超聲波的6個(gè)物理量

　　 聲波在介質(zhì)中單位時(shí)間內(nèi)傳播的距離，稱為聲速。用符號(hào) c 表示，單位為 m/s( 米/秒 ) 。聲波的傳播過(guò)程實(shí)質(zhì)上是能量的傳遞過(guò)程，它不僅需要一定時(shí)間，而且其傳遞速度的快慢還與介質(zhì)的密度及彈性、介質(zhì)的特性以及波動(dòng)的類型有關(guān)。

2. 周期和頻率

  質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置往返振動(dòng) 1 次所需要的時(shí)間叫周期，用 T 表示，單位是秒（ s ）；在 1s 的時(shí)間內(nèi)完成振動(dòng)的次數(shù)稱為頻率，用 f 表示，單位為周/s，又稱作Hz(Hz) 。周期與頻率成互為倒數(shù)關(guān)系，以下式表示：f=1/T

3. 波長(zhǎng)

  在一個(gè)周期內(nèi)，聲波所傳播的距離就是一個(gè)波長(zhǎng)，用λ表示。對(duì)于縱波，等于兩相鄰密集點(diǎn) ( 或稀疏點(diǎn) ) 間的距離。

 對(duì)于橫波，則是從一個(gè)波峰 ( 或波谷 ) 到相鄰波峰 ( 波谷 ) 的距離λ＝ c/f

頻率和波長(zhǎng)在超聲成像中是 2 個(gè)極為重要的參數(shù)，波長(zhǎng)決定了成像的極限分辨率，而頻率則決定了可成像的組織深度。

4. 聲壓

縱波在彈性媒質(zhì)內(nèi)傳播過(guò)程中，媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的壓強(qiáng)是隨時(shí)間變化的，媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的密度時(shí)疏時(shí)密，從而使平衡區(qū)的壓力時(shí)強(qiáng)時(shí)弱，結(jié)果導(dǎo)致有波動(dòng)時(shí)壓強(qiáng)（PW）與無(wú)波動(dòng)時(shí)壓強(qiáng)(PO)之間有一定額壓強(qiáng)差（PW- PO），這一波動(dòng)壓強(qiáng)稱為聲壓。對(duì)于一無(wú)吸收媒質(zhì)的平面波，有波動(dòng)時(shí)壓強(qiáng)的最大值與沒(méi)有波動(dòng)作用時(shí)各點(diǎn)壓強(qiáng)的差值稱為壓強(qiáng)振幅（Pm），它可由下式確定：Pm=ρcVm

即：聲壓振幅Pm與媒質(zhì)密度ρ、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度的最大值Vm及波速 c 成正比。

5. 聲強(qiáng)

 聲強(qiáng)是表示聲的客觀強(qiáng)弱的物理量,它用每秒鐘通過(guò)垂直于聲波傳播方向的1平方厘米面積的能量來(lái)度量,它的單位是焦耳/( 秒·平方厘米 ) ［ J/(s · cm 2 ) ］。

  聲強(qiáng)與聲源的振幅有關(guān)，振幅越大，聲強(qiáng)也越大；振幅越小，聲強(qiáng)也越小。當(dāng)聲源發(fā)出的聲波向各個(gè)方向傳播時(shí)，其聲強(qiáng)將隨著距離的增大而逐漸減弱。這是由于聲源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的能量是一定的，離開(kāi)聲源的距離越遠(yuǎn)，能量的分布面也越大，因此通過(guò)單位面積的能量就越小。

6.聲阻抗率

聲阻抗率是描述聲波傳播彈性媒質(zhì)的一個(gè)重要物理量。對(duì)于各向同性的均勻媒質(zhì)中無(wú)衰減的平面自由行波來(lái)說(shuō)，媒質(zhì)中某點(diǎn)有效聲壓 P 與振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)速度有效值 V 之比稱為聲阻抗率，它用 Zs 表示：

 Zs = P/ V= ρc

實(shí)際上，聲壓與質(zhì)點(diǎn)振速不一定同相位，所以聲阻抗率是2個(gè)同頻率、但不同相的余弦量的比值，并不是一個(gè)恒量。對(duì)于無(wú)衰減的平面行波，聲壓和振速可視為同相，媒質(zhì)各點(diǎn)的聲阻抗率是同一個(gè)恒量ρc, 對(duì)一定頻率的聲波來(lái)說(shuō)，它只決定于媒質(zhì)密度ρ和波速c的乘積。

　　 聲阻抗率和電學(xué)中一個(gè)無(wú)限長(zhǎng)、無(wú)損耗傳輸線的特性阻抗相似，其中聲壓相當(dāng)于電壓，振速相當(dāng)于電流強(qiáng)度，聲阻抗率相當(dāng)于電阻。通常聲阻抗率是一個(gè)復(fù)數(shù)，其實(shí)部稱為聲阻率，虛部稱為聲抗率。人體正常組織的聲阻抗率的平均值約為 1.5 ×106牛頓·秒/ m3(N·s /m3)，而與超聲測(cè)量有關(guān)材料的密度和。