超声波物理特性(精)

超声波物理特性
1、方向性
超声波与一般声波不同，由于频率极高，波长很短，远远小于换能器（探头压电晶体片）的直径，故在传播时发射的超声波集中于一个方向，类似平面波，声场分布呈狭窄的圆柱状，声场宽度与换能器压电晶体片之大小相接近，因有明显的方向性，故称为超声束。

2、反射、散射、透射、折射和绕射
超声在密度均匀的介质中传播，不产生反射和散射射。

在传播中，经过两种不同介质的界面时，一部分能量由界面处返回第一介质，此即反射，其方向与声束和界面间的夹角有关，反射角和入射角相等，如二者垂直，即沿原入射声束的途径返回；另一部分能量能穿过界面，进入第二介质，此即透射。

两介质声阻相差愈小，财界面处反射愈少，透射入第二介质愈多，甚至可以没有反射，只有透射，如超声波在均匀介质水中的传播就是如此。

超声诊断常用这一特性来鉴别病变的囊性、实质性及结构是否均匀。

反之，两种不同介质的声阻相差愈大，则界面处反射愈强，透射入第二介质愈少，甚至难以透过，超声波的这一特性限制了超声在肺和骨的应用。

超声在传播时，遇到与超声波波长近似或小于波长（小界面）的介质时，产生散射与绕射。

散射为小介质向四周发散超声，又成为新的声源。

绕射是超声波绕过障碍物的边缘，继续向前传播。

散射回声强度与超声波入射角无关。

穿过大界面的透射波如果发生声束前进方向的改
变，称为折射。

折射是由于两种介质声速不同引起的。

超声检查时，通过人体内各组织器官的界面反射和散射回声，不仅能显示器官的轮廓及毗邻关系，而且能显示其细微结构及运动状态，故界面的反射和散射回声是超声成像的基础。

3．吸收与衰减
当声波在弹性介质中传播时，由于“内摩擦”或所谓“黏滞性”而使声能逐渐减小，声波的振幅逐渐减低，介质对声能的此种作用即为吸收，而声波由强变弱的过程即为衰减。

吸收与衰减的多少和超声波的频率、介质的黏滞性、导热性、温度及传播的距离等因素有密切关系。

超声波在介质中传播时，入射声能随传播距离的增加而减少的现象称超声衰减，其原因有反射、散射、声束的扩散及吸收。

一般认为，人体中的超声波衰减、吸收是主要的。

声能吸收之后，能量减小，显示的反射亦较弱，故深部结构有时探查比较困难。

4．多普勒效应
振动源以固定频率发射声波，当遇界面时即发生反射或散射。

如果界面静止不动，则返回声波的频率与发射频率相同，无频差出现。

反之，如果界面活动，则返回声波的频率与发射频率即有所不同，界面向振动源移近时，返回声波频率增加，界面远离振动源时，频率即减少。

这种频率增加和减少的现象称为多普勒效应。

因此，根据频差的有无及大小，可以了解界面的活动情况。

这一物理特性已广泛应用于心血管等活动脏器疾病的检查。