A类超声实验
A型超声基本原理
(1).基本结构: 探头,高频信号发生器,同步信号发生器, 扫描电路,接收电路,显示器.
Байду номын сангаас
二.
A超各组成部分的作用
1.探头:发射和接受回波脉冲
2.高频信号发生器: 作用:产生脉冲式的正弦高频电压 高频正弦波振荡电路+脉冲控制电路 脉冲频率50-2000Hz,脉冲宽度1.5-5μs,超声频率3MHz,
第一节. 脉冲回声法
脉冲回声法基本原理是:
利用电子学方法在示波器荧光屏上显示各媒质界面的回波(反射波) 脉冲,通过测量初始脉冲与回波脉冲之间的距离,计算界面的深度;通过
回波的幅度了解媒质的性质.
X＝ct/2
(c是声速, t是探头接收到反射波的时间) x
媒质Ⅰ 媒质Ⅱ
回波脉 冲
第二节 A型超声基本原理
3.扫描电路: 作用:产生适当幅度的锯齿形电压,加在显示器水平偏转板上使光 点水平方向扫描,形成时间基线.(频率,幅度可调) 4.同步电路: 作用:同时产生正\负两个脉冲信号,正脉冲触发高频脉冲发生器;负 脉冲触发扫描电路;使高频脉冲电路与扫描电路同步.
二. A超各组成部分的作用
5. 显示器 作用:显示各个界面的回波脉冲
纵向分辨率与超声脉冲宽度τ 有关:τ
＜2y/c .其中y 是两物点间的距离,c为超声波传播速度.
参考文献:
1.王磊,冀敏.医学物理学[M].北京:人民卫生出 版社,2013 2.陈亚珠,黄耀熊.医学物理学[M]本原理a型超声工作原理图a型超声诊断仪usba型原理图a型喷油泵的工作原理超声成像的基本原理超声诊断仪的基本原理超声波水表的基本原理超声波检查的基本原理超声波清洗机原理
A型超声基本原理
a型超声原理
a型超声原理A型超声原理是一种利用超声波进行成像和诊断的技术。
它的原理基于声波在不同组织和介质中传播时的不同特性，通过探头发射和接收超声波，可以获取到组织内部的形态和结构信息。
A型超声是一种基于幅度的超声成像技术，也叫做亮度模式(B-mode)。
在A型超声成像中，超声波从探头发射出去，经过组织的传播和反射后，被探头接收回来。
探头上的传感器可以测量到超声波的幅度，然后将这些幅度信息用不同的亮度显示在显示屏上，从而形成一个二维的图像。
超声波的产生与探头结构有关。
探头中有一块压电晶体，当电压加在晶体上时，晶体会发生形变，从而产生声波。
晶体的震动会产生超声波，然后通过声阻匹配层和凸透镜，聚焦并将超声波发送到身体组织中。
超声波在组织中传播时，会发生反射、吸收和散射。
当超声波遇到组织界面或结构的边界时，一部分能量会被反射回来，这些反射的声波会被探头接收到。
接收到的声波经过放大和处理后，转化成电信号，并根据信号的幅度在显示屏上显示为亮度。
亮度越高代表反射的声波的幅度越大，组织界面或结构越明显。
不同组织会对超声波的传播和反射有不同的影响。
例如，液体和囊性结构对超声波有很强的传导性，所以在A型超声图像上会显示为黑色反射区；而骨骼和空气等具有高密度的结构则会完全反射超声波，显示为白色反射区域。
A型超声成像可以用于检测人体内部的各种器官和组织。
它可以帮助医生观察和评估器官的大小、形态、结构和血流情况。
同时，A型超声还可以用于引导手术、穿刺和活检等操作。
A型超声成像有以下几个优点。
首先，它是无创的检查方法，不会对身体造成损伤。
其次，它可以实时显示图像，医生可以在检查过程中观察到动态变化。
另外，它不需要使用放射线，相对安全。
然而，A型超声成像也有一些局限性。
它对组织的质地和密度的分辨率较低，不适用于一些细微的结构和病理变化的检测。
同时，超声波在穿过骨骼或气体等介质时会发生衰减，使深部组织的成像困难。
此外，A型超声成像对操作者的技术要求较高，需要经验丰富的医生来准确解读图像。
A类超声实验
实验四、A 类 超 声 实 验一、实验目的：⒈超声波产生和发射机理。
⒉用A 类超声实验仪测量水中声速、水层厚度。
⒊用A 类超声实验仪测量固体厚度及超声无损探伤。
二、实验装置与材料A 类超声实验仪主机(FD-UDE-A 型)、数字示波器（DS5022ME ）、有机玻璃水箱、金属反射板、探头、游标卡尺、样品架（可放12个样品：铝、铁、铜、有机玻璃、冕玻璃和带缺陷的铝柱）。
三、实验原理⒈超声波的产生与接收产生超声波的方法有很多种，应用最普遍的是压电法。
压电法采用压电式换能器（探头），它是应用某些晶体的压电效应制成的。
所谓（正）压电效应是指压电晶片相对的两个表面受到压力或拉力其厚度发生变化时，晶片两表面上出现等量异号电荷的现象。
在一定范围内，受力越大产生的电荷越多，当晶片受到变化的压力和拉力交替作用时，晶片两表面之间产生同样规律的电压变化；反之当晶体两表面之间加上交变的电压时，晶体的厚度将视电场的方向而变化，这种现象称为逆压电效应。
当对压电晶片施加频率大于20KHZ 的交变电压（由高频振荡器产生），那么在交变电场的作用下，压电晶片将发生同频率的压缩和拉伸形变，即产生超声振动，该振动在弹性媒质中传播产生超声波。
超声波就是频率高于20KHZ 并不引起声感的弹性波。
其主要特性：频率高、波长短、方向性强，并与其他波动一样。
⒉超声波的反射当超声波从一种介质进入另一种介质时，在介质的交界面上也发生反射现象。
反射波的强度I r 与入射波的强度I j 之比，决定于两种煤质的阻抗差：22121⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=E E E E Ij Ir …………………(1) 式中E1=ρ1C1, E2 =ρ2C2 分别表示第一媒质和第二媒质的声阻抗（ρ1、ρ2和C1、C2 表示两种不同媒质的密度和超声波在两种介质中的传播速度）。
根据(1)式可知，两种媒质的阻抗差愈大，超声波在其分界面上的反射就愈强烈。
⒊超声波测厚度及声速利用超声波测量媒质厚度或异物深度（探伤）时，通常是将超声波所经媒质界面的回波通过探头转变成相应的电脉冲信号并显示在示波器荧光屏上，根据两回波出现的时间间隔t及媒质的速度C，计算出所对应的媒质厚度x，如图（2）所示。
掌握A型超声检测仪的使用方法。
笃 行
(3) 固定增益旋钮，记录这时
厚 衰减余量N1，调衰减器使底波
德 B1降至刚好能辨认的最小值，
弘 记录这时的衰减余量N2。
毅
(4) 计算动态范围计算： N2 N1
6
图2 动态范围测试
盲区测试
(1) 将抑制旋钮调整至“0”，
其他旋钮位置适当。
(2) 将直探头置于CSK-ⅠA
试块上如图4 所示的位置Ⅰ、
笃 行
(3) 调节微调、水平或脉冲移位等旋钮，使示波屏上 出现五次底波B1~B5，且使B1对准2.0，B5对准10.0， 如图1所示。
厚
(4) 观察和记录B2，B3，与水平刻度值4.0、6.0、
德
8.0的偏差值a2，a3，a4。
弘
毅
(5) 计算水平线性误差： amax 100% 0.8b
博
探头： 2.5P20Z或 2.5P14Z。
学 试块：ⅡW、CSK-ⅠA、200/Ф2平
笃 底孔试块等。
行 厚
耦合剂：机油。
德
其他：压块、坐标纸等。
弘
毅
3
实验内容
水平线性测试
(1) 调节有关旋钮使时基线清晰明亮，并与水平刻度 重合。
博 学
(2) 将探头通过耦合剂置于CSK-ⅠA试块上，对准 25 mm厚的大平底面，如图1所示。
超声检测技术实验
西安工程大学物理实验教学中心
§1 超声检测仪的使用和性能测试
实验目的
了解A型超声检测仪的工作原理。
博
掌握A型超声检测仪的使用方法。
学
掌握水平线性、垂直线性和动态范围等主要
笃 性能的测试方法。
行
厚
掌握盲区、分辨力和灵敏度余量等综合性能
超声波实验
FD-UDE-A A类超声实验********大学学号：********姓名：***学院：****专业：物理学实验时间：2015.5.8 08:00~11:30【实验目的】1．了解超声波产生和发射的机理2．用A类超声实验仪测量水中声速或测量水层厚度3．用A类超声实验仪测量固体厚度及超声无损探伤【实验原理】超声波是指频率高于20KHz的声波，与电磁波不同，它是弹性机械波，不论材料的导电性、导磁性、导热性、导光性如何，只要是弹性材料，它都可以传播进去，并且它的传播与材料的弹性有关，如果弹性材料发生变化，超声波的传播就会受到干扰，根据这个扰动，就可了解材料的弹性或弹性变化的特征，这样超声就可以很好地检测到材料特别是材料内部的信息，对某些其它辐射能量不能穿透的材料，超声更显示出了这方面的实用性。
与X射线、γ射线相比，超声的穿透本领并不优越，但由于它对人体的伤害较小，使得它的应用仍然很广泛。
产生超声波的方法有很多种，如热学法、力学法、静电法、电磁法、磁致伸缩法、激光法以及压电法等等，但应用得最普遍的方法是压电法。
压电效应：某些介电体在机械压力的作用下会发生形变，使得介电体内正负电荷中心相对位移以致介电体两端表面出现符号相反的束缚电荷，其电荷密度与压力成正比，这种由“压力”产生“电”的现象称为正压电效应；反之，如果将具有压电效应的介电体置于外电场中，电场会使介质内部正负电荷中心位移，从而导致介电体发生形变，这种由“电”产生“机械形变”的现象称为逆压电效应，逆压电效应只产生于介电体，形变与外电场呈线性关系，且随外电场反向而改变符号。
压电体的正压电效应与逆压电效应统称为压电效应。
如果对具有压电效应的材料施加交变电压，那么它在交变电场的作用下将发生交替的压缩和拉伸形变，由此而产生了振动，并且振动的频率与所施加的交变电压的频率相同，若所施加的电频率在超声波频率范围内，则所产生的振动是超声频的振动，我们把这种振动耦合到弹性介质中去，那么在弹性介质中传播的波即为超声波，这利用的是逆压电效应。
a型超声波探伤的探伤原理与应用
A型超声波探伤的探伤原理与应用1. 超声波探伤原理1.1 超声波的产生超声波是指频率高于20kHz的高频声波。
在超声波探伤中，超声波是通过特定的发射器产生的。
发射器会将电能转化为机械振动，产生超声波。
1.2 超声波的传播超声波是在介质中以波的形式传播的，其传播速度取决于介质的性质。
当超声波遇到介质内部的缺陷或界面时，会发生反射、折射、传播衰减等现象，从而提供探测目标的信息。
1.3 超声波的接收与处理超声波探伤设备会将反射回来的超声波信号接收到接收器中，并进行信号处理。
通过测量超声波的到达时间和强度变化，可以判断目标的内部结构、缺陷的位置、形态和尺寸。
2. 超声波探伤应用领域A型超声波探伤广泛应用于以下领域：2.1 制造业•金属材料的探伤：A型超声波探伤可用于检测金属材料中的裂纹、气孔、夹杂等缺陷，保证产品质量。
•焊接接头的检测：通过超声波探伤，可以对焊缝进行检测，以确保焊接质量，防止出现弱连接等问题。
•塑料制品的质量检测：超声波探伤可用于检测塑料制品中的空洞、异物等缺陷，提高产品质量。
2.2 航空航天•飞机部件的探伤：超声波探伤可用于检测飞机发动机叶片、机身、螺栓等部件中的缺陷，确保飞机的安全飞行。
•航天器组件的检测：通过超声波探伤，可以检测和评估航天器组件中的内部缺陷，防止在太空环境中出现故障或损坏。
2.3 土木工程•建筑结构的健康监测：超声波探伤可用于检测建筑结构中的裂缝、松动等缺陷，提前发现安全隐患。
•桥梁的检测和评估：通过超声波探伤，可以对桥梁的结构进行非破坏性检测，评估其使用寿命和安全性。
3. A型超声波探伤的优势•高分辨率：A型超声波探伤可以提供高分辨率的信号，能够准确地检测和定位目标的缺陷。
•非破坏性：超声波探伤是一种非破坏性测试方法，不会对被检测物体造成破坏。
•实时性：A型超声波探伤能够在实时监测目标的过程中提供信号反馈，便于及时作出判断和调整。
4. 注意事项在进行A型超声波探伤时，需要注意以下事项： - 需要经过专业培训：超声波探伤需要操作人员经过专业培训，熟悉探伤设备的使用和信号的分析判断。
a型超声原理
a型超声原理A型超声原理是指利用A型超声波进行检测和成像的原理。
A型超声是一种通过瞬时声能的捕获和记录来显示声传输介质中反射界面的超声技术。
它广泛应用于医学、工业和科学研究等众多领域。
A型超声通过声波在不同介质中速度不同的特性进行成像。
当声波从一个介质传播到另一个介质时，会发生折射和反射。
当声波遇到介质中的不均匀性，如组织的边界或肿瘤等，会发生反射。
通过测量传播时间和接收到的反射信号强度的变化，可以确定反射界面的位置、形状和特性。
A型超声原理基于声速和声阻抗差异的原理。
声速是声波在介质中传播的速度，与介质的密度和弹性有关。
当声波从一个介质传播到另一个介质时，由于密度和弹性的差异，声速会发生改变，导致声波向某个特定方向偏折。
这种偏折称为折射。
通过计算折射的角度和声速的变化，可以确定反射界面的位置和形状。
声阻抗是介质的密度和声速的乘积，表示声波通过介质时阻力的大小。
当声波从一个介质传播到另一个介质时，由于声阻抗的不匹配，部分能量会被反射。
通过测量反射信号的强度，可以确定反射界面的特性，如组织的密度、弹性以及存在的异常部分，如肿瘤。
A型超声成像的过程主要包括超声波发射、接收和处理。
首先，超声波发射器将电能转换为声能，产生超声波信号。
这些声波通过皮肤和其他组织传播。
当声波遇到组织边界或其他界面时，部分能量被反射，成为反射信号。
接收器接收到反射信号，将其转换为电能，并通过电路传输到处理器。
处理器分析和处理接收到的信号，生成图像以显示物体的位置和形状。
根据不同的应用需求，可以使用不同的成像方法和技术，如B型、M型、Doppler等。
A型超声成像有许多优点。
首先，它是无创的，不需要使用放射性物质或做手术。
其次，它可以提供实时图像，可用于动态观察器官的运动和血流的变化。
此外，A型超声成本较低，易于携带和操作，适用于远程和移动诊断。
然而，A型超声也存在一些局限性。
由于速度、衰减和散射的影响，超声波在组织中的传播距离较短，影响了图像的分辨率和深度。
A型超声探测
四． 实验记录
1. 测量水中超声波的速度
x/m
T1/ms
T2/ms
T3/ms
0.000
（3） 取样品放入样品架的圆孔中，将样品架放在水箱上面的轨道上，并观察样品底面 是否与水平面垂直。调节样品架和并观察示波器上反射回波信号的大小，直到脉 冲幅度最大为止。
（4） 移动样品架，测出探头表面与样品之间的垂直距离 x，利用示波器测出每个位置 下超声波的传播时间 t，每隔 5cm 取一个点，每个测量三次求平均值。
（1） 准备工作：信号幅度调节至最小位置。在有机玻璃水箱侧面装上超声波探头后注 入清水，至超过探头位置 1cm 左右即可。用一根电缆线把探头与“超声探头” 接线柱相接；用另一根电缆把回波“信号输出”接线柱与示波器相连接。
（2） 打开主机电源，预热后将信号幅度旋钮右旋至适当位置。打开示波器开关，预热 五分钟。
A 型超声探测
频率大于 20000Hz 的机械波称为超声波。超声波具有声波的一切性质以外还有方向性 好、强度大、深层反射波易探测等特性。超声波与物质相互作用的时候可以产生机械效应、 热效应、空化效应等。1917 年法国科学家郎之万研制出超声发射器。1946 年超声脉冲回声 技术开始用于医学诊断。超声诊断的基本原理是通过采集和在荧光屏上显示超声波透入体内 后的回波信号的位置及幅度大小来分析病变组织的位置、形态以及性质。回波信号以幅度显 示的称为 A 类超声仪。本实验要求掌握超声波的产生、发射和接受的基本原理；了解超声波 的性质及生物效应；掌握用 A 型超声波实验仪器测量声速和水层厚度的原理以及方法；掌 握超声探伤的物理基础。
实验二十二A类超声研究
【实验内容】
1． 利用游标卡尺测试圆柱体、方块外部尺寸 用游标卡尺测量方块试样 BS，用游标卡尺测量圆柱体试样的高度。测量时尽 量轻地夹持测试样，以避免样品表面亚克力材质产生划痕。重复测量 6 次以上。 2． 利用超声回波测量软件测量超声脉冲传播时间 阅读整个超声回波仪的手册以及 A-Scan 相关资料。打开电源。将超声回波仪 和计算机相联。将 1MHz 探头联到“Probe(Reflexion)”插口上。转动 selection knob 到“Reflexion”方式。打开超声回波测试软件。 软件中打开“A-Scan mode”方式。 用适量水滴（推荐）或胶滴在圆柱样品表面，避免水或胶流动，否则会产生 虚假信号（鬼峰） 。将探头放在圆柱样品表面，搜索底部回波。 调节发射和接收增益，使得回波峰覆盖窗口的 75%。峰形可通过时间增益参 数（TGC）来优化。峰形与探头工作频率和超声信号衰减有关。 从峰上升沿起始位置开始测量脉冲传播时间，不能用峰顶位置进行测量。小 的发射和接收增益将会使测量结果更加精确。脉冲传播时间可直接用软件光标测 量。 如图 4 所示软件界面上边窗口显示 A 类扫描信号， 光标位置 （红色和绿色线）
- 107 -
在下边窗口显示，点击鼠标控制光标位置。回波峰的位置必须仔细测量，否则实 验结果会有较大误差。
图 4 软件界面示意图 更换 2MHz 探头,重复上述步骤。 3．利用公式（3）计算声速 4. 利用公式（4）计算探头延时 t2*L 5.利用超声回波测量软件从不同角度测量小孔的位置，计算测试方块厚度以及方块中 小孔的尺寸（对探头延时进行修正） 将 2MHz 探头联到“Probe(Reflexion)”插口上。转动 selection knob 到“Reflexion”方 式。打开超声回波测试软件。设定菜单中的“Options”-“Parameter”-“Time shift”探头 延时值，并设定“Time shift enabled” 。将“time”显示切换为“depth”显示。 利用水作为耦合剂。将软件中测量范围从“half”调至“full”。这是因为回波传播时间 超过 100ms。同样的，调节发射和接收增益，使得回波峰覆盖窗口的 75%。 与内容 2 类似，利用软件光标可直接读出方块厚度和缺陷（小孔）深度。每个小孔离 表面的距离 S1、S2，S3、S4 均需测量，则可利用公式（2）测量小孔的尺寸。 不同深度的小孔反射回的信号强度是不同的。可通过调节接收增益得到合适强度的信 号。但放大倍数太大将会带来较高的背景噪声。信号的强度还可通过“threshold”, “wide”, “slope”, “start”旋钮来调节。 所有小孔沿方块的正反两个长边进行测量可确定小孔的深度，沿两个相互垂直（一个 长边和一个短边）进行测量可确定小孔的位置。 更换 1MHz 探头,重复上述步骤。 （选做） 6. 用游标卡尺测量测试方块中小孔的位置和尺寸，并和内容 4 结果进行比较 7. 小孔 10 也是圆形的，用上述方法测量其位置及尺寸（选做） 。
Origin软件在大学物理实验教学过程中的应用
按照 以上 步骤 ， 可 得 出如下 数据 ：
Ｘ 一 １ ． ０６ ８ ６ ５ ２ ０ ４， Ｙ 一 ９ ０ ． ３ ０３ ０３ ０ ３； Ｘ 一 １ ．７ ２ ６ ９ ５ ９ ２ ５， Ｙ 一 １ ０ ． ４ ０ ４ ０ ４０ ４。
Ｂ一 ０ ． ０ ０ １ ４ ９ ｍ／ ／ ｚ ｓ一 １ ４ ９ ０ ｍ／ ｓ
Ｏｒ ｉ ｇ ｉ ｎ软 件 在 大 学 物 理 实 验 教 学 过 程 中 的 应 用
段 秀芝 ， 杨 萍萍
（ 河北联 合大学 ， 河北 唐 山 ０ ６ ３ ０ ０ ０ ）
摘
的。
Hale Waihona Puke 要： 文章 以 Ａ类超声 波在水 中的传播速度 的测 量和 液晶光 开关 电光 特性 的研究 实验为例 ， 详
比较方便 ， 操作简单 ， 大学低年级学生容易掌握 ，
这 样不 仅 能够 提 高效 率 ， 而且 可 以加 强 学 生 应 用 计 算机 软件 的能力 ， 激发 学生 的学 习兴 趣 。
１ Ａ 类超声波在 水 中的传播 速度 的 测 量 实 验
此实 验用 到 的仪器 为超 声 波 产 生 仪 、 玻 璃 水 箱等 。 ． ７ ２ 为挡 板 的位 置 ， ｔ 为测 出 的传播 时 间 。 实 验
大学 物 理实验 课 程是 高校 的一 门重 要 的基础
课程 ， 在 培养 学 生动 手 能 力 和 创 新 能 力 方 面起 着
打开 Ｏ ｒ ｉ ｇ ｉ ｎ ， 在 Ａ（ Ｘ）列 中依 次输 入 ｔ ／ ２ 值，
在 Ｂ（ ｙ） 列 中依 次输 入 ｚ值 ， 作图。 激 活 Ｇｒ ａ ｐ ｈ窗 口， 选 择 菜 单 命 令 Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ下 的 Ｆ ｉ ｔ Ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ， Ｏｒ ｉ ｇ ｉ ｎ将 曲线 拟 合成 一 条直 线 ， 拟 合 后 Ｏｒ ｉ ｇ ｉ ｎ生
产品名称A类超声实验仪
产品名称：A类超声实验仪
本仪器是一种无损伤的超声脉冲反射式探测仪器。既可作为医学用超声诊断仪，也可作为工业用超声探伤仪。仪器实验内容丰富，安全可靠，适用面广。既可用于医学类专业医学物理实验，也可用于普通高校、中专的基础物理实验、近代物理实验及综合性设计性物理实验。
应用本仪器可完成以下实验：
1．用A类超声实验仪测量水中声速或测量水层厚度。
2．用A类超声实验仪测量人体脏器厚度。
3．用A类超声实验仪测量人脑宽度。
4．用A类超声实验仪测量固体厚度及超声无损探伤。
仪器主要技术参数：
1．脉冲电压450V
2．放大增益>50dB
3．触发模式同步触发
Байду номын сангаас4．输出限幅8V
5．超声探头收发一体双通道频率2.5MHz
产品型号：HAD-FD-UDE-A
A类超声实验仪型号；HAD-FD-UDE-A
超声波是指频率高于人耳听觉上限的声波。超声技术是声学领域中发展最迅速、应用最广泛的现代声学技术。超声检测已成为保证设备质量的重要手段，B超仪器已成为人类健康的有利助手，而超声波探伤是无损检测的主要方法之一,它是以超声波在媒质中传播规律为基础,利用被测工件材料本身或者内部缺陷的声学性质对超声波传播的影响,非破坏的探测材料本身和表面的缺陷(如裂纹,夹杂,未熔合等)的大小、形状和分布状况，以及测定材料性质。超声波探伤灵敏度高、穿透力强，可以探查大型锻件，检测材料厚度可以达到数米，并且可以从材料的一面进行检测，从而能实现在线检测和监控。
A型超声用于眼部生物测量
C
AC L
V
瞳孔缘虹膜厚度0.75mm、（Off Sent）
A超探头生物测量误差
（波束宽度所致）
WIDE BEAM NARROW BEAM
Coleman： 误差为10%， 换能器直径 为 5mm时 误差为 0.5mm。
2.5D = 1mm 时，屈光误 差是125度。
分段与平均声速生物测量的声学物理基础
他是世界当今眼科常用的测量方式 二、在B超图上用平均声速获取眼生物参 数 三、在B超平均声速图像上，用A型超声的
A超生物测量原理
TISSUE THICKNESS VELOCITY OF SOUND IN TISSUE x TIME
1620 1532 1641 m/s m/s m/s
1532 m/s
使用低增益提高测量精确度
眼球组织结构不同时的生物测量
1620m/s 1532m/s 1641m/s 1532m/s
1620m/s 1532m/s 2718m/s 1532m/s
C AC L
V
C AC L
V
正视与 高密度(白内障)/长眼轴
1620m/s 1532m/s 1946m/s 1532m/s
有晶状体眼
浸润｛法 无晶状体眼 高密度眼( 晶状体混浊、眼轴长、） 人工晶状体植入眼 硅油注入眼
正视眼化模式应是测量首选
红线代表正视眼测量化模式 绿线代表非正视化眼测量模式
眼轴长度测量模式的选择
屈光间质清楚、应用正视化方式进行生物测量、 屈光间质不清或眼轴长、应用高密度与长眼轴方
式进行生物测量、
C AC L
V
人工晶体材料为丙烯酸
1620m/s 1532m/s 1641m/s 1050m/s
第九章 超声波探伤实验
第九章超声波探伤实验By adan本章介绍了超声波探伤的几个基本实验，如超声波探伤仪的使用及其性能测试，锻件伤，焊缝探伤，钢板探伤，声能传输损失和材质衰减系数的测定等。
实验一超声波探伤仪的使用和性能测试一、实验目的1．了解A型超声波探伤仪的简单工作原理。
2．掌握A型超声波探伤仪的使用方法。
3．掌握水平线性、垂直线性和动态范围等主要性能的测试方法。
4．掌握盲区、分辨力和灵敏度余量等综合性能的测试方法。
二、超声波探伤仪的工作原理目前在实际探伤中，广泛应用的是A型脉冲反射式超声波探伤仪。
这种仪器荧光屏横坐标表示超声波在工件中传播时间(或传播距离)，纵坐标表示反射回波波高。
根据荧光屏上缺陷波的位置和高度可以判定缺陷的位置和大小。
A型脉冲超声波探伤仪的型号规格较多，线路各异，但它们的基本电路大体相同。
下面以CTS-22型探伤仪为例说明A型脉冲超声波探伤仪的基本电路。
CTS-22型超声探伤仪主要由同步电路、发射电路、接收放大电路、时基电路(又称扫描电路)、显示电路和电源电路组成，如图9.1所示。
各电路的主要功能如下：(1)同步电路：产生一系列同步脉冲信号，用以控制整台仪器各电路按统一步调进行工作(2)发射电路：在同步脉冲信号触发下，产生高频电脉冲，用以激励探头发射超声波。
(3)接收放大电路：将探头接收到的信号放大检波后加于示波管垂直偏转板上。
(4)时基电路：在同步脉冲信号触发下，产生锯齿波加于示波管水平偏转板上形成时基线。
(5)显示电路：显示时基线与探伤波形。
(6)电源电路：供给仪器各部分所需要的电压。
在实际探伤过程中，各电路按统一步调协调工作。
当电路接通以后，同步电路产生同步脉冲信号，同时触发发射电路和时基电路。
发射电路被触发以后产生高频电脉冲作用于探头，通过探头中压电晶片的逆压电效应将电信号转换为声信号发射超声波。
超声波在传播过程中遇到异质界面(缺陷或底面)反射回来被探头接收，通过探头的正压电效压将声信号转换为电信号送至放大电路被放大检波，然后加到示波管垂直偏转板上，形成重迭的缺陷波F和底波B。
超声波声速测量数据处理范例
超声波声速的测量实验数据处理实验室初温：t 1= 33.6 o c ；实验室末温：t 2= 33.8 o c1．用逐差法处理波长λ 依公式计算)(316n n iL L -=+λ==∑n iλλ ==∑n f f i波长的不确定度：A 类分量： =--=∆∑)1()(2n n i A λλ0.085 0.184 0.024 0.033 0.0860.124 30 0.0072 0.03386 0.00058 0.00109 0.00740 0.01537 0.0665|30B 类分量：取其仪器误差限，考虑为均匀分布，则=∆=∆3仪B合成不确定度：=∆+∆=∆22B A波长λ的测量结果：2．频率f 的数据处理：A 类分量： =--=∆∑)1()(2n n f fi A B 类分量：取信号源误差限，考虑为均匀分布，则 =∆=∆3仪B合成不确定度： =∆+∆22B A频率f 的测量结果： 3．波速v 的数据处理=⋅=f V λ=∆+∆⋅=∆22)()(f V fV λλ不确定度传递为波速测量结果：4．理论值及相对误差的计算由实验室初温和末温：t 1 = 33.6 o c ，t 2 = 33.8 o c 得到温度的平均值为：t 0 = (t 1+t 2)/2 = (33.6+33.8)/2 = 33.7 o c声速的理论值：s m T t T V T T V V /4.35115.2737.3315.2735.311000000=+⨯=+⋅=⋅= 将声速的两次测量值与理论值进行比较，由100⨯-=理理实V V V E r % 5．实验结论：文 - 汉语汉字 编辑词条文，wen ，从玄从爻。
天地万物的信息产生出来的现象、纹路、轨迹，描绘出了阴阳二气在事物中的运行轨迹和原理。
故文即为符。
上古之时，符文一体。
古者伏羲氏之王天下也，始画八卦，造书契，以代结绳(爻)之政，由是文籍生焉。
--《尚书序》依类象形，故谓之文。
a型超声的原理及应用
A型超声的原理及应用1. 原理介绍A型超声是一种医学影像检查技术，通过利用超声波在人体内部的传播和反射特性，获取人体组织的图像信息。
它基于声波在不同组织之间传播速度不同的原理，通过探头发射超声波并接收反射回来的信号，再通过图像处理和显示装置展示出人体内部的结构和异常情况。
2. 工作原理A型超声的工作原理基于声波在不同组织之间的传播速度差异。
当探头发射超声波时，声波会在组织之间传播，并在不同组织的界面上发生反射。
这些反射信号被接收器捕获并转换为电信号，再经过放大和滤波等处理，最终转化为图像。
3. 应用领域A型超声在医学领域有广泛的应用，主要包括以下几个方面：3.1 肝脏检查A型超声可用来检查肝脏的形态、大小、血流情况和病变等。
它是诊断肝脏疾病的常用方法，可以帮助医生判断肝脏是否存在结石、肿瘤、肝囊肿等异常情况。
3.2 心脏检查A型超声在心脏检查中起到重要作用。
医生可以通过超声波观察心脏的收缩和舒张情况、心脏瓣膜的开合情况、心脏壁的厚度以及心脏血流情况等。
这对于诊断心脏病和评估心脏功能非常有帮助。
3.3 妇科检查A型超声可以用于妇科检查，帮助医生观察子宫和卵巢的形态、大小和结构等。
它可以检测卵巢囊肿、子宫内膜增厚、子宫肌瘤等疾病，并辅助医生做出诊断和治疗计划。
3.4 生殖系统检查A型超声也可以用于男性和女性的生殖系统检查。
它可以观察生殖器官的形态和结构，如前列腺、输尿管、睾丸等。
通过A型超声检查，医生可以对生殖系统的病变进行初步判断，为后续诊断和治疗提供依据。
3.5 骨骼检查A型超声对于一些骨骼病变的检查也具有一定的应用价值。
它可以观察骨骼的结构、形态和密度，及时发现骨骼的异常情况，如骨折、骨质疏松等。
4. 优势与限制A型超声作为一种非侵入性的检查方法，具有以下优势：•安全性高：A型超声无电离辐射，对人体无损伤。
•易于操作：A型超声的操作简单，无需特殊设备。
•实时性好：A型超声可以实时观察患者的内部结构。
大学物理实验实验39 超声探伤实验
超声探伤实验
物理实验教学中心
实验背景
• 超声学是声学的一个分支，它主要研究超声的产 生方法和探测技术、超声在介质中的传播规律、 超声与物质的相互作用，包括在微观尺度的相互 作用以及超声的众多应用。超声的用途可分为两 大类，一类是利用它的能量来改变材料的某些状 态，为此需要产生比较大能量的超声，这类用途 的超声通常称为功率超声，如超声加湿、超声清 洗、超声焊接、超声手术刀、超声马达等；另一 类是利用它来采集信息。超声波测试分析包括对 材料和工件进行检验和测量，由于检测的对象和 目的不同，具体的技术和措施也是不同的，因而 产生了名称各异的超声检测项目，如超声测厚、 超声测硬度、测应力、测金属材料的晶粒度及超 声探伤等。
Байду номын сангаас意事项
• • • • • • 固定样品并调整样品架之反射信号最大。 测量样品中超声波传播的速度。 模拟人体脏器进行超声定位诊断。 分辨力测量实验。 用超声脉冲法探伤。 整理实验仪器。
思考题
• 水箱中样品第一反射面在不同位置时在 水中传播的时间跟什么有关系? • 超声波在样品前后表面往返传播的时间 与冕玻璃的体积和面积有什么样的关系 ? • 什么是超声定位诊断? • 如何用半高法找到两条缝的边界之间的 距离?
实验目的
了解超声波产生和发射的机理。 测量水中声速或测量水层厚度。 测量固体中的声速。 超声定位诊断实验。 测试超声实验仪器对于铝合金材料的分 辨力。 • 利用脉冲反射法进行超声无损探伤实验 • • • • •
实验仪器
A类超声诊断与超声特性装置
实验主机线板
实验原理
超声波是指频率高于20kHz的声波，与电磁 波不同，它是弹性机械波，不论材料的导电性、 导磁性、导热性、导光性如何，只要是弹性材料 ，它都可以传播进去，并且它的传播与材料的弹 性有关，如果弹性材料发生变化，超声波的传播 就会受到干扰，根据这个扰动，就可了解材料的 弹性或弹性变化的特征，这样超声就可以很好地 检测到材料特别是材料内部的信息，对某些其他 辐射能量不能穿透的材料，超声更显示出了这方 面的实用性。
a类超声特性综合实验流程
a类超声特性综合实验流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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A型超声无损检测实验
实验名称：A型超声无损检测实验一、实验目的：1、了解超声波探伤的原理和仪器的工作过程；2、熟悉超声探伤仪器，掌握对探头零点和材料声速进行测定的方法；3、掌握使用直探头和斜探头，对试件进行纵波和横波探伤，确定试件的内部缺陷。
二、实验仪器：汕超A型数字超声探伤仪CTS-4020、CSK-IIIA试块、机油等。
三、实验步骤1、熟悉超声仪的工作原理超声波探伤仪首先是个超声波发生器，它利用交流电源和振荡电路，产生高频电脉冲，并可根据探伤要求调节脉冲的频率及发射能量。
超声波探伤仪还具有将接受到的电脉冲依其能量的大小、时间的先后通过荧光显示屏显示出来的功能。
其工作原理示于图1。
发生器使示波管产生水平扫描线（一条亮线，代表时间轴），接收放大器使接受到的脉冲信号作用于示波管的垂直偏转板，并按信号收到的时间先后将水平扫描线的相应部位拉起脉冲值。
始脉冲是仪器发射出去的原始脉冲信号，伤脉冲是超声波自工件内缺陷处返回的脉冲信号，底脉冲则是超声波自工件底部返回来的脉冲信号。
由于超声波在工件内是匀速传播的，因此在工件内走过的路程越长，返回的时间越晚，所以底脉冲要比伤脉冲出现的晚，它们在荧光屏上的水平距离反应了超声波在工件内走过的距离。
图1 超声检测仪的原理2、测量横波的声速把斜探头置于 B 位置, 调节探伤器, 显示R1=50mm 和R2=100mm 圆弧边界反射回波，移动探头使两个回波同时达到最大值, 然后测量回波的时间t1 和t2 利用式对于CTS-4020，用匣门分别套住两个回波，然后调节声速，直到使Sa-b=50mm即可。
图2 声速测量原理3、测量探头的零点零点：表示超声波在探头里的传播时间。
把斜探头置于 B 位置, 调节探伤器, 显示R1=50mm回波，移动探头，使回波幅值最大，用匣门套住回波，调节零点按钮，使匣门显示Sa=50mm即可。
4、对平板和焊缝进行超声检测，发现内部缺陷，并对缺陷的位置进行标记。
四、撰写实验报告实验报告应包括每个实验的目的、仪器、步骤、原理、要求、结果处理等以及完成综合实验的收获与感想、体会。
a类超声实验(改)
a类超声实验(改)A类超声实验是一种非常重要的实验，它是通过使用超声波来诊断和治疗疾病的一项技术。
通过这种实验，我们可以学习超声波的生产和应用，了解超声诊断的原理和方法，熟悉常用的超声设备及其操作，以及掌握超声图像的诊断分析方法。
在本实验中，我们将使用一台超声设备，对人体不同器官进行超声成像，比较不同器官的超声图像，从而对其进行诊断和分析。
实验所需设备及材料：1. 超声设备2. 人体解剖标本或者假人器官3. 超声凝胶4. 超声探头实验步骤：1. 准备工作首先，我们需要准备好超声设备，并检查设备各项参数是否正常。
在开始实验之前，我们还需要准备好需要检查的人体部位解剖标本或者假人器官，并将其放置在实验台上。
2. 扫描部位选择选择需要扫描的器官部位，并将超声探头放置在该部位上，将探头固定在器官上，以保证稳定性。
3. 超声成像打开超声设备，根据需要进行调节，比如对探头的方向和角度进行调整，以获得更好的成像效果。
开始进行超声成像，观察器官及其周围结构的超声图像，并进行记录和分析。
4. 数据分析通过观察超声图像，对所检测器官进行分析和诊断。
比如观察其形态、大小、和结构等方面的信息，并比较和分析不同器官之间的差异和变化。
5. 结论根据实验结果，对所检测的器官进行诊断，并得出相应的结论。
如：是否存在异常情况，需要进一步检查或治疗等。
实验注意事项：1. 实验过程中需要仔细操作，谨防造成患者或实验者的危害。
2. 确保超声探头与被检测器官表面之间有足够的超声凝胶，以保证准确传递超声波。
3. 超声设备在使用过程中需要保持清洁、干燥，以确保设备正常工作。
4. 在进行超声成像时，需要进行良好的接触以及运动追踪，既可以避免误诊，也可以提高诊断准确度。
结论：通过本次实验，我们深入了解了超声技术在临床上的应用，学习了超声成像的原理和方法，并通过对不同器官的超声成像进行比较和分析，掌握了超声图像的解读方法和诊断分析技巧。
这对我们日后的学习和工作具有很大的帮助和指导作用。
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实验四、A 类 超 声 实 验
一、实验目的：
⒈超声波产生和发射机理。
⒉用A 类超声实验仪测量水中声速、水层厚度。
⒊用A 类超声实验仪测量固体厚度及超声无损探伤。
二、实验装置与材料
A 类超声实验仪主机(FD-UDE-A 型)、数字示波器（DS5022ME ）、有机玻璃水箱、金属反射板、探头、游标卡尺、样品架（可放12个样品：铝、铁、铜、有机玻璃、冕玻璃和带缺陷的铝柱）。
三、实验原理
⒈超声波的产生与接收
产生超声波的方法有很多种，应用最普遍的是压电法。
压电法采用压电式换能器（探头），它是应用某些晶体的压电效应制成的。
所谓（正）压电效应是指压电晶片相对的两个表面受到压力
或拉力其厚度发生变化时，晶片
两表面上出现等量异号电荷的现
象。
在一定范围内，受力越大产
生的电荷越多，当晶片受到变化
的压力和拉力交替作用时，晶片
两表面之间产生同样规律的电压
变化；反之当晶体两表面之间加
上交变的电压时，晶体的厚度将视电场的方向而变化，这种现象称为逆压电效应。
当对压电晶片施加频率大于20KHZ 的交变电压（由高频振荡器产生），那么在交变电场的作用下，压电晶片将发生同频率的压缩和拉伸形变，即产生超声振动，该振动在弹性媒质中传播产生超声波。
超声波就是频率高于20KHZ 并不引起声感的弹性波。
其主要特性：频率高、波长短、方向性强，并与其他波动一样。
⒉超声波的反射
当超声波从一种介质进入另一种介质时，在介质的交界面上也发生反射现象。
反射波的强度I r 与入射波的强度I j 之比，决定于两种煤质的阻抗差：
22121⎪⎭
⎫ ⎝⎛+-=E E E E Ij Ir …………………(1) 式中E1=ρ1C1, E2 =ρ2C2 分别表示第一媒质和第二媒质的声阻抗（ρ1、ρ2和C1、C2 表示两种不同媒质的密度和超声波在两种介质中的传播速度）。
根据(1)式可知，两种媒质的阻抗差愈大，超声波在其分界面上的反射就愈强烈。
⒊超声波测厚度及声速
利用超声波测量媒质厚度或异物深度（探
伤）时，通常是将超声波所经媒质界面的
回波通过探头转变成相应的电脉冲信号
并显示在示波器荧光屏上，根据两回波出
现的时间间隔t及媒质的速度C，计算出
所对应的媒质厚度x，如图（2）所示。
由于在前后两个回波所对应的时间间隔
内，超声波经历了入射和反射两个过程之
后才被探头接收，所以
X=Ct/2--------------(2)
若测出媒质厚度x，在示波器荧光屏上读出与媒质厚度对应的两回波脉冲的间隔时间t，就可以算出速度C，即：C=2x/t---------------（3）
或者利用x与t的线性关系求出声速C。
医学上就是利用超声波在人体内遇到不同密度的组织界面时，部分能量将被反射回来，形成回波，根据回波出现的时间间隔得知不同组织间的距离。
四、仪器描述
（一）主机面板上按键、接线柱名称及连接
⒈脉冲信号设定各按键作用为：1—复位键：恢复主机设定的工作状态；2—减小按键：减小同步信号的低电平持续时间；3—增加按键：增加同步信号的低电平持续时间；4—选择按键：选择a时A路探测器工作，b时B路探测器工作，选择c时两路探测器同时工作。
⒉超声探测器A 各接线柱连接：5—示波器探头（A路）：接示波器CH1或CH2通道；6—接示波器（A）：接示波器EXT通道；7—超声探头（A路）：连接超声探头。
⒊超声探测器B 各接线柱连接：8—示波器探头（B路）：接示波器CH1或CH2通道；9—接示波器（B）：接示波器EXT通道；10—超声探头（B路）：连接超声探头。
（二）主机工作原理
本仪器为双路输出，A路和B路两路信号一样。
以A路信号为例说明仪器的工作原理。
主机内由单片机来
控制同步脉冲信号
与A路( 或B路)高
频振荡信号同步。
在
同步脉冲信号的上
升沿，电路发出一个
高频高压脉冲A（或
B）至电压换能器，压电换能器产生振荡，并在介质中激发出频率等于谐振频率的超声波。
超声波遇到两种不同介质的界面将发生反射，第一次反射回来的超声波被同一探头接收，此信号经放大、检波、整形处理后以脉冲形式输入示波器，在荧光屏上形成第一回波，由于超声波在不同介质中的衰减程度以及遇到不同介质界面时的反射率不同，还可能形成第二回波或更多次回波。
五、实验内容、实验步骤
（一）必做内容
⒈水声速测定
⑴准备工作：在有机玻璃水箱侧面装上超声波探头后注入清水，至超过探头位置1cm左右。
探头另一端与仪器A路( 或B路，一下同)“超声探头”连接柱相接。
“示波器探头”左边接线柱与Q9线的输出端相连，右边接线柱与Q9线的借地端相连。
这根Q9线的另一端与示波器的CH1或CH2相连，拿一根Q9线将仪器的“接示波器”接线柱与示波器的“EXT”相连。
⑵打开主机电源，按“选择”键选择合适的工作状态，显示a为A路探测器工作，显示b为B路探测器工作，c 为两路一起同步工作（很少用）。
⑶将金属挡板放在水箱中的不同位置，并测出探头表面与金属挡板之间的垂直距离x，利用示波器测出每个位置下超声波的传播时间t。
可每隔5cm取一个点，每个被测量重复3次求平均值。
⑷将实验数据作t-x 的线性拟合，根据拟合直线的斜率求水的声速，并与理论值比较。
⒉金属材料探伤
⑴实验仪器与示波器的连接同必做内容1中的①、②；
⑵在样品架上任选一种内部有缺陷的柱状金属材料，在样品表面涂上偶合剂；
⑶将探头对应缺陷位置放置，测出始波到缺陷引起的回波的时间差t1；
⑷移动探头，使探头置于无缺陷位置，测出始波到第一回波（样品底面回波）的时间差t2；⑸用游标卡尺测出样品的总长度D ，根据公式 D t t x 2
1
算出缺陷位置。
（二）选作内容
测金属样品的速度（实验方法自拟）。
注意事项：
⒈注意不要将超声波探头及示波器探头插错（超声探头连接的Q9插座输出为300V 以上的高压），否则会发生人身伤害和损坏损坏示波器的外触发电路。
⒉超声探头处有380V 高压，插、拔时注意安全。
六、实验数据记录
将水箱中金属挡板在不同位置时超声波传播时间的数据填入下表中 x i /m t 1/s t 2/s t 3/s t 4/s t 5/s 平均值 0.000
0.050
0.100
0.150
0.200
0.250
七、思考题
⒈何为压电效应？
⒉什么是声阻抗，与那些因素有关？
⒊简述A 型超声波诊断仪的基本原理。