超聲基礎知識演講人：日期：目錄超聲概述超聲換能器及工作原理超聲波傳播特性分析超聲檢測方法及技術要點超聲信號處理與顯示技術超聲檢測安全與防護措施01超聲概述超聲定義超聲是振動頻率高于20kHz的機械波，具有方向性好、穿透能力強、能量密度高等特點。超聲原理基于壓電效應和逆壓電效應，通過電信號與機械振動相互轉換，實現能量的傳遞和接收。超聲定義與原理現代應用現代超聲技術已經廣泛應用于醫學、工業、軍事、交通等多個領域，成為現代科技發展的重要支撐。早期研究超聲的研究始于19世紀末，當時主要關注其物理特性和在醫學上的應用。技術突破20世紀中期，隨著材料科學、電子技術和信號處理技術的快速發展，超聲技術取得突破性進展，開始應用于工業檢測、醫療診斷等領域。超聲發展歷程如醫學影像診斷（如B超）、治療（如超聲碎石、超聲治療等）以及生物醫學研究等方面。醫學領域如無損檢測、材料加工、清洗、焊接、測量等方面，特別是在超聲電機、超聲傳感器等方面取得重要進展。工業領域如海洋探測、水下通信、環境監測、交通管理等方面，超聲技術也發揮著重要作用。其他領域超聲應用領域02超聲換能器及工作原理利用壓電效應實現電能與機械能（聲能）的相互轉換，常見材料為壓電陶瓷。壓電換能器換能器種類與結構利用磁致伸縮效應，將電磁能轉化為機械能（聲能），常見材料為鎳、鐵等磁性材料。磁致伸縮換能器利用電場力作用，使膜片振動產生聲音，但轉換效率較低。靜電換能器當某些電介質在沿一定方向上受到外力作用而變形時，其內部會產生極化現象，同時在它的兩個相對表面上出現正負相反的電荷。當外力去掉后，它又會恢復到不帶電的狀態。壓電效應對晶體施加交變電場引起晶體機械變形的現象。當在電介質的極化方向施加電場時，這些電介質就在一定方向上產生機械變形或機械壓力，當外加電場撤去時，這些變形或應力也隨之消失。逆壓電效應壓電效應及逆壓電效應轉換效率衡量換能器將一種能量轉換為另一種能量的能力，通常用百分比表示。頻率響應描述換能器在不同頻率下的性能特點，包括靈敏度、帶寬等。指向性描述換能器發射或接收聲波的方向性，通常用波束寬度表示。阻抗匹配換能器與傳輸介質之間的阻抗匹配程度，影響能量傳輸效率。換能器性能指標評價方法03超聲波傳播特性分析聲波在不同介質中傳播速度不同聲波在固體中傳播速度最快，液體中次之，氣體中最慢。聲波傳播方向與介質質點振動方向一致聲波是縱波，傳播時介質質點振動方向與聲波傳播方向一致。聲波在介質中傳播具有衰減性隨著傳播距離增加，聲波能量逐漸減弱。聲波在介質中傳播規律衰減超聲波在傳播過程中，由于介質吸收、散射等原因，能量逐漸減弱。散射超聲波遇到小于其波長的障礙物或顆粒時，會發生散射現象，導致傳播方向改變。衍射超聲波遇到障礙物或孔洞時，能夠繞過障礙物或穿過孔洞繼續傳播。超聲波衰減、散射和衍射現象界面處反射、折射和波型轉換波型轉換超聲波在傳播過程中，縱波與橫波之間可以相互轉換，稱為波型轉換。折射超聲波從一種介質進入另一種介質時，傳播方向會發生改變，稱為折射現象。反射超聲波遇到介質界面時，會發生反射現象，反射波與入射波在界面處遵循反射定律。04超聲檢測方法及技術要點原理利用超聲波在介質中傳播時遇到異質界面會發生反射的特性，通過測量反射波的時間、強度等參數來檢測材料內部的缺陷。應用廣泛應用于金屬材料的探傷、測厚、定位等檢測。脈沖反射法原理及應用利用超聲波在介質中傳播時的穿透能力，通過測量穿透的超聲波能量來檢測材料的厚度或內部缺陷。原理適用于檢測厚度較大、衰減較小的材料，如大型鑄件、鋼板等。應用穿透法原理及應用共振法原理及應用應用共振法常用于測量材料的彈性模量、厚度等參數，對于檢測復合材料和膠接結構具有重要意義。原理利用超聲波在介質中傳播時與介質發生共振的特性，通過測量共振頻率、振幅等參數來檢測材料的厚度、彈性模量等參數。05超聲信號處理與顯示技術利用超聲探頭將超聲信號轉換為電信號，并進行初步放大和濾波。超聲信號獲取包括去噪、濾波、增益調節等，以提高信號質量和信噪比。信號預處理采用信號增強技術，如聲束形成、頻率復合等，提高超聲信號的穿透力和分辨率。超聲信號增強信號采集與預處理技術010203機器學習技術利用機器學習算法，如支持向量機、神經網絡等，對超聲信號進行智能識別。特征提取提取超聲信號中的特征信息，如回波強度、頻率、相位等，用于后續識別和分析。識別算法應用各種算法，如傅里葉變換、小波變換等，對提取的特征進行分類和識別。特征提取與識別方法數字化成像及后處理技術超聲圖像處理算法應用各種圖像處理算法，如圖像分割、形態學處理等，對超聲圖像進行深度分析和處理。圖像后處理對成像結果進行進一步處理，如圖像濾波、三維重建等，以提高圖像質量和診斷準確性。數字化成像將處理后的超聲信號轉換為數字圖像，并進行圖像優化處理，如圖像增強、邊緣檢測等。06超聲檢測安全與防護措施超聲波生物效應在一定強度和頻率范圍內，超聲波對生物體是安全的，超過安全閾值可能會產生損傷。超聲波安全閾值劑量與效應關系超聲波對生物體的影響程度與其劑量密切相關，劑量越高，潛在風險越大。超聲波在生物體內傳播時，會引起生物體組織和細胞的振動和微小位移，從而產生生物效應。超聲波對人體影響分析安全操作規范與注意事項遵循設備操作規程使用超聲設備時，應嚴格按照設備操作規程進行操作，避免誤操作導致的潛在風險。探頭使用與維護探頭是超聲設備的重要組成部分，需正確使用和維護，避免探頭受損或性能下降。被檢部位與探頭接觸確保被檢部位與探頭緊密接觸，以獲得準確的超聲圖像和數據。遵循安全操作規范操作人員應經過專業培訓，掌握正確的超聲檢測方法，遵循安全操作規范。操作人員防護操作人員應佩戴適當的防護設備，如手套、口罩、眼罩等，以減少超聲波對操作人員的潛在影響。防護措施及應急處理方案01被檢者防護對被檢者采取適當的防護措施，如遮擋非檢查部位，減少超聲波的暴露時間等。0