Question

超声成像的物理原理是什么

Answer 1

超声成像是利用超声声束扫描人体，通过对反射信号的接收、处理，以获得体内器官的图象。常用的超声仪器有多种：A型（幅度调制型）是以波幅的高低表示反射信号的强弱，显示的是一种“回声图”。

B型超声是发射超声波给物体，将回声信号显示为光点，回声的强弱以点的灰（亮）度显示，记录物体的回波，根据回波的变化，判断物体的存在变化情况。

它将从人体反射回来的回波信号以光点形式组成切面图像。此种图像与人体的解剖结构极其相似，故能直观地显示脏器的大小、形态、内部结构，并可将实质性、液性或含气性组织区分开来。

声波的频率

声源振动产生声波，声波有纵波、横波和表面波三种形式。而纵波是一种疏密波，就像一根弹簧上产生的波。用于人体诊断的超声波是声源振动在弹性介质中产生的纵波。声波在介质中传播，介质中质点在平衡位置来回振动一次，就完成一次全振动，一次全振动所需要的时间称振动周期（T）。

在单位时间内全振动的次数称为频率（f），频率的单位是赫兹（HZ）。f=1/T，声波在介质中以一定速度传播，质点振动一周，波动就前进一个波长（λ）。波速（C）=λ/T或C=f·λ。

以上内容参考：百度百科-超声成像

Answer 2

超声(Ultrasound，简称US)医学是声学、医学、光学及电子学相结合的学科。凡研究高于可听声频率的声学技术在医学领域中的应用即超声医学。包括超声诊断学、超声治疗学和生物医学超声工程，所以超声医学具有医、理、工三结合的特点，涉及的内容广泛，在预防、诊断、治疗疾病中有很高的价值。 超声成像是利用超声声束扫描人体，通过对反射信号的接收、处理，以获得体内器官的图象。常用的超声仪器有多种：A型（幅度调制型）是以波幅的高低表示反射信号的强弱，显示的是一种“回声图”。M型（光点扫描型）是以垂直方向代表从浅至深的空间位置，水平方向代表时间，显示为光点在不同时间的运动曲线图。以上两型均为一维显示，应用范围有限。B型（辉度调制型）即超声切面成象仪，简称“B超”。是以亮度不同的光点表示接收信号的强弱，在探头沿水平位置移动时，显示屏上的光点也沿水平方向同步移动，将光点轨迹连成超声声束所扫描的切面图，为二维成象。至于D型是根据超声多普勒原理制成．C型则用近似电视的扫描方式，显示出垂直于声束的横切面声象图。近年来，超声成象技术不断发展，如灰阶显示和彩色显示、实时成象、超声全息摄影、穿透式超声成像、超声计并机断层圾影、三维成象、体腔内超声成像等。 超声成像方法常用来判断脏器的位置、大小、形态，确定病灶的范围和物理性质，提供一些腺体组织的解剖图，鉴别胎儿的正常与异常，在眼科、妇产科及心血管系统、消化系统、泌尿系统的应用十分广泛。

能够在听觉器官引起声音感觉的波动称为声波。人类能够感觉的声波频率范围约在20-20000HZ。频率超过20000HZ，人的感觉器官感觉不到的声波，叫做超声波。

声波的基本物理性质如下：

(一)声波的频率、周期和速度

声源振动产生声波，声波有纵波、横波和表面波三种形式。而纵波是一种疏密波，就像一根弹簧上产生的波。用于人体诊断的超声波是声源振动在弹性介质中产生的纵波。声波在介质中传播，介质中质点在平衡位置来回振动一次，就完成一次全振动，一次全振动所需要的时间称振动周期(T)。在单位时间内全振动的次数称为频率(f)，频率的单位是赫兹(HZ)。f=1/T，声波在介质中以一定速度传播，质点振动一周，波动就前进一个波长(λ)。波速(C)=λ/T或C=f·λ。

(二)声阻抗

声波在媒介中传播，其传播速度与媒质密度有关。在密度较大介质中的声速比密度较小介质中的声速要快。在弹性较大的介质中声速比弹性较小的介质中要快。这就引出了声阻抗的定义，声阻抗为介质密度(ρ)和声速(C)的乘积。用字母Z表示，Z=ρ·C。

Answer 3

工业方面的成像（上海1835尚岑精密877仪器2895有限公司，连起来）
超声扫描显微镜工作原理:
超声检测主要是基于超声波在工件中的传播特性，如声波在通过材料时能量会损失，在遇到声阻抗不同的两种介质分界面时会发生反射等，其工作原理如下：
声源产生超声波，进入工件；
超声波在工件中传播，并与材料和其中缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变；
接收改变后的超声波，并对其进行处理和分析；
根据接收后的超声波的特征，评估工件本身及其内部是否存在缺陷或缺陷特征。

超声扫描常见形式
A扫描 超声波在某一个点的波形
B扫描 反映工件纵向截面的情况
C扫描 反映工件横向截面的情况
T扫描 超声波穿透工件后的情况

优点：
适用范围广，适用于金属、非金属、复合材料等材料；
缺陷定位较准确；
对面积型缺陷敏感；
灵敏度高；
成本低、速度快、对人体、环境无害
*注：对于不同材料的工件，没有明确的探头选取标准，需要进行对比测试后才能确定。

不同超声探头的焦距和频率有不同的穿透深度和理论分辨力。通常来说，探头频率越高，穿透能力越差，分辨小尺寸缺陷的能力越强。超声探头实际穿透深度和分辨能力还取决于被测工件的声速和声阻抗，以及检测时聚焦的深度。

Answer 4