声波医学知识讲座专家讲座.pptx

前前页页后后页页返返回回第五节 声波(sound wave)声波声波(sound wave)：频率在频率在20HZ2万万HZ之间能引之间能引发人听觉反应机械纵波。发人听觉反应机械纵波。超声波超声波(ultrasonic wave):频率高于频率高于2万万HZ机械波机械波次声波次声波(infrasonic wave):频率低于频率低于20HZ机械波机械波1声波医学知识讲座第1页前前页页后后页页返返回回 1.声压声压P（sonic pressure)：媒质中任一点压强：媒质中任一点压强P与无声波经过时压强与无声波经过时压强P0 之差之差 P=PP0。声波方程若为：声波方程若为：能够证实能够证实:一、声压和一、声压和声强声强声波是纵波，能引发媒质密度、压强发生周声波是纵波，能引发媒质密度、压强发生周期性改变期性改变.其中其中 Pm=u A 为声压幅值，又称声幅。为声压幅值，又称声幅。2声波医学知识讲座第2页前前页页后后页页返返回回2.声阻抗声阻抗Z（acoustic impedance)声压幅值声压幅值Pm与媒质质点振动速度幅值与媒质质点振动速度幅值Vm 之比称为之比称为声声阻抗阻抗。即：即：Z=uPmVmu A A单位为：单位为：Kgm-2S-1PmtP-Pm3声波医学知识讲座第3页前前页页后后页页返返回回 Z是描述媒质声学特征主要物理量是描述媒质声学特征主要物理量,下表是下表是几个媒质声速和声阻抗：几个媒质声速和声阻抗：媒质媒质声速声速 u(m/S)密度密度(kg/m(kg/m3 3)声阻抗声阻抗u(kg/m2.s)空气空气3.32102(0)1.29 4.281023.34102(20)1.21 4.16102 水水14.8102(20)988.2 1.48106脂肪脂肪14.0102 970 1.361063 3、声强声强I I(sound intensity)(sound intensity)：I=uA22=ZVm2 =Pm2 2Z12124声波医学知识讲座第4页前前页页后后页页返返回回 声波在两种不一样声阻抗媒质声波在两种不一样声阻抗媒质界面会发生反射和折射。界面会发生反射和折射。强度反射系数：强度反射系数：I rI i Z2Z1Z1Z2=（)2i r=反射波声强反射波声强入射波声强入射波声强垂直入射时垂直入射时:当两种媒质阻抗相差较大时，反射强，当两种媒质阻抗相差较大时，反射强，透射弱。声阻抗相近时，透射强，反射弱。透射弱。声阻抗相近时，透射强，反射弱。5声波医学知识讲座第5页前前页页后后页页返返回回二、听觉域二、听觉域（auditory regionauditory region）1.听阈听阈(闻阈闻阈)(threshold of hearing):人耳能听人耳能听到最低声强称为到最低声强称为最低可闻声强或听阈最低可闻声强或听阈。等响曲线等响曲线2.听阈曲线：听阈曲线：不一样频率听阈值所连成曲线称为听阈曲线。不一样频率听阈值所连成曲线称为听阈曲线。f=100HZ声波声波:闻阈为闻阈为10-8W/m2 f=1000HZ声波声波:闻阈为闻阈为10-12W/m26声波医学知识讲座第6页前前页页后后页页返返回回纯音听觉区域和等响曲线纯音听觉区域和等响曲线痛阈曲线痛阈曲线听阈曲线听阈曲线 110-1210-1010-810-610-210-4声声强强W/m220 40 100 200 400 1000 4000 10000 021 频率频率（HZ）返回返回听觉区域听觉区域听觉区域1 11听觉区域听觉区域7声波医学知识讲座第7页前前页页后后页页返返回回等响曲线等响曲线3.痛阈（痛阈（threshold of feeling):人耳所能忍受最大声强，称为人耳所能忍受最大声强，称为痛阈。痛阈。f=1000HZ声波声波:痛阈为痛阈为1W/m24.痛阈曲线痛阈曲线:不一样频率痛阈值连成线称为不一样频率痛阈值连成线称为痛阈曲线痛阈曲线。5.5.听觉区域听觉区域听觉区域听觉区域（auditory regionauditory region）：）：）：）：由听阈曲线、痛阈曲线、由听阈曲线、痛阈曲线、20HZ、2万万HZ 所所围成区域称为听觉区域。围成区域称为听觉区域。8声波医学知识讲座第8页前前页页后后页页返返回回听听觉觉区区域域 在听觉区域中，在听觉区域中，1000Hz声强从声强从10-12 w/m2到到 1 w/m2 皆可被听到，强度增加皆可被听到，强度增加1012倍，但人耳感倍，但人耳感觉响度仅增加觉响度仅增加120倍，平均而言：倍，平均而言：强度每增加强度每增加10倍，响度仅增加倍，响度仅增加1倍倍。为此引入声强级概念：为此引入声强级概念：9声波医学知识讲座第9页前前页页后后页页返返回回三、声强级和响度级三、声强级和响度级 如声强为如声强为 I I，则其声强级，则其声强级L为：为：L=（B）=10 (dB)II0II0其中其中I0是标准参考声强是标准参考声强：I0=1012 W/，1000HZ听阈值。听阈值。声强级声强级1、声强级：、声强级：在声学上惯用对数标度来表示强度等级在声学上惯用对数标度来表示强度等级,称为称为声强声强级级，单位为，单位为:贝尔（贝尔（B）及分贝尔（）及分贝尔（dB）。10声波医学知识讲座第10页前前页页后后页页返返回回例：一马达声强为例：一马达声强为105W/m2，其声强级为多少，其声强级为多少？若两台同时开动，声强级又为多少？若两台同时开动，声强级又为多少？声强级声强级L1=10 Log10-5/10-12=10 Log107=70（dB）L2=10 Log210-5/10-12=10 Log2107 =10 Log2+10 Log107 =100.301+70 =73（dB）11声波医学知识讲座第11页前前页页后后页页返返回回2 2、响度级和、响度级和、响度级和、响度级和等响曲线：等响曲线：等响曲线：等响曲线：（1 1）响度响度loudness：人耳对声波强弱主观感受。：人耳对声波强弱主观感受。（2 2）响度级响度级loudness level：响度强弱数量等级。其数响度强弱数量等级。其数值定义为值定义为频率为频率为1000H1000HZ Z纯音声强级含有相同量值。纯音声强级含有相同量值。单位：单位：phonphon（方）（方）响度级响度级（3）等响曲线：等响曲线：响度级相同点连成曲线，称为响度级相同点连成曲线，称为等响曲线等响曲线。12声波医学知识讲座第12页前前页页后后页页返返回回纯音听觉区域和等响曲线纯音听觉区域和等响曲线20 40 100 200 400 1000 4000 10000 021 频率频率（HZ）110-1210-1010-810-610-210-4声声强强W/m2120060204080100声声强强级级dB120方方060204080 100响度级响度级返回返回响度级响度级听觉区域听觉区域听觉区域4 4413声波医学知识讲座第13页前前页页后后页页返返回回 1.同一介质中两声波声强级之差为同一介质中两声波声强级之差为20dB，则它们声强之比为则它们声强之比为:14声波医学知识讲座第14页前前页页后后页页返返回回 2.两个音叉在空气中产生同振幅声波，频两个音叉在空气中产生同振幅声波，频率各为率各为512Hz和和256Hz，二者声强之比为，二者声强之比为:15声波医学知识讲座第15页前前页页后后页页返返回回 3.有一声音与频率为有一声音与频率为1000Hz,声强级为声强级为50dB纯音等响纯音等响,则此声音响度级为则此声音响度级为:16声波医学知识讲座第16页前前页页后后页页返返回回 声强为声强为10-9w/m2，频率为，频率为300Hz声波与声强为声波与声强为10-10w/m21000Hz纯音等响，则该纯音等响，则该300Hz声波声波声强级为声强级为 ；响度级为；响度级为 。17声波医学知识讲座第17页前前页页后后页页返返回回 对对1000Hz纯音，人耳可闻最低声强为纯音，人耳可闻最低声强为10-12W/m2，其声强级为，其声强级为();响度级为响度级为().对对100Hz纯音，人耳可闻最低声强为纯音，人耳可闻最低声强为10-8W/m2，其响度级为，其响度级为().0dB0方方0方方18声波医学知识讲座第18页前前页页后后页页返返回回本章习题本章习题本章习题本章习题5-55-5、5-65-6、5-75-7、5-115-1119声波医学知识讲座第19页前前页页后后页页返返回回第六节第六节第六节第六节 多普勒效应多普勒效应多普勒效应多普勒效应20声波医学知识讲座第20页前前页页后后页页返返回回超声波成像超声波成像1.回波成像：回声成像回波成像：回声成像I rI i Z2Z1Z1Z2=（)2i r=2.脉冲回波测距原理：脉冲回波测距原理：渡越时间渡越时间t：从发射超声到接收界面反射回波时间。：从发射超声到接收界面反射回波时间。L界面深度：界面深度：定标：取定标：取C=1540 m/s,t=13 s1cm 组织厚度组织厚度回声强弱：回声强弱：.21声波医学知识讲座第21页前前页页后后页页返返回回 超超 声声 成成 像像 显示方式显示方式22声波医学知识讲座第22页前前页页后后页页返返回回A超（超（Amplitude modulation）一维成像一维成像纵轴：显示反射波强度，纵轴：显示反射波强度，幅度越大回波越强。幅度越大回波越强。横轴：显示声波传输时横轴：显示声波传输时 间，相当于深度。间，相当于深度。正常肝脏波形正常肝脏波形肝癌波形肝癌波形23声波医学知识讲座第23页前前页页后后页页返返回回B mode 型型 Brightness mode回声以光点显示回声以光点显示,二维空间展开二维空间展开,成成为断面图像。为断面图像。24声波医学知识讲座第24页前前页页后后页页返返回回显示方式：亮度型显示（同显示方式：亮度型显示（同B型）型）运动显示：运动显示：深度深度时间曲线表示反射界面运动情况时间曲线表示反射界面运动情况时间时间深度深度 为表示运动情况，在示波器水平偏转板上加慢扫描为表示运动情况，在示波器水平偏转板上加慢扫描电压，使光点沿水平方向运动，提供时间轴。电压，使光点沿水平方向运动，提供时间轴。M型超声型超声(Motion Mode)超声心动仪超声心动仪25声波医学知识讲座第25页前前页页后后页页返返回回胸骨旁左心室长轴观及胸骨旁左心室长轴观及M型超声型超声26声波医学知识讲座第26页前前页页后后页页返返回回 三三 维维 显显 示示 3 diamentions imaging 一系列一系列B B型断层超声图像，由计型断层超声图像，由计算机重建三维（立体）像。算机重建三维（立体）像。27声波医学知识讲座第27页