超声基础知识

超声基础知识演讲人：日期：目录超声概述超声换能器及工作原理超声波传播特性分析超声检测方法及技术要点超声信号处理与显示技术超声检测安全与防护措施01超声概述超声定义超声是振动频率高于20kHz的机械波，具有方向性好、穿透能力强、能量密度高等特点。超声原理基于压电效应和逆压电效应，通过电信号与机械振动相互转换，实现能量的传递和接收。超声定义与原理现代应用现代超声技术已经广泛应用于医学、工业、军事、交通等多个领域，成为现代科技发展的重要支撑。早期研究超声的研究始于19世纪末，当时主要关注其物理特性和在医学上的应用。技术突破20世纪中期，随着材料科学、电子技术和信号处理技术的快速发展，超声技术取得突破性进展，开始应用于工业检测、医疗诊断等领域。超声发展历程如医学影像诊断（如B超）、治疗（如超声碎石、超声治疗等）以及生物医学研究等方面。医学领域如无损检测、材料加工、清洗、焊接、测量等方面，特别是在超声电机、超声传感器等方面取得重要进展。工业领域如海洋探测、水下通信、环境监测、交通管理等方面，超声技术也发挥着重要作用。其他领域超声应用领域02超声换能器及工作原理利用压电效应实现电能与机械能（声能）的相互转换，常见材料为压电陶瓷。压电换能器换能器种类与结构利用磁致伸缩效应，将电磁能转化为机械能（声能），常见材料为镍、铁等磁性材料。磁致伸缩换能器利用电场力作用，使膜片振动产生声音，但转换效率较低。静电换能器当某些电介质在沿一定方向上受到外力作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态。压电效应对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象。当在电介质的极化方向施加电场时，这些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失。逆压电效应压电效应及逆压电效应转换效率衡量换能器将一种能量转换为另一种能量的能力，通常用百分比表示。频率响应描述换能器在不同频率下的性能特点，包括灵敏度、带宽等。指向性描述换能器发射或接收声波的方向性，通常用波束宽度表示。阻抗匹配换能器与传输介质之间的阻抗匹配程度，影响能量传输效率。换能器性能指标评价方法03超声波传播特性分析声波在不同介质中传播速度不同声波在固体中传播速度最快，液体中次之，气体中最慢。声波传播方向与介质质点振动方向一致声波是纵波，传播时介质质点振动方向与声波传播方向一致。声波在介质中传播具有衰减性随着传播距离增加，声波能量逐渐减弱。声波在介质中传播规律衰减超声波在传播过程中，由于介质吸收、散射等原因，能量逐渐减弱。散射超声波遇到小于其波长的障碍物或颗粒时，会发生散射现象，导致传播方向改变。衍射超声波遇到障碍物或孔洞时，能够绕过障碍物或穿过孔洞继续传播。超声波衰减、散射和衍射现象界面处反射、折射和波型转换波型转换超声波在传播过程中，纵波与横波之间可以相互转换，称为波型转换。折射超声波从一种介质进入另一种介质时，传播方向会发生改变，称为折射现象。反射超声波遇到介质界面时，会发生反射现象，反射波与入射波在界面处遵循反射定律。04超声检测方法及技术要点原理利用超声波在介质中传播时遇到异质界面会发生反射的特性，通过测量反射波的时间、强度等参数来检测材料内部的缺陷。应用广泛应用于金属材料的探伤、测厚、定位等检测。脉冲反射法原理及应用利用超声波在介质中传播时的穿透能力，通过测量穿透的超声波能量来检测材料的厚度或内部缺陷。原理适用于检测厚度较大、衰减较小的材料，如大型铸件、钢板等。应用穿透法原理及应用共振法原理及应用应用共振法常用于测量材料的弹性模量、厚度等参数，对于检测复合材料和胶接结构具有重要意义。原理利用超声波在介质中传播时与介质发生共振的特性，通过测量共振频率、振幅等参数来检测材料的厚度、弹性模量等参数。05超声信号处理与显示技术利用超声探头将超声信号转换为电信号，并进行初步放大和滤波。超声信号获取包括去噪、滤波、增益调节等，以提高信号质量和信噪比。信号预处理采用信号增强技术，如声束形成、频率复合等，提高超声信号的穿透力和分辨率。超声信号增强信号采集与预处理技术010203机器学习技术利用机器学习算法，如支持向量机、神经网络等，对超声信号进行智能识别。特征提取提取超声信号中的特征信息，如回波强度、频率、相位等，用于后续识别和分析。识别算法应用各种算法，如傅里叶变换、小波变换等，对提取的特征进行分类和识别。特征提取与识别方法数字化成像及后处理技术超声图像处理算法应用各种图像处理算法，如图像分割、形态学处理等，对超声图像进行深度分析和处理。图像后处理对成像结果进行进一步处理，如图像滤波、三维重建等，以提高图像质量和诊断准确性。数字化成像将处理后的超声信号转换为数字图像，并进行图像优化处理，如图像增强、边缘检测等。06超声检测安全与防护措施超声波生物效应在一定强度和频率范围内，超声波对生物体是安全的，超过安全阈值可能会产生损伤。超声波安全阈值剂量与效应关系超声波对生物体的影响程度与其剂量密切相关，剂量越高，潜在风险越大。超声波在生物体内传播时，会引起生物体组织和细胞的振动和微小位移，从而产生生物效应。超声波对人体影响分析安全操作规范与注意事项遵循设备操作规程使用超声设备时，应严格按照设备操作规程进行操作，避免误操作导致的潜在风险。探头使用与维护探头是超声设备的重要组成部分，需正确使用和维护，避免探头受损或性能下降。被检部位与探头接触确保被检部位与探头紧密接触，以获得准确的超声图像和数据。遵循安全操作规范操作人员应经过专业培训，掌握正确的超声检测方法，遵循安全操作规范。操作人员防护操作人员应佩戴适当的防护设备，如手套、口罩、眼罩等，以减少超声波对操作人员的潜在影响。防护措施及应急处理方案01被检者防护对被检者采取适当的防护措施，如遮挡非检查部位，减少超声波的暴露时间等。0