第2章傳輸介質和接續設備主要教學內容：

1學時講解

2學時實驗雙絞線同軸電纜光纖配線架跳線教學目標：掌握：常用電纜及其連接件的結構和特性，以及這些傳輸介質的基本連接方法了解：各種配線架和跳線概述綜合布線系統采用的主要布線材料、部件按其外形、作用和特點可粗略分為傳輸介質和接續設備兩大類。傳輸介質是網絡連接設備的中間介質，也是信號的傳輸媒體。常用的傳輸介質可分為有線傳輸介質和無線傳輸介質。有線傳輸介質包括：同軸電纜、雙絞線、光纜等。無線傳輸介質包括：衛星、無線電波、紅外線等。一類是傳輸介質的物理特性，如導體的金屬材料、強度等，物理特性在出廠時已經確定。另一類是傳輸介質的電氣特性，這些特性是最重要的。接續設備是綜合布線系統中各種連接硬件的統稱，它指用于端接和支持電纜的所有布線部件，不僅包括各種連接器，也包括各種連接模塊、配線盤、通信架以及配線管理組件等概述接續設備的幾種常見分類方式：按連接硬件在綜合布線系統中的線路段落：終端連接硬件：如總配線架（箱、柜），終端安裝的分線設備（如電纜分線盒、光纖分線盒等）和各種信息插座。中間連接硬件：如中間配線架（盤）和中間分線設備等。按使用功能分：配線設備：如配線架（箱、柜）等，交接設備：如配線盤（交接間的交接設備）和無外設置的交 接箱等分線設備：如電纜分線盒、光纖分線盒和各種信息插座等按設備結構：架式和柜式（箱式、盒式）按安裝方式：壁掛和落地，信息插座有明裝和暗裝，且有墻上、地板和桌面2.1

雙絞線雙絞線的結構：雙絞線(Twisted

Pair，TP)是一種在綜合布線系統工程中最常用的傳輸介質。所謂雙絞線，就是把兩條相互絕緣的銅導線按照一定的方向順時針或逆時針擰在一起，形狀就像一根麻花，故名雙絞線。雙絞線分為3層，內層的銅導線遵循AWG標準(美國線規尺寸標準，規定了導體的直徑)，外層的絕緣層一般由PVC(聚乙烯化合物的氧化物)制成，另外在電纜的最外層還有一層塑料護套，用于保護電纜。圖2.1即為雙絞線的結構示意圖。2.1

雙絞線圖2.1雙絞線的結構2.1

雙絞線按AWG，雙絞線的線芯大小有22、24和26等規格，常用5類和超5類非屏蔽雙絞線是24AWG，直徑約為0.51mm，加上絕緣層的銅導線直徑約為0.92mm。典型的加上塑料外部護套的超5類非屏蔽雙絞線電纜直徑約為5.3mm。雙絞線電纜的外部護套上每隔兩英尺會印刷上一些標識。包括雙絞線類型、NEC/UL防火測試和級別、CSA防火

測試、長度標志、生產日期、雙絞線的生產商和產品號碼等信息。

例：AVAYA-C

SYSTEIMAX

1061C+

4/24AWG

CM

VERIFIEDUL

CAT5E

31086FEET

09745.0

METERS”顏色色標線對線對1線對2線對3線對4白—藍藍白—橙橙白—綠綠白—棕棕縮寫W—BLBLW—OOW—GG

W—BRBR線對顏色編碼雙絞線的種類與型號按結構分為非屏蔽雙絞線電纜和屏蔽雙絞線

按性能分為1類、2類、3類、4類、5類、5e類、6類、7類雙絞線電纜按特性阻抗劃分為100歐姆、120歐姆及150歐姆等幾種。常用的是100歐姆的雙絞線電纜按對數分為1對、2對、4對雙絞線電纜，25對、

50對、100對的大對數雙絞線非屏蔽雙絞線（UTP）可用于語音、低速數據、高速數據、音頻和呼叫系統，以及樓宇自動控制系統，并可同時用于干線子系統和水平子系統。24AWG電纜特征阻抗100歐姆優點：沒有屏蔽層，直徑小，較具靈活性，容易安裝。缺點：抗外界電磁干擾的能力差，安全性差非屏蔽雙絞線（UTP）常用的雙絞線電纜封裝有4對雙絞線，其它還有25對、50對和100對等大對數的雙絞線電纜，常見UTP電纜型號：1類雙絞線-CAT1類雙絞線-CAT2類雙絞線-CAT3類雙絞線-CAT4類雙絞線-CAT5

超5類雙絞線-CAT

5e6類雙絞線-CAT

67類雙絞線-CAT

7常見UTP電纜型號：1類雙絞線-CAT1纜線最高頻率帶寬是750KHz，用于報警系統，或只適用于語音系統。2類雙絞線-CAT2纜線最高頻率帶寬是1MHz，用于語音、

EIA-2323類雙絞線-CAT3該電纜的頻率帶寬最高為16MHz，主要應用于語音、10Mbps的以太網和4Mbps令牌環，最大網段長為100m，采用RJ形式的連接器，目前已淡出市場。常見UTP電纜型號：4類雙絞線-CAT4纜線最高頻率帶寬為20MHz，最高數據傳輸速率為20Mbps，主要應用于語音、10Mbps的以太網和16Mbps令牌環，最大網段長為100m，采用RJ形式

的連接器，未被廣泛采用。5類雙絞線-CAT5該類電纜增加了繞線密度，外套為高質量的絕緣材料。在雙絞線電纜內，不同線對具有不同的絞距長度。一般地說，4對雙絞線絞距周期在38.1mm長度內，按逆時針方向扭絞，一對線對的扭絞長度在12.7mm以內。纜線最高頻率帶寬為100MHz，主要應用于語音、100Mbps的快速以太網，最大網段長為100m，采用RJ形式的連接器。常見UTP電纜型號：超5類雙絞線-CAT

5e超5類雙絞線是增強型的5類雙絞線，纜線最高頻率帶寬為100MHz，與CAT

5類相比，更好地支持1000Mbps的傳輸，主流產品。比起普通5類雙絞線，超5類系統在100MHz的頻率下運行時，可提供8dB近端串擾的余量，用戶的設備受到的干擾只有普通5類線系統的1/4，使系統具有更強的獨立性和可靠性。近端串擾、串擾總和、衰減和RL這4個參數是超5類線纜非常重要的參數。常見UTP電纜型號：6類雙絞線-CAT

6性能超過CAT

5e，纜線頻率帶寬為250MHz以上，6類電纜的絞距比超5類更密，線對間的相互影響更小，從而提高了串擾的性能。兩種結構常見UTP電纜型號：6類雙絞線-CAT

6

兩種結構大對數電纜大對數電纜，即大對數干線電纜。大對數電纜一般為25線對（或更多）成束的電纜結構，在外觀上看，為直徑更大的單根電纜。它也同樣采用顏色編碼進行管理，每個線對束都有不同的顏色編碼，同一束內的每個線對又有不同的顏色編碼。屏蔽雙絞線作用：在雙絞線電纜中增加屏蔽層就是為了提高電纜的物理性能和電氣性能，減少電纜信號傳輸中的電磁干擾。該屏蔽層能將噪聲轉變成直流電。屏蔽層上的噪聲電流與雙絞線上的噪聲電流相反，因而兩者可相互抵消。電纜屏蔽層的設計有如下幾種形式：屏蔽整個電纜屏蔽電纜中的線對屏蔽電纜中的單根導線電纜屏蔽層由金屬箔、金屬絲或金屬網幾種材料構成屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線電纜有STP和ScTP（FTP）兩類，STP又分為STP電纜和STP-A電纜兩種STP屏蔽整個電纜及各線對FTP只屏蔽整個電纜雙絞線連接件雙絞線的主要連接件有配線架、信息插座和接插軟線（跳接線），工作區采用信息插座（信息模塊/RJ連接頭）形式連接。在配線間，雙絞線電纜端接至配線架，再用跳接線連接雙絞線和終端設備或網絡設備連接時所用的連接器稱為RJ-45信息模塊，它由RJ-45信息模塊插座和RJ-45水晶頭（插頭）組成。RJ-45信息模塊插座一般用于工作區水平電纜的端接，通常與跳線進行有效連接它的主要應用場合：端接到不同的面板，安裝到表明安裝盒，安裝到模塊化配線架中目前信息模塊一般要滿足5類或超5類傳輸標準要求，適用于寬帶終端連接信息模塊/RJ連接頭綜合布線中，信息模塊/RJ連接頭的結構采用八線位結構的連接器，用“8P8C”表示，用于4對8芯水平電纜（數據和語音）的端接信息模塊/RJ連接頭與雙絞線端接有T568A或T568B兩種結構T568A：白—綠、綠、白—橙、藍、白—藍、橙、白—棕、棕。T568B：白—橙、橙、白—綠、藍、白—藍、綠、白—棕、棕在同一個工程中，只能采用一種連接標準信息模塊/RJ連接頭RJ45連接頭信息模塊信息模塊打線模塊免打線模塊信息模塊屏蔽模塊桌面模塊桌面模塊2.2

同軸電纜同軸電纜其組成由里往外依次是銅芯、塑膠絕緣層、金屬網狀屏蔽網和塑料護套而組成，銅芯與網狀導體同軸，故名同軸電纜。這種結構的金屬屏蔽網可防止中心導體向外輻射電磁場，也可用來防止外界電磁場干擾中心導體的信號。同軸電纜的種類同軸電纜可分為兩種基本類型:基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜。常用的同軸電纜有下述幾種：1，RG-8和RG-11，阻抗為50歐姆，通常用來實現粗纜以太網。2，RG-58，阻抗為50歐姆常用來實現細纜以太網。3

RG-59，通常用來實現電視傳輸，其阻抗為７５

歐姆，也可用于寬帶數據網絡。同軸電纜的種類基帶同軸電纜基帶同軸電纜易于連接，數據信號可以直接加載到電纜上，阻抗特性均勻，電磁干擾屏蔽性很好，誤碼率低，適用于各種局域網絡。寬帶同軸電纜使用有線電視電纜進行模擬信號傳輸的同軸電纜系統，被稱為寬帶同軸電纜。“寬帶”這個詞來源于電話業，指比4

kHz寬的頻帶。同軸電纜的網絡布線系統在計算機網絡布線系統中，對同軸電纜的粗纜和細纜有三種不同的構造方式，即細纜結構、粗纜結構和粗/細纜混合結構。1．細纜結構細纜網絡結構示意圖如圖2.5所示。硬件配置網絡接口適配器BNC

T型連接器B

N

C接口的以太網卡電纜系統

包括：細纜（R

G-5

8

A/U），直徑為5mm，特征阻抗為50 歐的細同軸電纜；BNC連接器插頭，安裝在細纜段的兩端；BNC桶型連接器，用于連接兩段細纜；BNC終端匹配器，BNC

50歐的終端匹配器安裝在干線段 的兩端。-中繼器細纜結構細纜結構的主要技術參數如下：最大的干線電纜長度：185m；每個以太網中最多可用4個中繼器，連接五段干線。最大網絡干線電纜長度：925m；每條干線段支持的最大結點數：30；BNC

T型連接器之間的最小距離：0.5m。 細纜結構主要特點。具有容易安裝、造價較低、抗干擾能力強、維護和擴展較困難、電纜系統的斷點故障較多，影響網絡系統的可靠性的粗纜結構網絡接口適配器：網絡中每個結點需要一塊提供A

U

I接口的以太網卡收發器（transceiver）收發器電纜：用于連接結點和外部收發器，通常稱為AU

I電纜電纜系統：用于連接粗纜以太網的電纜系統。包括：粗纜（RG-11A/U）：直徑為10mm，特征阻抗為

50Ω的粗同軸電纜，每隔2.5m有一個標記；–N系列連接器插頭：安裝在粗纜段的兩端；–N系列桶型連接器：用于連接兩段粗纜；N系列終端匹配器：中繼器：粗纜結構硬件粗纜結構的主要技術參數最大干線段長度：500m；中繼器：對于使用粗纜的以太網，每個干線段的長度不超過500m，可用中繼器連接兩個干線來擴充主干電纜的長度，每個以太網中最多可以使用4個中繼器，連接5段干線電纜。最大網絡干線電纜長度：2500m；每條干線支持的最大結點數：100；收發器之間最小距離：2.5m。2.3

光纖光纖的結構和特點光纖就是光導纖維，是一種傳輸光束的細而柔韌的媒質。光導纖維電纜是由一捆光導纖維組成，稱為光纜。光纖和同軸電纜相似，只是沒有網狀屏蔽層。光纖通常是圓柱形的，由三部分組成：光纖芯、包層(保護層)和護套，如圖所示。圖光纖刨面結構示意圖典型的光纖結構如所示：自內向外為纖芯、包層及涂覆層。纖芯包層涂覆層光纖優點較寬的頻帶電磁絕緣性能好。衰減較小，在較大范圍內基本上是一個常數值。需要增設光中繼器的間隔距離較大。重量輕，體積小，適用的環境溫度范圍寬，使用壽命長光纖通訊不帶電，使用安全，可用于易燃，易爆場所抗化學腐蝕能力強，適用于一些特殊環境下的布線光纖也有質地脆，機械強度低；切斷和連接中技術要求較高等缺點，這些缺點也限制了目前光纖的普及。光纖通信及其優點光纖通信就是以光波為載頻、光導纖維為傳輸介質的一種通信方式。優點：傳輸速率高頻帶寬傳輸損耗小傳輸距離遠抗電磁干擾能力強誤碼率低保密性好不易被竊取或截取數據光纖的分類從構成光纖的材料分–玻璃光纖：計算機通信中常用–膠套硅光纖–塑料光纖按信號傳輸方式分類–單模光纖：適用于大容量、長距離的光纖通信。激光為光源–多模光纖：發光二極管LED為光源按折射率分類對于多模光纖，根據其折射率的變化可以分為突變型光纖和漸變型光纖。單模光纖和多模光纖光軌跡圖光纖的標準和分類1、單模光纖標準及分類國家標準：IUT-T建議和IEC建議我國的國標：GB/T

9771.1~GB/T9771.5-2000《通信用單模光纖系列》光纖類別按IUT-T標準分為：G.652A、G.652B、G.652C、G.653、G.654、G.655B按IEC標準：B1.1、B1.2、B1.3、B2、B4我國光纖型號命名等效采用了IEC規定。光纖的標準和分類2、多模光纖標準及分類按IUT-T標準分為：G.651按IEC標準：A1、A2、A3、A4我國光纖型號命名等效采用了IEC規定。光纜的分類和選用1、按光纜結構劃分中心束管式：12芯以下，工藝簡單成本地在架空敷設和具有良好的管道保護的支干線網絡中具有競爭力層絞式：中心放置鋼絞線或單根鋼絲加強，成纜纖數可達144芯。防水，抗強大拉力，可用于直接埋地。同時易于分叉。帶狀式：芯數可達上千芯，它是將4~12芯光纖排列成行構成帶狀單元，再將多個帶狀單元按一定方式排列成纜。適用于光纖接入網。按光纜敷設方式：室內光纜：用于垂直、水平子系統的室內使用架空光纜：架掛在電桿上使用，可利用已有的架空明線桿路直埋光纜：外部帶有鋼帶或鋼絲的鎧裝，直接埋設在地下0.8~1.2m。管道光纜：管道敷設一般在城市，管道敷設的條件比較好。水底光纜：海底光纜：光纜主要敷設方式：室內、架空、直埋和管道方式光纖連接器在光纖通信鏈路中，為了實現不同模塊、設備和系統之間靈活連接

的需要，必須有一種能在光纖與光纖之間進行可拆卸連接的器件，使光路能按所需的通道進行傳輸，以實現預定的目的，能實現這種功能的器件叫連接器。光纖連接器的基本要求：能把光纖的兩個端面精密對接起來，以使發射光纖輸出的光能量能最大限度地耦合到接收光纖中去，并使由于其接入光鏈路而對系統造成的影響減到最小，影響光傳輸系統的可靠性和各項性能。分類：分為固定連接器和活動連接器活動連接器：主要用于布線系統中設備間、設備與儀表間、設備與光纖間以及光纖與光纖間的非永久性古代連接，是光纖通信系統中不可缺少的無源器件光纖連接器的基本結構與性能指標結構：采用高精密組件（由兩個插頭和一個耦合管共三個部分組成）實現光纖的對準連接。⑴光學性能：主要是插入損耗和回波損耗這兩個最基本的參數。插入損耗（Insertion

Loss）：是指因連接器的導入而引起的鏈路有效光功率的損耗。回波損耗（Return

Loss,Reflection

Loss）是指連接器對鏈路光功率反射的抑制能力，⑵

互換性、重復性 ⑶

抗拉強度（不低于90N）⑷溫度（-40oC

~

+70oC）⑸插拔次數（1000次以上）常見光纖連接器按傳輸媒介分；單模光纖連接器和多模光纖連接器；按結構分：FC、SC、ST、D4、DIN、Biconic、MU、LC、MT；按光纖端面分：FC（平面接觸）、PC（球面接觸，包括SPC、UPC）和APC；按光纖芯數分：單芯、多芯。FC（螺紋連接式）型光纖連接器SC（直插式）ST（卡扣式）左圖為單芯光纜結構圖，右圖為多芯光纜結構圖光纖配線架光纖連接器光纖適配器（耦合器）光纖面板配線架配線架是電纜或光纜進行端接和連接的裝置，在配線架上可以進行互連和交換操作。建筑群配線架是端接建筑群干線電纜、光纜的連接裝置建筑物配線架是端接建筑物干線電纜、干線光纜并可利接建筑群干線電纜、干線光纜的連接裝置樓層配線架是水平電纜、水平光纜與其他子系統或設備相連接的裝置根據連接的介質不同可分為：銅纜配線架和光纖配線架配線架（110A型）配線架（110P型）110C連接塊110配線系統中都用到了連接塊，稱為110C，有3對線（110C-3）、4對線（110C-4）和5對線（110C-5）三種規格的連接塊。銅纜配線架分110型配線架系統和模塊式配線架系統110型配線架可用于語音點的線纜和數據點的線纜管理110型連接管理系統基本部件：配線架、連接塊、跳線和標簽

模塊式快速配線架：又稱為機柜式配線架光纖配線架主要原因光纜終端的光纖熔接、光連接器安裝、光路的調接、多魚尾纖的存儲及光纜的保護等。基本功能：固定、熔接、調配、存儲跳線跳線的功能：在配線架上交接各種鏈路，可作為配線架或設備連接電纜使用。分為銅跳線、光纖跳線銅跳線由跳線電纜和連接硬件制成光纖跳線用于光纖設備與光纖跳接、光纖直接連接、光纖和信息插座之間的連接第3講醫學超聲成像技南方醫科術大學匯報人姓名主要內容超聲成像基本原理——超聲回波法醫學超聲設備的分類超聲診斷儀的主要參數6/22/2023醫學超聲儀器原理講義65Part

.01超聲成像基本原理——超聲回波法超聲回波法把幾兆赫至幾十兆赫的高頻聲脈沖發射到生物體內，再接收反射波（回波），這種方法稱為超聲脈沖回波法。脈沖寬度：幾微秒脈沖間隔：幾百微秒（接收放大器處理回波的時間）脈沖回波法最早較早是應用于雷達和聲納。回波時間t、探測距離L的關系，c為聲速6/22/2023醫學超聲儀器原理講義676/22/2023醫學超聲儀器原理講義686/22/2023醫學超聲儀器原理講義69超聲回醫學波超聲儀器法原理講示義

意圖6/22/202370儀器基本框圖發射通道：時鐘電路（同步脈沖發生器）、發射器（高頻脈沖發生器）、換能器（探頭）接收通道：接收換能器、射頻放大器（RFA）、6/2檢2/2023

波及抑制電路、視頻醫學超聲放儀器原大理講義器（UFA）71Part

.022醫學超聲設備的分類A型超聲A型超聲診斷儀因其回聲顯示采用幅度調制

(Amplitude

Modulation)而得名。A型顯示是超聲診斷儀最基本的一種顯示方式，即在陰極射線管(CRT)熒光屏上，以橫坐標代表被探測物體的深度，縱坐標代表回波脈沖的幅度，故由探頭(換能器)定點發射獲得回波所在的位置可測得人體臟器的厚度、病灶在人體組織中的深度以及病灶的大小。根據回波的其他一些特征，如波幅和波密度等，6/2還2/2023

可在一定程度上對病醫學超聲灶儀器原進理講義行定性分析。736/22/2023醫學超聲儀器原理講義74由于A型顯示的回波圖，只能反映局部組織的回波信息，不能獲得在臨床診斷上需要

的解剖圖形，且診斷的準確性與操作醫師

的識圖經驗關系很大，因此其應用價值已

漸見低落，即使在國內，A型超聲診斷儀也很少生產和使用了。6/22/2023醫學超聲儀器原理講義75M型超聲6/22/2023醫學超聲儀器原理講義76M型超聲成像診斷儀適用于對運動臟器，如心臟的探查。由于其顯示的影像是由運動回波信號對顯示器掃描線實行輝度調制，并按時間順序展開而獲得一維空間多點運動時序（motion-time）圖，故稱之為M型超聲成像診斷儀，其所得的圖像也叫做超聲心動圖。6/22/2023醫學超聲儀器原理講義776/22/2023醫學超聲儀器原理講義78M型超聲診斷儀發射和接收工作原理與A型有些相似，不同的是其顯示方式。對于運動臟器，由于各界面反射回波的位置及信號大小是隨時間而變化的，如果仍用幅度調制的A型顯示方式進行顯示，所顯示波形會隨時間而改變，得不到穩定的波形圖。因此，M型超聲診斷儀采用輝度調制的方法，使深度方向所有界面反射回波用亮點形式在顯示器垂直掃描線上顯示出來，隨著臟器的運動，垂直掃描線上的各點將發生位置上的變動，定時地采樣這些回波并使之按時間先后逐行在屏上顯示出來。圖中可以看出，由于臟器的運動變化，活動曲線的間隔亦隨之發生變化，如果臟器中某一界面是796/2靜2/2023

止的，活動曲線將變醫學超聲為儀器原水理講義平直線。6/22/2023醫學超聲儀器原理講義80M型超聲診斷儀對人體中的運動臟器，如心臟、胎兒胎心、動脈血管等功能的檢查具有優勢，并可進行多種心功能參數的測量，如心臟瓣膜的運動速度、加速度等。但M型顯示仍不能獲得解剖圖像，它不適用于對靜態臟器的診查。6/22/2023醫學超聲儀器原理講義81B型超聲6/22/2023醫學超聲儀器原理講義82為了獲得人體組織和臟器解剖影像，繼A型超聲診斷儀應用于臨床之后，B型、P型、BP型、C型和F型超聲成像儀又先后問世，由于它們的一個共同特點是實現了對人體組織和臟器的斷層顯示，通常將這類儀器稱為超聲斷層掃描診斷儀。雖然B型超聲成像診斷儀因其成像方式采用輝度調制(Brightness

Modulation)而得名，其影像所顯

示的卻是人體組織或臟器的二維超聲斷層圖(或稱

剖面圖)，對于運動臟器，還可實現實時動態顯示。6/22/2023醫學超聲儀器原理講義836/22/2023醫學超聲儀器原理講義84C型超聲C型掃查，又稱C型顯示，“特定深度掃查”

(constant

depth

mode)。與B型掃查一樣都是輝度調制的二維切面象顯示方式，所不同的是B型掃查所獲得的是超聲波束掃查平面本身的切面象，即縱向切面象。可惜由于C型掃查的靈敏度較低，顯象速度不易提高，使C型掃查技術的發展受到6/2限2/2023

制。醫學超聲儀器原理講義

856/22/2023醫學超聲儀器原理講義866/22/2023醫學超聲儀器原理講義87D型超聲D型超聲成像診斷儀也即超聲多普勒診斷儀，它是利用聲學多普勒原理，對運動中的臟器和血液所反射回波的多普勒頻移信號進行檢測并處理，轉換成聲音、波形、色彩和輝度等信號，從而顯示出人體內部器官的運動狀態。超聲多普勒診斷儀主要分為3種類型：即連續式超聲多普勒(continuous

wave

doppler)成像診斷儀脈沖式超聲多普勒(pulsed

wave

doppler)成像診斷儀實時二維彩色超聲多普勒血流成像(color

doppler886/22/2023

flow

image)診斷儀。醫學超聲儀器原理講義F型超聲89F型掃查，又稱F型顯示。它與C型掃進原理上是相似的。區別僅在于：在掃查一幅圖像的過程中，

C型掃查平面距探頭的深度是不變的，而F型掃查面距探頭的深度是一變量，不是一個常量。根據成像需要可作相應變動，從而可獲得6/2斜2/2023

面、曲面的F型醫圖學超聲儀像器原理講義6/22/2023醫學超聲儀器原理講義90P型超聲6/22/2023醫學超聲儀器原理講義91又稱P型顯示，它可視為一種持殊的B型顯示，超聲換能器置于圓周的中心，徑向旋轉掃查線與顯示器上的徑向掃描線作同步的旋轉。主要適用于對肛門、直腸內腫瘤、食道癌及子宮頸癌的檢查，亦可用于對尿道、膀胱的檢查。P型超聲診斷儀所使用的探頭稱為徑向掃描探頭，如尿道探頭，直腸探頭都屬于徑向掃描探頭。掃

描時探頭置于體腔內，如食道、胃或直腸等。6/22/2023醫學超聲儀器原理講義926/22/2023醫學超聲儀器原理講義93Part

.013超聲診斷儀的主要參數主要參數6/22/2023醫學超聲儀器原理講義95表征超聲診斷儀性能的參數，從大的方面可分為三類，這就是：聲系統參數

圖像特性參數電氣特性參數在眾多的參數中，我們只討論其中幾個主要參數。聲系統參數：聲輸出的強度、總功率等；

超聲場的時頻特性，如波型、持續時間、脈沖重復頻率、脈沖形狀、頻率、脈沖帶寬等；

聲場分布特性，如換能器類型、波束形狀、聚焦特性、景深等。6/22/2023醫學超聲儀器原理講義96圖像特性參數：分辨力；位置記錄精度；深度測量精度；幀頻；存貯器的容量；圖像處理能力。6/22/2023醫學超聲儀器原理講義97電氣特性參數：靈敏度；增益及TGC指標；壓縮特性及動態范圍；顯示器的動態范圍；系統的帶寬等。6/22/2023醫學超聲儀器原理講義98Part

.02幾個主要參數動態范圍顯示信號的最大水平與最小水平的比稱為動態范圍(Dynamic

Range,DR)，DR描述了信號幅度變化的大小，一般用分貝[dB]值表示。式中：Umax—信號最大值，Umin

—信號最小6/22/2值023100醫學超聲儀器原理講義生物組織的聲界面特性，組織吸收（超聲衰減）特性及探測深度決定了信號的動態范圍6/22/2023醫學超聲儀器原理講義101因此動態范圍DR通常由兩個部分組成：聲界面特性（聲阻抗差）所確定的信號幅度變化（SDR）超聲在組織傳播過程中衰減所引起的信號幅度變化，超聲傳播衰減取決于組織特性（超聲衰減系數

）與傳播距離（L）由此超聲回波總動態范圍可寫為：DR

=

2 L

+

SDR對動態范圍的影響因素6/22/2023醫學超聲儀器原理講義102超聲在生物組織中傳播所產生的全部回波；

超聲發射功率、接受放大器的等效輸入噪聲；終端顯示裝置的動態范圍；動態壓縮方法時間增益控制——補償傳輸衰減幅度增益控制——使有用信號相對壓縮線形范圍線性范圍，一般指的是儀器中放大器線性范圍，它給出放大器輸入信號和輸出信號之間成線性關系的區域。即Uo

=

KUi線性關系也用分貝值來表示式中：Umax—信號最大值，Umin

—信號最小值，可6/22/20見23線性放大器的線性醫學范超聲儀圍器原理講即義

是動態范圍1036/22/2023醫學超聲儀器原理講義104當輸出信號的最大幅度保持不變時，輸入信號的線性范圍將隨著K值的減小而增大。6/22/2023醫學超聲儀器原理講義105分辨率6/22/2023醫學超聲儀器原理講義106分辨力指成像系統能分辨空間尺寸的能力，即能把兩點區分開來的最短距離。超聲顯像儀的分辨力是衡量其質量好壞的最重要的指標，分辨力越高，越能顯示出臟器的細小結構。6/22/2023醫學超聲儀器原理講義107超聲成像的分辨力有橫向分辨力和縱向分辨力之分。前者是指垂直于超聲脈沖束方向上的分辨力，后者是沿波束軸方向上的分辨力。這兩種分辨力的大小差別很大，縱向分辨力總是優于橫向分辨力。而且，垂直于波束軸的兩個維上的橫向分辨力也往往不同。影響橫向分辨力和縱向分辨力的因素各不相同，6/22/2023醫學超聲儀器原理講義108橫向分辨力又稱側向分辨力，它表示區分處于聲束軸垂直的平面上的兩個物體的能力。超聲波束直徑尺寸直接影響橫向分辨力，波束直徑越細，能分辨的尺度越小，橫向分辨力越高。6/22/2023醫學超聲儀器原理講義109影響橫向分辨率的因素顯示熒光點尺寸的影響波束直徑尺寸的影響

動態范圍的影響6/22/2023醫學超聲儀器原理講義1106/22/2023醫學超聲儀器原理講義1116/22/2023醫學超聲儀器原理講義112儀器的圖像質量主要取決于橫向分辨力。橫向分辨力好，圖像細膩，小結構就能顯示清楚。橫向分辨力主要由換能器的尺寸、形狀、發射頻率、聚焦等因素決定。當顯示屏光點尺寸較大時，也會影響橫向分辨力。此外，隨著深度的增加，脈沖頻譜中的各種頻率成分的衰減情況也不同，這個因素也潛在地影響著橫向分辨力。現代化的顯像儀橫向分辨力可優于2mm。6/22/2023醫學超聲儀器原理講義113縱向分辨力又稱軸向分辨力或距離分辨力，表示在聲束軸線方向上對相鄰兩回聲點的分辨力。縱向分辨力與發射超聲頻率有關，因為聲波的縱向分辨力理論極限為聲波的半波長。頻率越高，波長越短。縱向分辨力與超聲脈沖的持續時間有關，脈沖持續時間越短，即脈沖越窄，縱向分辨力越高。超聲脈沖持續時間與發射電脈沖寬度及換能器阻6/2尼2/2023

有關。醫學超聲儀器原理講義

114影響縱向分辨率的因素脈沖寬度的影響增益大小的影響6/22/2023醫學超聲儀器原理講義1156/22/2023醫學超聲儀器原理講義1166/22/2023醫學超聲儀器原理講義117色散吸收對橫向、縱向分辨率的影響6/22/2023醫學超聲儀器原理講義118吸收與頻率的關系——頻率越高，吸收越強；頻譜中心向低頻偏移；波束變寬；前沿變壞；理想的情況下，工作頻率越高，分辨率越高；生物組織的平均衰減系數接近1dB/cm·MHz；頻率3MHz—深度20

cm—衰減60dB，94%頻率10MHz—深度20

cm—衰減200dB，99.5%在大多數情況下，最佳工作頻率就是超聲波穿透深度不超過200個波長時就能達到被探測臟器的

那個頻率；例如：頻率為3MHz時，波長是0.51mm它能夠像。6/2形2/2023

成102mm深處組織的醫學良超聲儀好器原理講圖義119帶寬6/22/2023120醫學超聲儀器原理講義工作頻率超聲診斷儀的工作頻率，根據兩個方面因素作最佳的選擇。首先，從分辨力的角度說，增高頻率，可以改善分辨力。頻率越高，波長越短，則波束的指向性越好（近場距離大，而發散角小），橫向和縱向分辨力都能提高。其次，從穿透深度的角度來看，工作頻率越高，則衰減成正比地增加，必然使探測深度減小。若6/2要2/2023

求較大的穿透深度，醫學超聲就儀器原得理講義取較低的工作頻率。121因此，在設計中不得不在工作深度與頻率之間取合理的折衷。比如眼科應用中，所要求深度小，可以用高頻率以提高分辨力，一般用10MHz。而

要穿透較大深度（如腹腔）時，則只能取較低工作頻率。通用B型超聲診斷儀的工作頻率一般在

3.5MHz，有些診斷儀配有多種不同頻率的的需要。6/2探2/2023

頭以滿足不同檢醫查學超聲儀深器原理講度義122常用超聲診斷儀的超聲頻率；動態范圍分辨率(波長mm)頻率(MHz)10dB1.520dB2.530dB3.010.253.754.52.50.91.51.850.450.750.910學0.2750.3750.45作用距離（穿透深度）指儀器發射的超聲波束可以穿透并能顯示出回聲圖像的被測介質深度。超聲醫學成像系統的作用距離，通常要滿足處于相當深度上的各種器官的成像需要，如腹部成像就需要有20cm的工作距離，而用于眼球的深度為

10cm。影響作用距離的主要因素是脈沖信號在傳播途中的衰減，這是由于組織的吸收、反射、折射、散射等原因引起的。6/22/2023

醫學超聲儀器原理講義

124要提高儀器的探測深度，有三個方面的途徑。

降低工作頻率。但降低工作頻率，則分辨力也隨之降低，這是一個限制。

提高接收機的靈敏度和擴大動態范圍，使能接收較遠距離的微弱的反射信號，但這要受到換能器噪聲的限制，信噪比極限對診斷超聲的最大穿透深度上的限制為300個波長左右。

加大發射功率，使遠距離的微小聲阻抗差