【YY医药标准】 超声多普勒换能器技术要求和试验方法

ICS11.040.50
中华人民共和国医药行业标准
YY/T0111—2005
代替YY/T0111—1993
20060429
超声多普勒换能器技术要求和试验方法Technical requirements and test methods for ultrasonic Doppler transducer2005-12-07发布
国家食品药品监督管理局
2006-12-01实施
YY/T0111-2005
本标准在YY/T0111一1993的基础上扩大了换能器的规格和频率范围，并补充了测试中的处理办本标准由国家食品药品监督管理局提出本标准由中国科学院武汉物理与数学研究所、国家武汉医用超声波仪器质量监督检测中心起草。本标准主要起草人：张德俊、程建政、王志俭、忙安石、白德念。本标准所代替的历次版本发布情况为：YY/T0111—1993。
1范围
超声多普勒换能器技术要求和试验方法本标准规定了超声多普勒换能器的产品分类、要求及试验方法。YY/T0111—2005
本标准适用于医用超声多普勒胎儿诊断及监护设备所配用的压电型超声多普勒换能器，其有效工作面积（包括发射和接收）的半径为3mm～30mm，超声工作频率范围为0.8MHz～8.0MHz。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。YY/T91089—1999单元脉冲-回波超声换能器—般技术要求和测量方法3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。3.1
相对带宽relativebandwidth
由发、收晶片组成的多普勒换能器的频响曲线中，最大响应频率f。两侧下降6dB处所对应的高低两频率fh和fL之差，与f。的比值，即（f一fL)/f.符号：BW.
用%表示。
相对灵敏度relativesensitivity在指定的固态表面反射下，接收晶片上输出信号电压V，与施加于发射晶片上的输人信号电压V之比的分贝数，即20lg(V./V,)。符号：Mu
单位：分贝，dB
发，收信号串混cross talk betweentransmitterand receiver被测换能器空载时，接收晶片上输出信号电压V与施加于发射晶片上的输入信号电压V.之比的分贝数。
符号：M，即20Ig(V/V.)
单位：分贝，dB
Ecombined directional characteristic复合指向性
由发、收晶片组成的多普勒换能器的发、收合成指向性，它相当于发、收指向性函数的乘积。3.5
复合指向性的主束宽major beam width of combined directional characteristic在包括声轴的指定平面内，在给定的测量距离上测得的声束横断面曲线中，声轴两侧比轴上最大声压低6dB(对单元式换能器）或18.dB(对多元式换能器）处的两点距离。1
YY/T0111—2005
符号：d-6dBsd-18d
单位：毫米，mm
复合指向性的旁辩级sidelobelevelofcombineddirectionalcharacteristic在复合指向性图案中，第一旁瓣（次极大)与主瓣幅值比的分贝数。符号：Rms
单位：分贝，dB
4产品分类
4.1按多普勒换能器工作方式可分为连续波和脉冲波两种。4.2在连续波和脉冲波两种形式中，按探头的结构特征，又可分为单元式（包括单晶片分隔电极和双晶片分离式)与多元式(梅花形)二种。4.3在换能器壳体上应具有清晰和持久的标志，以表示出其工作方式、结构形式、标称频率等，标志由下列三部分组成，并按下列顺序排列：O0
标称频率：以MHz为单位的二位数结构形式：D一单元式，M一多元式（梅花式）工作方式：C一连续波，P一脉冲波示例：工作方式为连续波的梅花形3.5MHz换能器，其标志为“CM3.5”5要求
5.1本标准规定的超声多普勒换能器的主要性能指标见表1。表1主要性能指标要求
性能指标
f。与标称频率的偏差
相对带宽
相对灵敏度
发、收信号串混
复合指向性
的主瓣束宽
复合指向性的旁瓣级
电阻抗(或导纳)偏差
d-18 d
AZ(或AY)
连续波探头
单元式
5.2:对换能器的一般技术要求按YY/T91089--1999中有关条款执行。测试条件
除仪器设备外，测试条件均按YY/T91089—1999中有关条款执行。6.1
6.2本标准规定的主要仪器设备及要求见表2。2
多元式
脉冲波探头
单元式
多元式
试验方法
测量仪器设备名称
猝发音信号发生器
双踪示波器
数字频率计
高频衰减器
频谱分析仪
脉冲信号发生器
选通电路
宽带放大器
消声水槽
机械调整机构
固态反射体
反射球靶
表2主要仪器设备及要求
主要技术要求
YY/T0111—2005wwW.bzxz.Net
脉冲填冲频率，不窄于0.5MHz～10MHz，连续可调正弦波周数：12~20
重复频率：50Hz~1.5kHz，连续可调输出幅度：1V~20V，连续可调
输出阻抗：50Q
频率响应：不低于50MHz
灵敏度：优于5mV/div
时基精度：优于土5%
输人阻抗：>1MQ
频率范围：0.1MHz~50MHz
测量相对误差：<0.1%
频率范围：不窄于0.1MHz~20MHz输人输出阻抗：50m
最大衰减量：>60dB
最小衰减间隔：0.1dB
插人损耗：<0.15dB
频率范围：不窄于0.1MHz~30MHz滤波器带宽：5Hz~50kHz（-3dB，连续或分档可调）带宽精度：土20%（3dB带宽）
重复频率0.1kHz~2kHz，连续或分档可调前沿上升时间：<30ns
脉冲持续时间：0.05μs~0.1μs输出幅度：>50V
输出阻抗：50Q
选通门宽度：0.5μs~100μs（连续可调）延迟范围：0.1Ms200μs（连续可调）最大输出电压：1V
选通门外信号衰减：40dB
通频带：0.1MHz~20MHz
增益：0dB～40dB(连续或分档可调）水面及内壁布放吸声材料，满足自由场条件，具体要求参照YY/T91089—1999实行
能方便地安装各种被测换能器，并使其沿X.Y、Z方向连续移动，移动范围不小于20cm，精度土0.2mm，探头角度调节精度土0.2°按YY/T91089—1999有关条款执行不锈钢球，直径3mm~4mm，球的后方用细杆支撑或配有倒向反射锥体，以保证不产生附加反射
7.1f与标称频率的偏差及相对带宽的测量7.1.1辩发音法
测量步骤如下：
YY/T0111—2005
按图1连接各仪器设备；
b）将被测换能器与固态反射体共轴放置，并使固态反射体的反射面位于距被测换能器工作表面距离为Z。的位置，Z。由式(1)计算：ZoR/A
式中：
在换能器标称频率下水中声波的波长，单位为米（m）；（1）
R一一对单元式换能器，为有效工作面的半径，对多元式换能器，为其中最大晶片的有效工作面的半径，单位为米（m）。
按操作程序开启各仪器，先将辩发音信号调至换能器标称频率；c)
调节被测换能器角度，使示波器上显示的第一次回波幅度最大；将猝发音信号电压调至某一适当值，并保持恒定：调节猝发音信号的频率，使示波器上显示的第一次回波幅度最大，此时由数字频率计上直接读出的频率值即为换能器的最大响应频率f。g）在保证猝发音信号恒定的条件下，继续调节猝发音信号频率并配合使用高频衰减器，测得比f。时回波幅值下降6dB的高低两频率f和fL的值；h)
由式(2)和式(3)分别计算标称频率F与最大响应频率。的偏差△f及相对带宽BW，即Af(%)=[(f,-f)/f,×100
BW.(%)=［(fh-f)/fJX100
注：在执行7.1.1.g）的过程中，若被测换能器频带较宽或有效工作面积较大，在调节猝发音信号频率时，可能出现因声场相干而引起的快速起伏现象。此时可取相邻极大极小的平均值，作为该频率处的回波幅值。葬发音信号发生器
双踪示波器
数字频率计
机械调节装置
消声水槽
固态反射体
高频衰减器
被测换能器
88888888888888888888888888888888888888888888图1
7.1.2频谱分析法
测量步骤如下：
a）按图2连接各仪器设备；
猝发音法测试原理图
按照7.1.1步骤b)放置好被测换能器与固态反射体；b）
c）按操作程序开启各仪器；
调节脉冲信号发生器的频率，使示波器上显示的第一次回波幅度最大；e)
YY/T0111—2005
调整选通门信号的位置和宽度，使第一次回波刚好全部框入选通门，又避免其他杂波进人选通门；
在频谱仪的显示屏上直接读出该换能器频谱曲线的最大响应频率f同时分别读出位于f，两f
侧且比f.处曲线峰值低6dB的两个频率f和fL的值：g）由式(2)和式(3)分别计算标称频率于与最大响应频率f。的偏差及相对带宽。注：也可用带有频谱分析（FFT)功能的存贮示波器代替频谱仪。若存贮示波器无频谱分析功能，可将其输出数据传人微机，用频谱分析软件获得其频谱曲线。脉冲信号发生器
消声水槽
88-88:8-8
机械调节装置
88888888888888888888828
固态反射体
宽带散大器
被测换能器
888889888888
8988888
图2频谱分析法测试原理图
7.2相对灵敏度及发、收信号串混的测量7.2.1按图1连接各仪器设备。
7.2.2执行7.1.1猝发音法的测量步骤a)至f)。频谱分析仪
示波器
7.2.3在双踪示波器屏幕上分别读出施加于发射晶片上的信号电压V.和接收晶片上的信号电压V7.2.4将被测换能器拿出水槽，置于空气中并将其工作面擦干，使其处于无声负载状态，测出此时施加于发射晶片上的信号电压V和接收晶片上的信号电压V。7.2.5按式（4）和式（5），分别计算相对灵敏度M.及发、收信号串混M。。M.=20lg(V./V.)
M= 20lg(V./V.)
7.3·复合指向性主瓣束宽及旁辨级的测量7.3.1按图3连接各仪器设备。
（4）
（5）
7.3.2将反射球靶放置在被测换能器的声轴上，并使球靶距被测换能器工作表面距离为按式(1)确定的Zo。
7.3.3按操作程序开启各仪器。
7.3.4适当选择脉冲信号的电压值，并保持输出恒定，调整选通门，使来自球靶的第一次回波脉冲刚好全部框入选通门，细调换能器角度，使接收回波达最大值。7.3.5按图4a)和图4b)所示的参考方向，将被测换能器分别沿XX'和YY方向移动，调节高频衰减器，在声轴两侧分别测出比轴上最大信号下降6dB(对单元换能器）或18dB（对梅花换能器）的两点位5
YY/T0111—2005
一旁瓣，并测出其与轴上最大信号相差置，其间距离即为主瓣束宽，然后继续向外移动，分别找出两侧第一的分贝数，即为其旁瓣级。
脉冲信号发生器
机械调节装置
消声水槽
a）单元式
宽带放大器
被测换能器
换能器波束特性测量原理图
双踪示波器
高频衰减器
b）多元式
图4测量换能器波束特性的参考方位示意图7.4电阻抗（或导纳）偏差的测量7.4.1测量步骤按YY/T91089—1999中5.7执行，但须注意，测量频率为F，换能器的连接端为发射晶片。
7.4.2根据对换能器发射晶片一端输人电阻抗Z。（或导纳Y。）的测量结果及产品标称电阻抗Z(或标称电导纳Y)，按式(6)计算电阻抗偏差△Z(△Y的计算与其相同），即AZ(%)=［(Z-Z)/ZJX100
（6）
YY/T0111-2005
中华人民共和国医药
行业标准
超声多普勒换能器技术要求和试验方法YY/T0111--2005
中国标准出版社出版发行
北京复兴门外三里河北街16号
邮政编码：100045
网址bzcbs.com
电话：6852394668517548
中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销
开本880×12301/16
印张0.75字数13千字
2006年2月第一版
2006年2月第一次印刷
书号：155066·2-16672定价10.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究
举报电话：(010)68533533
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。