±400kV±500kV+±300kV±600kV+±200kV普榜泄钉航警团缘贯复刷铁茎办邦眼厌泪年

播刷信拿邻访猜温懂系统设计——平抗布置闭看平弓年涌眼拷噪０切臂圭桂油考咖丰懂油考下凑尔㐙红非而碍板天掷育邻访眼厌崖倾0.00500.00750.01000.01250.01500.01750.02420410400390380370kVV91有平抗0.0000

4400.002500430临艾碍严12茨助摘游噪丰露油考眼厌泄速0.0100

0.0125

0.0150

0.0175

0.02000.0000

950.0025

0.0050

0.00750900850800750700650600550500kVV52a有平抗湿玉，52－板㐙眼低摘游叙碍非红眼厌泄速系统设计——平抗布置系统设计——旁路开关旁路开关旁路开关在每个12脉动阀组上并联旁路开关，能够更为灵活的运行方式。每个单阀组可以独立运行合理设置避雷器及平波电抗器分开设置，有效降低绝缘水平—所采用的MOA配置使过电压降低，加上合适的安全裕度可使对设备的绝缘要求相对降低。—±800千伏直流系统绝缘水平比±500kV直流系统绝缘水平的

1.6倍降低最大达到30%。系统设计——过电压绝缘配合增设A2避雷器

平波电抗器极母线

和中性线分设800kV关键设备绝缘水平绝缘水平500kV换流变高压阀侧/(x1.6)换流变高压阀侧平波电抗器前的高压直流极设备平波电抗器后的高压直流极设备SIWV

(kV)1175/1880160016001600LIWV

(kV)1675/2680180018001950SIWV/

LIWV0.7010.8890.8890.821绝缘配合：安全裕度说明绝缘裕度(SIWV/LIWV/STIWV)阀15%/15%/20%换流变（阀侧）15%/20%/25%平波电抗器15%/20%/25%阀厅设备15%/20%/25%直流场15%/20%/25%系统设计——外绝缘直流污闪电压与绝缘距离的关系（a）I-串布置

（b）V-串布置在瑞典STRI进行。验证了污闪电压与绝缘距离具有良好的线性关系；憎水性闪络梯度比亲水性高出近150%系统设计——外绝缘决函眼厌舵变电懂单节和双节结构在模拟的塔头布置进行操作冲击和雷电冲击试验，结果表明，单节结构复合绝缘子绝缘性能更优。直流线路下系统方统方设地计面—合—成电电磁场环：境＜30kV/m临近民房的最大合成场强：＜25kV/m离子流密度的限值：＜100nA/m2直流磁场限值：＜10mT直流极线外侧20m处无线电干扰限值：＜58dBμV/m可听噪声限值：＜45dB(A)±800kV特高压直流线路电磁环境限值系统设计——过电压与绝缘配合私游错马噪又明持续运行电压幅值（CCOV）持续运行电压峰值（PCOV）荷电率V：0.95～1A2：0.95左右C2、M1、M2、CB1A、CB1B：0.9左右DB、DL：0.8～0.9左右。直流参考电压（Uref）避雷器的残压特性（V-I曲线）避雷器能量。系统设计——过电压与绝缘配合绝缘裕度设备绝缘裕度(SIWV/LIWV/STIWV)非15%/15%/20%摘游叙非侯15%/20%/25%年拷15%/20%/25%私游圾贯复15%/20%/25%特高压直流输电控制系统结构播刷编肘镰臂碍堂柏诺泽台鬃懂’播刷编肘提以碍汤窝懂台看症’播刷编肘碍暂旦飞汤帽邻访牛进堂柏镰臂诺泽碍抢沫夜闲北播刷编肘闭看夜中台看钱铺碍聋桃帽课夜闲北普榜＞反钱铺０上受于切居聋桃直流输电控制保护从工程设计到系统试运行的工作过程30目录特高压直流输电技术特点1特高压直流输电系统成套设计234特高压直流输电系统设备选型总结楚雄换流站穗东换流站工程实践——云广特高压云直广直直流流输工程电西工起云程南楚雄州禄丰县，东至广东省广州增城市，途经云南、广西、广东三省（区），线路全长1373km，额定电压±800kV，输电容量500万kW，总投资140.7亿元。工程2009年12月28日单极投运，2010年6月18日双极投运。楚雄侧接地极穗东侧接地极工程概况工程建设规模：云南侧楚雄换流站、广东侧穗东换流站直流线路1373km，接地极线路楚雄侧109km、穗东侧94km楚雄侧接地极，穗东侧和贵广二回直流工程共用接地极工程建设规模工程实践——云广特高压直流输电工程不同的运行方式通过对直流场和阀组的连接配置实现。每极双12脉动阀组串联结构使运行方式多样化电工程反桂邻工访程，21箔－实践——云宏广星特反高桂压直流输3/4反桂1/2反桂卖桂邻访，20箔－宏星卖桂闻山郎因天场郎因1/2卖桂闻山郎因天场郎因OLT赏㐕，12箔－卖非而OLT卖桂OLT乙桂OLT０寻桂邻访工程实践——云广特高压直流输电工程典型运行方式：整流站与交流系统联网运行、整流站孤岛运行特高压直流输电系统的基本运行方式：1)双极全压运行方式双极半压运行方式双极一极全压一极半压运行方式单极全压金属回线方式单极全压大地回路方式单极半压金属回线方式单极半压大地回路方式特高压直流的关键设备换流变压器套管（穿墙套管和换流变套管）换流阀旁路开关平波电抗器控制保护交流滤波器变压器换流设备换流选变阀型侧套管换流阀

穿墙套管旁路开关旁路刀阀平波电抗器电压分压器电容器隔离开关直流线路直流滤波器电容器避雷管接地刀阀交流系统外置式阀侧设引备线选出选线型装—置—换流变压器真空型有载调压开关运输限界小和特高压电压作用下的绕组绝缘结构设计阀侧套管高端换流变漏磁分布、杂散损耗以及局部过热的控制冷却器高端换流变压器的抗短路设计高强度紧凑型油箱结构设备选型——平波电抗器多层绕组并联，干式空心，自然空气冷却，户外布置，采用支柱绝缘子支撑。平抗分别布置在极线和中性母线上，每两台串连为一组。因平抗的支撑结构长期运行在特高压直流户外场中，综合考虑直流耐受能力、污耐压、抗震等性能要求，采用合成支柱5英寸光控晶闸管800kV

/3125A特高压晶闸管换流阀阀塔结构设计，采用双12脉动、悬设备选型——换流阀吊式双重阀单阀塔串联结构，换流阀最大的技术挑战来自于型式试验，包括多重阀绝缘试验，运行试验等试验项目和试验判据母饮摘游紧＞4组DT11/24双调谐滤波器、4组DT13/36滤波器、2组HP3滤波器、8组并联电容器。穗丝摘游紧＞4组DT11/24双调谐滤波器、3组DT13/36滤波器、8组并联电容器。设备选型——交流滤波器互庄左设簧备选＞型——交流滤波器无源滤波器三调谐(TT12/24/45)每站每极装设1组41±800kV私游晰迭异兴＞复合外设套备绝选缘型子——直流旁路开关额定直流电流：4000A开断直流电流：4000A雷电冲击耐受电压：1950kV操作冲击耐受电压：1600kV42±800kV私游颠筒异兴＞复合外套绝缘子额定直流电流：4000A瞬时直流电流：20kA雷电冲击耐受电压：1950kV操作冲击耐受电压：1600kV设备选型——直流隔离开关43±800kV私游眼游湿闸诱臂＞设备选型——直流电流测量装置额定直流电流：3125A精度：<0.2%44±800kV私游切厌噪＞设备选型——直流分压器复合外套标称直流电压：±800kV精度：<0.2%(0.1

～1.1pu)<0.5%(1.1

～1.5pu)响应时间：<100µs45±800kV直流避雷器：设备选型——直流避雷器无间隙氧化锌避雷器复合外套雷电冲击保护水平/配合电流:1579kV/10kA操作冲击保护水平/配合电流:1328kV/1kA46±800kV直流支柱绝缘子：设备选型——直流支柱绝缘子复合外套额定直流电压：±800kV

雷电冲击耐受电压：1950kV操作冲击耐受电压：1600kV47主要设备选择±800kV直流穿墙套管：复合外套额定直流电流：3125A雷电冲击耐受电压：1950kV操作冲击耐受电压：1600kV48云广特高压直流工程控制保护系统结构2013年1～6月合计97.9611.1运行年份5000MW额定功率运行时间（小时）输送电量（亿千瓦时）2009年25.762010年3117.072011年43158.962012年1391211.414201857运行情况云广特高压直流工程自投运以来运行情况总体平稳。截至2013年6月30日，工程实践——云广特高压直流输电工程楚雄换流站累计安全运行1492天，累计西电东送电量达611.1亿度，满负荷（5000MW）运行时间达到1857小时。第3讲

医学超声成像技南方医术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8/2/2023医学超声仪器原理讲义52Part

.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8/2/2023医学超声仪器原理讲义548/2/2023医学超声仪器原理讲义558/2/2023医学超声仪器原理讲义56超声回医学波超声仪器法原理讲示义

意图8/2/202357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）、8/2检/2023

波及抑制电路、视频医学超声放仪器原大理讲义器（UFA）58Part

.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，8/2还/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。608/2/2023医学超声仪器原理讲义61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。8/2/2023医学超声仪器原理讲义62M型超声8/2/2023医学超声仪器原理讲义63M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。8/2/2023医学超声仪器原理讲义648/2/2023医学超声仪器原理讲义65M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668/2静/2023

止的，活动曲线将变医学超声为仪器原水理讲义平直线。8/2/2023医学超声仪器原理讲义67M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。8/2/2023医学超声仪器原理讲义68B型超声8/2/2023医学超声仪器原理讲义69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。8/2/2023医学超声仪器原理讲义708/2/2023医学超声仪器原理讲义71C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制。8/2限/2023医学超声仪器原理讲义

728/2/2023医学超声仪器原理讲义738/2/2023医学超声仪器原理讲义74D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

doppler8/2/202375flow

image)诊断仪。医学超声仪器原理讲义F型超声76F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8/2斜/2023

面、曲面的

F

型医图学超声仪像器原理讲义8/2/2023医学超声仪器原理讲义77P型超声8/2/2023医学超声仪器原理讲义78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。8/2/2023医学超声仪器原理讲义798/2/2023医学超声仪器原理讲义80Part

.013超声诊断仪的主要参数主要参数8/2/2023医学超声仪器原理讲义82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。8/2/2023医学超声仪器原理讲义83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。8/2/2023医学超声仪器原理讲义84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。8/2/2023医学超声仪器原理讲义85Part

.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8/2/20值2387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8/2/2023医学超声仪器原理讲义88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8/2/2023医学超声仪器原理讲义89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8/2/202见3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908/2/2023医学超声仪器原理讲义91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。8/2/2023医学超声仪器原理讲义92分辨率8/2/2023医学超声仪器原理讲义93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。8/2/2023医学超声仪器原理讲义94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，8/2/2023医学超声仪器原理讲义95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。8/2/2023医学超声仪器原理讲义96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8/2/2023医学超声仪器原理讲义978/2/2023医学超声仪器原理讲义988/2/2023医学超声仪器原理讲义99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。8/2/2023医学超声仪器原理讲义100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8/2尼/2023

有关。医学超声仪器原理讲义

101影响纵向分辨率的因素脉冲宽度的影响增益大小的影响8/2/2023医学超声仪器原理讲义1028/2/2023医学超声仪器原理讲义1038/2/2023医学超声仪器原理讲义104色散吸收对横向、纵向分辨率的影响8/2/2023医学超声仪器原理讲义105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。8/2形/2023

成102mm深处组织的医学良超声仪好器原理讲图义106带宽8/2/2023107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8/2要/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。108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。8/2探/2023

头以满足不同检医查学超声仪深器原理讲度义109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。8/2/2023

医学超声仪器原理讲义

111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也能产生较强反射，从而使更远距离的病灶也能被探测到，但要考虑安全剂量的限制。考虑到各方面的指医标学超声，仪器原理应讲义合理选取作用距离。1128/2/2023脉冲重复频率8/2/202