【医药行业标准(YY)】 医用超声测量水听器特性和校准

3CS11.040.50
中华人民共和国医药行业标准
YY/T01632005
代替YY/T16—1094
医用超声测量水听器特性和校准Characteristica and alibralion of hydrophones for nmedical ultrasonic ficids2005-12-07 发布
国家食品药品监督管理局
2006-12-01实施
本标准的附求A是寅料性附求。
本标准主国家食品的品监督管片据出，本标准山全国医用超由设备标准化分技术委员会叫口本标准由上海交证大学、国激式汉医用超声被仪器质量监督检测中心负责起革本标准主些起草人：寿文德，世海、奥欣、德态。YY/T0163-2005
1范围
医用超声测盘水听器特性和校准YY/T 0153--2005
本标准混定厂C.5MIIz~10MT1频率范围内，采用压电传感元件测量民用超声没备在水中产牛的脉冲的或当续波焰声肠的水听群的术谱和定义、产品分炎、要求和校准力法。本标准适用的永听器是种已知灵敏座具有高频宽数带赖率响应的水卜声接收能。它由国片形的压电传感元，声学结构件、外壳，电缆和插头组成。有新形和薄膜形两种主要结构形式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系款。凡是注日期的小旧文件.其随后所有的能改单（不包括的内容）或能订版与不用于本标准，然而，鼓所根据本标准达成协议的各方证究否可使用这些文牛的最新版本，儿不性口期的引用文件其最新版本适用了本标难。GB/T3947户学名词未语
3术语定义及符号
3.1术语和定义
G比/工3947确立的以及下列术活和定义适用于本标准，3. 1. 1
中心aconstlc centre
换能器上战接近换懂器的点，从证离换觉器的空川点处叫以观察到换能器是从该点发射呈现出发敏状态的球波。
水听器ydrophone
对水的声估号发生响应升产牛指应的电信号的·种换能器。注，月一耐量高预知声场的水听器通满由一人四盘的后心元件作为次单元性，整安装车一个针状案头的顾端或成为握第的望料菌邯分而均成的，灵教元件通肾径小下1，小标中所的“水听器”：调，指上过河弹设型求鼠元件的水所端，列于大换能器作水听翌用时，则你为接收器”。3.1.3
可逆换能reversihletransdpcer一个既可月作水听器心可用作发射器的换能，后当卡神将电信号转换为声信号的装查3.1.4
互号换能帽reciprocltytrangducer线性，无源，可读并满足上易原圳的变能器。3. 1. 5
水听器牙路电压ope-circuilollageatahydrnphnae无电流通过状恋一水听器的电带西现的电压，号：tr
单位：V
YYT0163—2005
水听器自由场（电压》灵敏度「ree-Teldseasitivilyofahydriphone水听器输出端开路出正，声场中引人水听器前有在于水听器的声中心位骨处的米挑动的声长的比低.
符号：M
1：自由始电正风款度处对不V面行旅言的。水折器相对平面效传操的为内，输端和期率战应指明，注？：自由场电业教度前/3\级“来示，单位为分贝，B，自由场电灵实异由场电压灵境与其基准值之比值以0为形的数乘以20，谢月准低企来中为【VFg3.1.7
发射器的发送电流响应transmlttlngrespomselocurrentofprnjer.tar在其一指定率下，在发射器的无干涉效应的声场中的偕定菜一点处（或茶·面上)产波的市压或该面.上的平均声压）与流过发利器电猫的由流的比俏.号:S
单京：Pa/A
互易常散rermroxilycoertickeut，reeiprveityecmutant活足电声立易成理的电产换能器，其豆品常数为用作水听器作的自由场：电点）灵敏度M与用作发射器时的发券电流响应S的比值。企发送的声波近似为平面被的情说下，互易常数近似为2A/，你为平固波互易常数、中A为换能器的有效面积为传声将质的密要，为媒质中考产速。符号：
单位：W/Pa\
注：半向额五款常效随川下面该传期，恒本标准所速的校谨与法中，真正的平面减井木实现，为比提出了一对声协信高面改点件作山停正的好正系数，3. 1. 9
水听器的指向性应directlonalrsponseofahydraphone在指定颁率下在通对水所器的出中心的指定平血内。水听器响应作为人射声早面波的传播方间前-一个函数的措述，用图载示。
电缆端漏电阻cd-of-cableleakagereslstanco水听器电缴未前的中始所瓶妇的中压与常过流端的直流也流的出位，符ER：
单夜：
3. 2符号表
换能的
求器的有效监检.TL：
辅助换能器的有效半径，m：
必须用亲城少孝考电压使之等干小的因；必筑币文减少态考电用心傅之等于电小，的内数；为坚动一个流过阻抗R的心范等下，而用以减少参考自压以…的国数：水空的声连扣s；
水所器与反射举的距离，
痛册换能器与反射器间距，m:
4产品分类
最大测量频本，Iz
单独用辅助换能器况下，对活乐损尖的修正内数：使月箱助换能器和水所器情况下.对衍射损失的惨正因数只有在草些测量茶件下川应用的把，和结合起来的整正因数，流过箱助换能器的电流：4
末过在辅助据能端处叉人频路的良次：A：百易举敏，w/Pa\
半血波互易带数1,3A/c.W/P，
为得到新助接服器药升降电压的接正因效：为得到本听端的升路电乐的修下固数；水驴的自由场（）灵敏度，/
YY/10163—2G05
在假定注想半面测量条件下.水听器的表观白出（电压）灵座，/P近场-
市正，Par
期换能器时a
等于精密衰诚端的特步阳筑的标准负获阴抗，：水听器小就灭端的满电阻，疗，在友乐器与水的界而上的产压（妈质)反射系数；从确助控能器水听器的—化离=（+/：助换能器发时电流响应.P/A
在低定理想的平面波测量条件下，辅动换器的表观发送心流响应,Pa/A水原器的开路电片，V：
辅斯换能器范开路电压.，
参专自未，V：
换能器辐射面的据速.
沿疫能微能产的距离，m：
本中声频度衰减系数.Np/m
水中的波风四：
水的密虚，kg/m。
月于标准化测盘日药的水听器，分火针形型)和涉膜形(M)两类按照其土要应同规定分为A经H级：
3级水所器：为口校注的精密水听器，满足10MIT以内频分量的凝场特性的定或化测鼠要求，它们底能测冠工让何卢场条下在一点处约眠声。这种声场杀件多半以在人客数些型的良用超声换能器的求风变量近区处认案别】[纳水听器，力普酒范测品水所器，仅用于相对测母的而不是定的划量时，例划测量本场的心间特性。
5要求
5.1灵敏座
5.1.1是敏度级
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5.1.1.12型水听器
A级与B级二者的自中杨（电正》灭做度应足以用高于6B的信吸比对×1P压逆行。
5. 1,1.2M 型水听器
A统与B缴二者品自由场（跑压）灵敏度应足以月高于6dB的信操声比对3×10\1a声出进行谢量.
5.1.2缓性度
A级级二者-要求在3×10°Pa7型或3×10°TM型>至×10P:的动态范面内本听器的输出电压应在三10%的穿限内对自出声也尽较性的，在对照自出场声非的输出电儿的曲线图上，通常以原点至3又+P对应的电压值的克线作为理论拟合点线，在这动态池巨内的实际测得俏与拟合线之差不庭大于上地。
5.1.3频壶响由
在U.5MH2~-1JMIIz额率范国内，要差率少3.5个倍叔程的汁明赖带内，自出血灵教度短刘4效在土2穿限内为节效，刘H载在容限二4正内为带效，在标阅的钢带内，对不连续的积率的灵嫩底数据，相舒频率间陷内或缴度变化小丁二1.：5.1,4温壁稳定性
在16℃～3℃温废间，A缓水听器的灵效爱愉离23时值不序人=1在2C4℃时，灵墩贷级离3℃时的值不大」士？1。5.1.5时间赖走快
A级尽听器在年时间内，灵度效变化本人+十2，因此在不长十1年的时间内水听器应至复校窄：
5.2措间性
5. 2. 1 5 dH 波束案度
在作频率3.5MHz处，在对进大效虚间的两个相重直的内，谢得的两个6指向性可第的平均值：
别m的敏度件的水所猫：2型0\M显-：对.mm的灵效度元件的水听器，之燃8-4℃M型10°5.2.2轴偏差
地大录度力向和几何之间的储差心”5.3电特性
5.3.1应龄出在16℃~4七之间药某温度处灵航元性电穿量的计算间，5.3.2、应轮出电纳长更1.m时电缆木端的电容。5.3.3月统头带的漏电虚k
5.3.4水听器可作发声器用时.应格出最大的激谢电压与占空比卫。5.4机摄和坏境方面
5.4.1应给灵敏材料类型，
5.4.2应等出及载元件和水听器的上要尺寸，5.4.3已安要好的水听器的本厚性共瓶数率了25.4.4应给出外露材粒的类型。
5.4.5应治出不相资构需的限制
5.4.6应路出机应力方血的限制
6校准方法
6.1双换能器互易法校准原理wwW.bzxz.Net
YY/I0163—2005
本标准推荐用双换能器方达来校准标准水听露，水所器是在一个辅助换能器的口知场中校准的该产场预先用自互易法定量标定，在自易校证中，使用单一频率的正验波作（孩发音）信专，得利的校准数据仅与一个版率相关，因此，必须率点地获得一个完全的韧响曲线。6.1.1用自互翻法测定精助换能器的发送电流响应首先用个平面的立易换能器【与之相关的管量使用下标号：注明作为辅动换能进行日以校准，
如图1所示，测益电流1.和调整辅助换能器的方向，使米自反射器R反射的第一被信号电卡：达到最人伯，测定设单起子面波测量条件下它的表观发送电流润应，按式（1>计再5：：St = h:
式中,
新\—辅助恢能器了发射的平而技声原.Ia；J.
平面波五象院数，Wra
纳助换能器1衣面的有效面乳：m传产媒质<水）的出底.kg/：
传由媒质（水）中的产速，ms.
蒂发产件
F配州法
国1互易法测量示惠图
6.1.2用代换法得致自由场电压费教度:
移长反剂器，北待检催的水听器H经没在辅的换能署丁的已知声场中，谢定它的开略输出电压心。则假设师想平面波氧条件下药太观自旧场电压灵教度由式(2)给山：M:=
式中M....新见.2,
E.1.3对非平面波件的静正
考感到换能器的衍射和吸收，以及反射器的卢压反射察数一等的影响，采用签止系没K，对校准结采划以修正。则水听器的口由场压良举度M,修正系数KH式(3)和式(4)计算M =M'K
R -VrGir eedtG)
YYT0163—2005
武Mkar.见3.2.
6.2试验仪器，设备及其要求
6. 2. 1 总的测量装量和条件
图2示山实示的相关测量电筛。在穿发音号发生能的做所下：辅助换能T辆射含有10-~20个周期的重望止弦浓“群“到个水模中，在水情中它变一持厅不销钢反射幕长反射。换能器周整到伸卢求轴垂于反射器半面在第二步水听器校性时，去反射器，菌整水听器位胃与产心，使它的量人灵教度方间与所换能器的声束轴处于户学共轴状态。欣院网略
募发音
学牛程
6. 2. 2测量仪器
6. 2. 2. 1 辫发音信号发生器
款电阻
电车瓶
由2测量电路
1件项率：0.5MIIz-10Mz进续可调。最大输H度：Umx>30V(50)-fMIz。Ua..>20 V (50 0),7 MH-sf: .10 MIIx.每个被含有正弦被个数：12--20（调为18个）出妈度变化范周：L/Lm~2逆统可调,频率计时基额率10MH稳定度优1士16. 2. 2. 2 精需高感骼物出血抗 R. =50 或 75 ;护度 0. : dB,想率范的,0~3) MHz,6.2.2.3通月示装器.频用至2MHx.摘人阻热1M0//a0pF。6,2.2.4标准无感出阻R。履差三：%。G.7.3糖助换能器的要求
6.2.3.1虚右一个直径大于所便用的额率的水中声派长的10信的阅形平而读能元件，猫助能器对水听器蓝直稳之比大于E。
6.2.3.2尽备易性。辅助将能器与5一换能器组成的发时换能器接收换优器排列对时.刷足其正向的换能器转科阻抗（接收器的开跨输山单压对发射需的前人中流的比值），和逆向的换器转侈阻抗（将发射器拖收器的作用五换而不改变其位置）。防若柜差不应大于士1%。8.2.3.3换能器将有整半径，应在换能元件实际半轻的95%102%之间.谢定小的方法参见附乘 A、
6,2,4反射器
YY/T Q163--20D5
应射器用：人可以案谢整个超声定的有尺郁大的直格（只倍\的不额判医录格成，其孕逻应使其区而第一反射滋不与直接从前表面的反射波相干涉。的表面平到1nm，表面龙拍度优丁士：6. 2. 5试验冰情
试验求格应足谢大，足以渠证换能器下与水听器H（+)：摘座利术面位商并换造器与水所器“个足够的距再Z，Z，·为是低频率正弦被\群”冰宽。
校准时应伙用新幕恼的或除气水。每隔18要换水一次。水的陷气方达是暨于减k到20001a的空气中成熟到达1h：
G.2.6调垂机构
换能能，水听器式反射器应安表在像定的，刷性的单可作适当词性的机构上，水听器和换能器间定位精度这到士0,]mm，烧它，的声中心的独立的定而调整精度为二,0\6.3试验程序
6.3.1按图所示安择仪器设备，调整了与R之间的距高4.使其满足1, 5. 2/a
6.3.2联动开关1于ts位笠.开关R置于[,位胃，T关置于［的位置。调整T的方位便从反器来得第-回被达到最大，通过改变联动开关A的位置，使R。两漏的参考几乙利交替显示在示被上，两性摘密衰减器的高诚量，使“者相等。由减器的违数按式（5）叫求得比值1am = ti/flnr = 10 de
式中.,U.,.见3.3
6.3.3开关心置于位置，通过改变动五关4.使1：信少与流经R，的流1=m/R。情与必替显示在示波媒[.。调性摘密衰减器的高减量，使者相等、由我减戏读数4：核式（6>叫求得比值： =
式中a,I.见3.2。
6.3.4称去反射器，调餐辅助换能器丁与水所器H之间的距离（山十山).使之满足：1S(dIda/al3带x=
6.3.5联动元关置于te位置，开关H查下1位置，下关胃了了位骨，风低一者的横向位置和方位，使二者处于声学公轴状态，此时水听器的输出达到盘大值，改收动并关A的位贷，使信号与告号交营显示在示被线上，调整精害衰减据，使二者柜学，出减警的议数，可接式（浆得比值w：
式中 tu,1.e见 3, 2.
2, -- [JI6-,
G.3.6联动胃于t位置JF关C置于！你·反友闭合开关（路）和开所开关K（万路）他工岩寸与，信号轮流地出现在示波器上，训整精整章成器，他二者相等。由放质器的流数6，可接式(H)求得比值点：
t = 11/J, = 19-0.05-
6.4试险筛果的计算
水听器表观自出额电压美体度M\和储主系数K可接式(u)和式(I)计算；W
R：an
YY/0163—2005
在满足
1. 5 - 2d1/a* 2 3
1.5 (d, I d)n/ai 3
的系性下，止系数K可接或（11>简化：K= 0.942G
式中：心，义办归化距邮的函数。用于做止因超声完化播过程中发生衔时效庭，而不是限平面波所引起按收信号的改变。这些效您表示实际系统以在，的推导宁促定平面裁亲件的偏差，了G可吞作至易常数，图了中示出作为：的晒数的门。供的面线：其中般该,则2—。
期征纯将约除气水中的声压幅度度减系数。，在23℃时按式121计算：n*.- 2. 2 × 10 1* f Np/1n
式中，
一频率，[Tz
由三水听券约电负载规定为1MD/0PF，在校准与使月时都相同.所以取：6.5拉准的不确定魔
本标准推荐的方法和商化的修正因效提供—个在9.5MH--]0MHz频带内校准水听器的方法，其电正灵做度级的禁台不确定度小十十1.B，本技术能快得的测尽中的院计学不确实鸟比11.5dB小得多
附票A
“资料性附录?
辅助换崩题的有效半径的估计
YY/T0163--2005
捐胶换能器的有效平径\是根据负能器工作在连续战承件，其声束轴上的声压幅宽随所离变化曲民，与抑想活塞声源的声场的比较来们以弱定的，便用一个灵微光们直径至少小于辅助换能器方径的1倍的我按准水明器，存助换能器的齐发音声场的声轴上、布感换能能1.5Z.至3Z。的范湖选取元（6)个位誉，减定么，处水所器产生的信号用压研度，2，为换能群声轴上高换能器衣而量运的声最大值位置的矩离：
Y,(2,) =n',
Y,(z,) --20ingL2Ain:
(+)1r
X.(2.) -r.(zu) - r.(z.) --
选攻不同的值，代人上式计算X（Z，立到满足X），时，所代人的但.取为葡换陷器的有签率径。
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