超声波十篇

超声波篇1

超声波电冰箱：公司研制的这种超声波制冷电冰箱，它的制冷系统是由超声波发生器、电磁和振动音圈膜盒组成，同时使用氨气压缩膨胀散热的方法制冷。这种冰箱的耗电量经普通电冰箱低三分之二，而且运行时噪声很低。

超声波洗衣机：日本夏普公司开发出了在洗衣机的进口部分安装超声波洗净元件、对较脏衣物进行部分洗涤的全自动洗衣机。它通过“比从前洗衣机高约100倍的洗净力”的超声波发生装置――“L型真空超声波元件”与衣物的脏处接触，在几秒钟内洗干净包括领子、袖口的污迹，如留在衣服上的圆珠笔油、口红、油渍等。该装置可以节约30％的洗涤剂、10％的时间和水。

超声波电子驱虫器：国外市场上有一种超声波驱虫器家电产品，它能对蟑螂、跳蚤、蚊蝇等害虫能进行有效的驱赶和抑制，是人类抑制害虫的理想工具。电子驱虫器产生的超声波能有效扰乱害虫的听觉和神经系统，使之不能忍受生活在有刺激声波的环境里而四处逃窜。而驱虫器的超声频率范围超出人类和家庭宠物的听觉范围，因而人类和宠物是听小见的。故对人类和宠物是无害的。

超声波环保清洗机：日本昴星团株式会社研制出新型超声波清洗机，它克服了传统的超声波清洗机清洗效果不理想的缺点。原来，放置在超声波清洗槽底部的超声波发生器产生的很多气泡不断上升，一个大气泡变成两个小气泡，最后炸开来。传统的超声波清洗原理就是通过超声波在液体介质中传播产生气泡，再通过气泡爆炸产生的力量来起剑清洗物体表面的效果。然而因为气泡里有空气存在，爆炸产生的力量有限，因此清洗效果不理想。新研制的超声波清洗机，使气泡成为真空的气穴，从而纠正了长期以来人们对超声波清洗技术的误解。该装置还用水代替了以前超声波清洗常用的氟里昂等有毒、有害介质，向环保的目标更迈进了一步。该机中的清洗力数字计测器，可随时计测超声波的音压和气穴冲击力。从而将清洗机调整到最佳状态。

超声波助语器：德国一家公司发明了一种超声波助语器，能帮助聋哑孩子学习说话。只要把超声波助语器放在患者的下巴颏儿上，超声波就能在荧光屏上显示出他们的舌头讲话的动作。另外，利用这种方法也能把别人说话的动作，通过放录像示范给聋哑人模仿学习。

超声波洗澡器：日本研制出一种不需要水的超声波洗澡器。它通过超声波振动，使人体皮肤的污垢和油腻物自动分离脱落。据许多用过该洗澡器的人称，这种超声波洗澡器既节省水且又舒服，并具有活血化瘀和消除疲劳的功效。

超声波照相机：美国市场上出现了―种利用超声波调焦距的新型照相机。使用这种照相机时只要按动一下按钮，瞬间便可发出超声波，在不到1／3的时间内即会自动调好焦距，拍摄后还能马上取出色彩鲜艳、图像清晰的照片。

超声波加湿器：目前，我国研制的超声波加湿器是市场上新的主导产品，其工作原理是利用换能器(也叫震荡片)将电能转化成机械能，产生170万次，秒的高频震荡，将水雾化成≤5μm的超微粒子，通过风动装置，将水雾扩散到空气中。从而达到均匀加湿空气的目的。

超声波篇2

两种波均有。

海豚可用两种频率发声：一种是频率超过200至300千赫的超声波，这些超声波用于获知水中的鱼饵或障碍物的存在；

另一种次声波：是人们在水中可听见的海豚发出的低频声音，用于同伴间的交流，属于海豚的“语言”。

海豚具有齿鲸类典型的形态学性状：纺锤形的身体；单个新月形的呼吸孔；头骨套叠，上颌骨向后扩展与额骨重叠；颅顶偏左的不对称；圆锥形或钉状的齿等。

（来源：文章屋网 ）

超声波篇3

关键词： 超声波辅助钎焊； 液态钎料； 固态母材； 填充金属

中图分类号： TG457.11

Abstract： The development of two kinds of ultrasonicassisted soldering technique is summarized at home and broad， including ultrasonic on the liquid solder and ultrasonic on the solid base method. The method and feature of ultrasonicassisted iron soldering /ultrasonicassisted precoated brazing/ ultrasonicassisted salt bath brazing/highfrequency laser modulation ultrasonicassisted soldering are introduced. The case about different materials brazed with filler metal by ultrasonicassisted on solid base metal is analyzed emphatically. The characteristic and performance of different ultrasonicassisted soldering method are analyzed， finally the prospect of ultrasonicassisted soldering technique is forecast.

Key words： ultrasonicassisted soldering； liquid solder； solid base metal； filler metal

0前言

超声波为频率大于20 kHz的声波。当超声波强度超过一定数值时，作为一种能量形式，它可以与传播介质相互作用，改变传播介质的状态、性质及结构，超声波的主要作用形式是声空化和声流效应[1]，利用超声波在液体钎料中的振荡，在液态钎料中产生空化现象，空化泡崩溃后所形成的冲击波，能够破坏母材表面的氧化膜，从而实现钎料与母材的润湿结合，即超声波辅助钎焊。

从上世纪70年代至今，超声波辅助钎焊因其具有可以在非真空的条件下不采用钎剂就可实现钎焊的优点，一直被广泛应用于各种结构件和电子元器件的连接中[2-6]。超声波钎焊最早应用于铝合金的钎焊，发明目的是为了实现在大气条件下无钎剂的钎焊。根据超声波的加载方式可以将其分为超声波激励液态钎料钎焊和超声波激励固态母材钎焊[7]。

本文主要概述了超声波激励液态钎料钎焊和超声波激励固态母材钎焊两种形式的研究进展，并对后续超声波钎焊的研究发展方向进行了展望。

1超声波激励液态钎料钎焊

1.1超声波电烙铁钎焊

超声波电烙铁是最早借助超声波的物理效应进行焊接的形式。在20世纪30年代就开始有学者对其进行研究。Edison Welding Institute （EWI）[8]对超声波电烙铁钎焊进行了研究，认为其钎焊原理是当超声波工具头插入液态钎料中时，在超声工具头前端会产生大量的空化气泡，而空化气泡向固液界面运动，其近固液界面处发生崩溃对材料的表面产生破坏作用，使得钎料与母材发生作用从而实现界面的结合。Noltingk等[9]研制出了超声烙铁设备，用于铝合金及其它轻合金金属表面镀锡，如图1所示。

1.2超声波预涂覆钎焊

1976年Wendt[10]申请了一项关于便携式超声波辅助钎焊设备的美国专利，其主要内容是将待焊管件表面超声镀覆上一层钎料金属，超声作用于管件上，管件另一侧浸入熔融的钎料之中，超声通过管件传入钎料产生空化效应从而破除管件表面的氧化膜。日本的Naka等[11-13]将SiC、A12O3陶瓷浸入超声波作用下的液态钎料池中，预涂覆一层金属钎料，所用钎料以Zn-Al、Zn-Al-Cu和Zn-Sn为主。然后在超声波辅助作用下实现了铜合金与SiC、A12O3陶瓷材料的钎焊连接，如图2所示。超声波对整个焊接过程的影响主要有：液态钎料与陶瓷界面处的气体借助超声波空化效应移除；液体束流冲击陶瓷表面；陶瓷表面与液体钎料之间存在一定的摩擦作用。正是上述这些影响才使得陶瓷与钎料在超声波的作用下实现有效结合。超声波作用时间对接头强度影响较大。图2超声波预涂覆A12O3/Cu钎焊

过程及钎焊接头示意图[13]

1.3超声波盐浴钎焊

1970～1980年间，在空调热交换器生产过程中为了节省成本，常常采用铝管代替铜管，但是常规钎焊时，不可避免地要使用钎剂，焊接后残留的钎剂难于清理，因此采用超声盐浴钎焊来代替常规钎焊，提高了生产效率和焊接接头的可靠性。焊接时将超声工具头作用于钎料池上，通过钎料池传递到熔融钎料中，同时在熔融钎料中产生空化效应，达到去除铝合金基体表面氧化膜的目的。Graff[14]将热交换器中U形弯管浸入超声池中进行超声波盐浴钎焊，Gunkel[5]指出，接头浸入钎料池中的深度、超声波时间、预热温度和钎料化学成分等对润湿结合均有影响。

1.4高频激光调制超声波钎焊

哈尔滨工业大学李明雨等[4]采用超声波频率的脉冲激光对钎料进行加热使其熔化，熔化后的液体钎料球受到高频的间断性加热时，其表面温度场发生交变震荡，而由于热胀冷缩的作用，钎料液滴表面温度的高频震荡影响产生高频的往复机械振动，该机械振动会以疏密波的形式传递进入钎料内部，并可在液滴内部产生空化效应，从而促进钎料与母材基板的润湿结合。该方法比较适用于电子行业中电路板封装的焊接。

2超声波激励固态母材钎焊

超声波激励固态母材钎焊是将超声波振动工具头直接作用待焊位置附近的工件表面，而不与液态钎料形成直接接触，超声波振动通过工件传递进入液态钎料，利用超声波效应使液态钎料在工件的表面上发生铺展润湿并与母材工件形成结合。

2.1大气环境下超声波激励固态母材钎焊

在大气环境下，利用超声波的去膜效应，国内外不少专家学者利用Sn基、Al基、Sn-Al、Sn-Zn等固态钎料实现了铝合金、铝基复合材料、钛合金、陶瓷、钛合金与铝合金、陶瓷与钛合金等材料的超声波钎焊。

Wielage等[15]采用超声波钎焊的方法连接了A12O3颗粒增强的铝基复合材料，选用Sn作为钎料，如图3所示，将钎料箔放置于母材间的水平缝隙中并加热至熔化，垂直于该缝隙面将超声波振动施加于母材上板，并在一定的压力下完成钎焊连接，作者认为空化效应和摩擦作用使得母材表面氧化膜去除，实现了钎料与母材的润湿结合。

Nagaoka等[16]采用如图4所示的超声波辅助钎焊装置，并采用Al基钎料实现了大气条件下Ti/Ti以及Ti/SS（不锈钢）的钎焊连接。Al基钎料为Al-2.5Mg-0.3Cr （ 质量分数，%），钎焊温度为670 ℃，超声波作用6 s即可实现完整无缺陷的接头。

在许志武[17]研究的复合材料表面氧化膜的去除机制（潜流辅助破除机制和直接破除机制）的基础上，赵维巍等[18]采用如图5方式进行了Al18B4O33/Al基复合材料的超声波辅助钎焊。发现在超声波作用下液态Zn-Al钎料能够快速地填充整个钎缝间隙，这是一种非润湿填缝行为，并认为间隙内外的声压差是导致液态钎料毛细填缝的主要驱动力；采用甘油-水混合物代替钎料时，铝合金表面被空化效应所破坏，深度可达300 nm，远超过氧化膜厚度，因此提出空化破膜为液态钎料溶解母材表层提供通道。

张洋等[19]采用超声波辅助毛细填缝和预置中间层两种钎焊方法实现了高体积分数55vol.%SiCp/A356复合材料的钎焊连接。发现与复合材料基体合金相比，液态Zn-A1钎料润湿复合材料表面SiC颗粒所需超声波作用时间相对较长，且Zn-Al与SiC陶瓷形成电子型结合界面。当适当提高焊接温度并施加超声波作用足够长时，钎料能够对复合材料基体形成大量溶解，使得SiC颗粒进入焊缝，从而形成了SiC颗粒增强的复合焊缝。

李远星等[20]采用Sn-Zn钎料实现了2024铝合金的超声波钎焊连接。发现与纯Sn相比，采用Sn-4Zn钎料的接头强度可提高4倍以上。采用纯Sn的接头断裂发生于界面处，而采用Sn-4Zn的接头断裂发生于钎缝内部。在Sn-4Zn/2024A1界面处存在一层非晶过渡层，强化了界面结合，而非晶层的形成被认为是超声波空化效应造成的。

马志鹏[21]采用直接超声波钎焊工艺和超声波预涂覆钎焊工艺实现了TC4钛合金和2A12铝合金以及55%SiCp/ZL101A铝基复合材料的非真空钎焊。钎焊前780 ℃TC4浸纯铝4 min后又在超声波作用下420 ℃浸钎料2 min。研究发现浸ZnAl钎料时界面处形成块状的TiAl3化合物；而当浸ZnA10.8Si时，界面处的TiAl3化合物转变为条状的Ti7A15Si12化合物。研究发现超声作用除了能够去除母材氧化膜，还提高了液态原子的扩散速率，并降低了化合物的反应温度和时间。

陈晓光[7]采用超声波钎焊工艺实现了SiC陶瓷和Ti-6A1-4V钛合金的钎焊，采用Al-12Si作为钎料，界面结合良好，但由于接头残余应力较大，SiC陶瓷内部发生开裂。通过将Sn、Zn、Mg等元素加入A1-12Si钎料中制备了A1-15.5Sn-9.5Si-4.5Zn-0.5Mg钎料，该钎料的凝固温度降低至186℃，但熔化温度仍高达561℃。采用该钎料超声波钎焊连接SiC和Ti-6A1-4V，界面均实现了良好结合，且未发生SiC陶瓷开裂现象。

魏晶慧[22]采用超声波钎焊工艺实现了 Fe36Ni合金与55%SiCp/A356复合材料异种材料的钎焊。当采用ZnA1Si作为钎料，合适工艺为Fe36Ni在下，铝基复合材料在上，超声加载在下板，最高接头剪切强度可达到114 MPa，断裂位置位于Fe36Ni合金侧界面。当采用Sn20Zn钎料时，Fe36Ni合金侧界面由自身连接时的FeZn化合物转变为Fe3A12（SiO4）3 ，并且在焊接温度300～360 ℃，超声作用1～3 s，保温时间0～60 min时，厚度和形貌不随工艺参数的变化而变化。剪切强度稳定在75 MPa，断裂位置位于Fe36Ni侧界面的SnZn钎料中。

2.2超声波辅助真空钎焊

以上的研究都是针对大气环境下超声波钎焊的研究，目前国内外对于真空环境下超声波辅助钎焊的研究较少，这主要是由于大气环境下利用超声空化作用就可以代替钎剂去除氧化膜，即可实现接头性能优良的超声波钎焊，通常无需抽真空，大大降低了制造成本。但大气环境下的超声波钎焊不能在钎焊之前保护已经清洁的表面，也不能降低钎料本身的表面张力，对于一些抗高温氧化能力较差的被焊母材和活性钎料，还有一些对性能要求较高的钎焊产品，在真空环境下进行超声波钎焊还是有必要的。宋晓国[23]等人采用了超声波辅助真空钎焊分别对2014铝合金和55%SiCp/A356复合材料进行搭接焊接，均实现了良好的界面结合，获得良好的接头强度。

3结束语

超声波钎焊由于其无需钎剂的性能，被广泛应用于电子元器件的焊接中。目前超声波钎焊的研究主要集中在对各种材料的焊接接头力学性能和微观组织的研究、氧化膜的破碎机理的研究，而在超声波对于钎料润湿影响、超声波钎焊机理的研究还不多，建议今后对于超声波钎焊研究的重点在于：①继续新型材料以及新型连接材料的超声波钎焊焊接工艺研究；②超声波钎焊机理研究：钎料的润湿及铺展动力学、超声波在焊件以及钎料中的传播机制。

参考文献

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[23]宋晓国.超声波辅助真空钎焊设备[P].中国，CN10339

4783A. 2013-11-20.

超声波篇4

【关键词】超声波测距；LCD12864；发射器；接收器；单片机

1.引言

随着科学技术的发展，超声波测距也越来越起到很大的作用。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如车辆上安装了超声波，给停车、避障提高了准确性，减少了交通事故的发生；如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。也可用于液位、井深、管道长度的测量等场合。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制并且在测量精度方面也能达到工业实用的要求

2.模块介绍

2.1 超声波测距模块介绍

超声波测距模块可以直接购买如图1所示的模块，其模块有4个引脚输出，Vcc供5V电源，TRIG为触发控制输入端，ECHO为回响信号输出端，GND为地线。

该超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，模块内部包含了超声波发射器，接收器与控制电路。使用时，只要根据时序图，用程序来实现数据采集及显示。

2.2 LCD12864显示模块介绍

液晶显示模块是128*64点阵的汉字图形型液晶显示模块，课显示汉字及图形，内置国标GB2312码简体中文字库（16*16点阵）、128个字符（8*16点阵）及64*256点阵显示（GDRAM）。可与CPU直接接口，提供并行与串行两种连接方式，但我们一般采用并行传输方式，和单片机的连接图如图3所示，具体使用可参考LCD12864的使用说明书，按照指令的要求去编写程序来实现实时显示。特别强调的是：

（1）当模块在接受指令前，先检查内部是否处于非忙碌状态，即读取BF标志，标志为0时，方可接受新的指令，可以专门用一个判断是否忙的函数来检测。程序模块如下：

（2）欲在某一个位置显示中文字符时，应先设定显示字符位置，即先设定显示地址，再写入中文字符编码。

（3）显示ASCII字符过程与显示中文字符过程相同。不过在显示连续字符时，只须设定一次显示地址，由模块自动对地址加1指向下一个字符位置，否则，显示的字符中将会有一个空ASCII字符位置。

（4）当字符编码为2字节时，应先写入高位字节，再写入低位字节。

汉字的显示坐标如表1所示，定义显示值时，在程序编写时要设置好。

具体实施时，只要给出两个参数，即可在相应位置显示，程序代码如下：其中y表示第几行，x表示起始行位置。

有了以上这些基本的简介后，我们就可以很容易根据LCD12864的说明书，分别写出写指令写函数等，然后把超声波测出的距离值实时代入给液晶显示函数，从而实时显示出超声波测出的前方障碍物的距离值。

3.超声波测距并显示的硬件设计

3.1 系统框架图（如图2所示）

3.2 单片机与超声波模块连接并显示的原理图

其原理图很简单，就是单片机的最小系统模块加常用的LCD12864显示模块，还有就是超声波测距模块的4个引脚，具体原理图如图3所示。

3.3 超声波测距的工作时序图

有了系统框图及原理图和超声波的工作时序图（如图4），我们就很容易利用单片机来实时测距并实时显示。以上时序图表明单片机在控制时只需要提供一个10uS以上的脉冲触发信号，该模块内部讲发出8个40Kz周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回波信号。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号的时间间隔可以计算得到距离。对于12864的显示原理及显示时序在此不再详述。

4.超声波测距原理及软件设计

超声波测距的基本原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。首先给TRIG端触发测距，给至少10uS的高电平信号，以此来触发内部的发射器产生40KHz的超声波，同时单片机不断检测是否有回波，当一检测到回波信号是高电平，马上启动定时，开始计时，同时开中断，通过ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。所以测量距离为：

测量距离=（时间*声速（340M/S））/2具体流程图如图5。

建议测量周期在60ms以上。计算是取出的值如何转换，首先把定时器的值取出合并，然后根据晶振值换算出距离公式，具体程序模块如下：

注意事项：

（1）在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。

（2）此模块不宜带电连接，若要带电连接，则先让模块的接地端接地。

（3）测距时，被测物体的面积不少于0.5平方米且平面尽量要求平整，否则影响测量结果。

（4）由于超声波有测量盲区的固有特性，因此，如果近距离测量时，当测量位置发生变化而接收到的数据不变时，说明进入了测量盲区。

（5）模块在测量远处物体时，如果没有测量数据返回，可能是超出测量范围，或是测量角度不对。可以适当调整测量角度。

5.结语

本设计软件采用模块化设计，硬件设计简单实用利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，所以超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现，在移动机器人小车上经常加个舵机，利用超声波测距就可以很容易实现超声波避障小车。超声波测距将会应用在越来越多的领域，也会带来更多的便利。

参考文献

[1]郭天祥.新概念51单片机C语言教程：入门、提高、开发、拓展全攻略[M].北京电子工业出版社，2009.

[2]孙贤安，等.基于51单片机的小车蔽障电路实现[J].电气技术与自动化，2006.

超声波篇5

功率超声波是一种频率高于2000赫兹，能在介质中传播的弹性波，具有波长短、能量集中的特点。超声波能量可让物体或物性发生某些状态变化，实现空间最大化赢利，并可用于除固体之外的一切物质，使功率超声波具有如同智能手机一样的多功能，在各行各业中实现意想不到的效果，因而他成为一门炙手可热、为美国和俄罗斯独享的杀手锏技术，对外一直秘而不宣。

我国曾在20世纪60年代尝试将超声波用于采油领域，但由于送入土层的超声波能量随土层增厚而削弱，无法达到目标而停滞。上世纪90年代初开始，我国将大功率超声波采油技术研究列入了“863”攻关计划，作为项目的负责人赵树山率领团队展开了长达10年的攻坚克难研究。

作为我国恢复高考后第一届大学生，赵树山有着与同届学子相似的经历，为实现“数学家”的梦想，他没日没夜“恶”补下乡两年中耽误的功课，母亲心疼地劝慰他：“考个中专就很好了，不必吃那么多苦”，然而他有股“咬定青松不放松”的执着。最终，他被哈尔滨工业大学力学师资班录取。

他只是简简单单地想，“我是一块砖，哪里需要哪里搬”“为祖国做点事就好”，正是这份初心引领他在未知的领域中攻克了一个个难关。

作为国家能源战略中一项关键环节，利用大功率超声波增产石油采掘不是一项简单的运用，其中的关键是，如何将地面上的电能转变为机械能。将380伏50赫兹的电能转化为2000多伏几万赫兹的电源，又是这项技术的重中之重。在没有任何经验参考的情况下，为解决这个难题，他带领团队一面从极少的资料中寻找答案，一面跑遍大江南北。在濒临绝望的境地，他们不等不靠，联合哈工大强电、弱电、力学、石油工程、控制工程等12个专业的专家，历经10年研发，最终解决了包括电源在内的5个技术关键性问题。获得了4项关键技术成果、5项国家专利，使我国成为当前国际上第三个掌握该项技术的国家。

同时，赵树山这个名字在业界声名鹊起，美国也向他发出邀请，希望就该技术进行合作，共同开发美国页岩油项目。从技术封锁到技术邀请，预示着他们研发的功率超声油井增油技术不仅实现了自主知识产权，而且达到国际一流水平，超越了美国和俄罗斯。

1998年开始，他们与哈尔滨兰德超声设备公司合作，将大功率超声波采油技术试用于延长油田杏子川采油厂，使采油厂的性能、功率等得到极大提升。为进一步推进这项技术在采油行业的发展空间，他们先后在大庆、长庆、胜利、辽河等油田的120至130口油井使用该技术，受到了油田好评。

“科研是把钱变成知识，创新是把知识变成钱”。赵树山精简诠释了科研与创新的内涵。作为一名科研工作者，他不仅让研发技术走在前沿，并且创造了良好的社会效益。“只有造福社会的技术才能具有长久生命力，才会产生长远的经济效益”。

超声波篇6

超声波，能够传递信息，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远。人耳朵能听到的声波频率为20到20000Hz，当声波的振动频率大于20000Hz时，人耳无法听到。超声波因其频率下限大约等于人的听觉上限而得名。因此，把频率高于20000赫兹的声波称为"超声波"。

（来源：文章屋网 http://www.wzu.com）

超声波篇7

陈雄生

(上海中核维思仪器仪表有限公司 上海  201614)

摘要：本文介绍了气体超声波流量计中采用的一种中心频率可变的带通滤波电路设计方法，通过软件控制改变中心频率以适应不同频率的换能器，提高流量计抗干扰能力同时方便调试、生产。

 

关键字：气体超声波流量计 超声换能器 可编程滤波器 频率

 

近年来，随着天然气能源的快速发展，对燃气计量仪表的需求越来越多，气体超声波流量计以其自身的优势在我国天然气计量领域得到了广泛认可，国产气体超声流量计性能不断提升，正逐步替代国外品牌及传统流量计。

气体超声波流量计计量系统主要由表体（超声换能器、测量管段）、信号处理单元、及其配套的温度和压力变送器等部分组成。其中负责超声波信号发射和接收的超声换能器以及超声波信号处理单元正是决定流量计性能指标的关键部件，本文重点介绍一种超声波信号处理单元采用的以开关电容滤波器LTC1264为主，通过处理器以PWM方式控制滤波器中心频率的电路设计方法。

1、信号处理单元组成

信号处理单元包括超声换能器驱动、信号放大、滤波、检波、增益控制、信号识别、计时、处理器等电路。现场测量环境中不可避免地存在噪声干扰。为提高气体超声波流量计的抗干扰能力、增强超声波信号识别的可靠性，对超声波信号进行滤波处理是非常必要的。滤波电路的种类很多，其主要目的都是实现超声波信号通过滤波电路能有效的衰减低频或高频干扰信号，提取有用的信号，增强实际检测的信噪比。

2、滤波器参数分析

设计滤波器时主要考虑的参数有品质因数Q值、中心频率、增益值，Q值和中心频率决定滤波器带宽[1]。目前大多数超声波流量计使用超声换能器的频率一般在60～200KHz之间，根据LTC1264原理及时钟与中心频率之间的关系，通过改变输给LTC1264的时钟而改变滤波器的中心频率，以匹配不同换能器信号[2]。

滤波器品质因数高，会衰减接收信号前部分波形幅值，不利于信号识别，特别是对采用电平比较方法来识别信号的流量计，所以本文介绍的滤波器设计的Q值等于1。这样有利于区别信号与噪声，即使管道内气体流速比较大时，也不易出现丢波或误触发现象，保证声时测量准确。

接收到换能器信号是十分微弱的，一般只有几毫伏，每一路接收换能器有一级倍数固定的前置放大器，前置放大后，有一级增益自动控制电路，实现在不同的气体压力和流速下，信号幅度输出保持一致。有专门的增益调整电路，所以滤波器增益一般设置成H＝1。  

3、主要元器件介绍

3.1 开关电容滤波器LTC1264

LTC1264是凌力尔特公司推出的一款高速时钟输入开关电容滤波器，由4个二阶滤波模块组成，模块之间可级联形成八阶滤波器，每个模块通过几个电阻能实现低通、高通、带通及带阻等功能，其时钟与中心频率比内部固定20：1或通过电阻改变。具有多种工作模式，可设计成巴特沃兹、贝塞尔、切比雪夫等滤波器[3]。当Q值小于2，电源电压工作在正负7V时，最高中心频率达250KHZ。本电路中采用4个二阶滤波器级联的方式组成八阶带通滤波器，以衰减信号中的低频和高频部分。

3.2、核心处理器

本电路采用了ST公司的STM32F103系列32位处理器作为主控器，主频最高72M，存储器空间大，资源丰富[4]，有多达4个能配置成PWM输出的定时器，而且每个定时器可同时输出周期的、占空比可调的4路PWM信号输出，不占用CPU任何时间。理论上PWM信号频率能达36MHz，完全满足滤波器所需的时钟要求。通过串口上位机把超声换能器频率等仪表参数传输给处理器，处理器计算出滤波器时钟信号输出LTC1264，从而控制滤波器中心频率。

4、软件分析

STM32系列处理器软件开发不同于51单片机等的开发，STM32功能强大，不仅接口资源丰富，而且需操作的寄存器数量多，如果直接操作寄存器工作量大、容易出错、移植比较困难，所以一般在ST公司提供的库函数基础上进行开发。

这里主要介绍一下根据超声换能器频率计算时钟CLK频率的方法，假设处理器接收到的频率参数放在变量SignalFreqValue中，根据滤波器时钟与中心频率比20：1，可得时钟频率CLKFreqValue = SignalFreqValue*20；

处理器主频为72M时，那么定时器的计数寄存器值CNTValue = 72000/CLKFreqValue，定时器是从0开始计数的，所以CNTValue还应该加1，考虑到PWM输出占空比能50％时滤波效果最佳，当CNTValue是偶数是不加1，是奇数时加1；这时定时器的比较寄存器值CCR1Value = (CNTValue+1)/2。

5、             实测结果

对实际电路进行测试，本试验中设置的滤波器中心频率为100KHz，采用信号发生器作为滤波器输入信号，通过示波器观察滤波器的信号变化，其增益与输入信号频率关系如图1所示。从图中可看出，滤波器对低频段噪声信号的衰减比高频段快。由于在实际燃气计量应用现场中，出现低频段噪声的概率远大于出现高频段噪声的概率，所以该滤波电路适用于气体超声流量计的信号处理单元。

                            

图1  滤波器增益与信号频率关系

6、             结论

通过对电路的测试，滤波器功能符合设计要求，能有效的滤除低频或高频信号的干扰，保证燃气计量的准确性、可靠性。在PCB布局布线时要注意，LTC1264电源引脚旁尽可能靠近的放置滤波电容，在CLK引脚串联一个几十欧姆的电阻，防止时钟信号过冲影响信号，时钟信号与滤波器采用单点接地技术。

参考文献

[1]  康华光主编  电子技术基础模拟部分(第四版） 高等教育出版社 。

[2]  单财良，鲁千红，罗玉文，祁炜。基于LTC1064的多功能程控滤波器，《空军雷达学院学报》2010年第01期

[3]  赵保祥，刘东升。基于LTC1068-200的低频带通滤波器设计，《电子设计工程》2011年第21期

[4]  刘火良，杨森。 STM32库开发实战指南。机械工业出版社。

作者简介

超声波篇8

关键词:超声波 新型信号调理

中图分类号:TM1 文献标识码:A文章编号:1007-3973 (2010) 02-097-02

1引言

超声波技术的发展越来越快,使用范围越来越广,但是有时候却面临着因为检测回波的电路精度不高,检测技术不够好,导致回波中的信息无法提取出来的尴尬。因此研制精确度高,检测效果好的调理电路确实很有必要。本系统采用的方案信息的保存度较好,引入的不必要噪声要小,结果的可信度较高。

2信号调理电路的构成

一般来说超声波的回波信号都很微弱通常为毫伏级几毫伏~几十毫伏不等,有的甚至还会有几十上百伏的干扰电压,所以调理电路的第一级为限幅电路,将电压限制在20毫伏以下,以确保回波信号经过放大后不会对后面的电路产生影响;第二级为前置放大电路,进行阻抗变换和固定增益放大;第三级为带通滤波器,滤除干扰信号,留下有用的信号段;第四级为可变增益放大,根据信号的大小将信号放大至可被AD采样的范围。回波信号经过这些处理后就能被AD采样进而变为数字信号,方便后面做进一步的处理。

3阻尼限幅电路

限幅电路的作用去除过高或过低的电压信号,保护电路不因为太高或太低的电压,造成电路工作不正常。当输入电压超过或低于某一参考值后,输出电压将被限制在某一电平(称作限幅电平),且再不随输入电压变化。回波信号的电压段经过相同增益的放大后,大电压值部分可能会对后续电路有不利影响,所以应选用上限幅或上下同时限幅的结构。

3.1直接截去幅值的限幅电路

假设二极管的导通电压为U0,则该电路可以有效的将通过电容虑直后的信号限制在(-U0-U2,U0+U1)输出,以保证后续电路的稳定工作。该限幅电路引入了电压源进行限幅电压的选择,所以可以通过控制电压源来选择限幅电压的电压值。

图1

3.2不失真压缩的限幅电路

有的超声波检测仪采用的是单发单收的模式,所以在接收的信号中难免会夹杂发射时残留的高压,这种电路则可以有效的限制高压,保护后续电路。下图限幅电路采用的是两极限幅,B点左边的限幅电路可以将信号电压限制在小于“限幅电压”的范围内,后一级限幅电路则将电压限制在(-U0,+U0)(U0为二极管导通电压)。而且电容C1、C2可以有效的防止直流“限幅电压”被耦合到接收端和信号输出端。

图2

上述两种电路进行系统仿真后的结果如下:

图3

图4

采用同样的输入信号后,为了保护后续的电路不受影响,第一种方案直接将部分信号直接截去,这样就会造成信号的失真;而第二种方案则是通过电压变换将幅值缩小到那但是信却保证了信号的完整性。而且可以合理设定限幅电压的电压值和电阻的比例来限制通过的最大幅值。

4前置放大电路

接收回波的探头相对于接收电路可以看成是“电源”,探头内阻相当于电源内阻,而前置放大部分就相当于电源的负载。由于负载效应,实际进入接收电路的信号电压为。因为超声波回波电压本来就很微弱,所以应该尽量减少信号电压因为负载效应而产生的损失,因此前置放大电路采用两级组成,作用有两个方面:一是能尽可能完全接受回波信号的电压,二是对回波信号进行线性放大。前一级为电压跟随器,后一级为普通放大电路。

因为回波信号多为毫伏级的电压信号,因此对前置放大器的后一级也有很高的要求。如果运放的失调电压过大则会因为噪声过大影响输出电压的有效性,使输出信号变成无用信号。而且因为超声信号是突变信号,电压瞬时的变化会很大,如果运放的摆率不够大,则当电压信号突变时,放大器就无法捕捉到回波信号。而且运放的带宽越大则信号畸变越小。运算放大器TL082是以通用的J-FET栓运算放大器,其特点有:较低的输入偏置电压和便宜电流:输入级具有较高的输入阻抗,内见频率补偿电路,较高的压摆率。所以选择TL082,电路图如下:

图5

5滤波电路

滤波电路有低通、高通、带通和带阻四类,而对我们有用的信号的频率则是与发射信号频率范围相当的频率,所以我们应该让频率段以外的信号迅速衰减,以保留有用频率。

5.1无源滤波器

无源滤波器的电路简单,具有非常低的噪声,不需要能源,具有宽广的动态范围。但其所需能量均来自输入,因而带负载的能力差。不是特别适合。

5.2单一带通滤波电路

用一个单独的带通滤波器进行滤波,结构较为简单,可以通过改变相应电阻的阻值可以实现中心频率可变的带通滤波器。滤波器的中心截止频率为

5.3由两个滤波器组成的带通

用一个低通和一个高通滤波器进行滤波,通过两个滤波器的重合部分来选择有用的信号。但是若要设计成滤波频率可变的带通滤波器,相对于前一种结构则有点复杂。所以相比之下在可变频率的带通滤波器结构中又一片芯片够成的带通滤波器更合适一些。

低通截止频率:

高通截止频率:

将上述三个滤波器进行实验后可依次得出相应波特图,对比上述三个滤波器的幅频特性曲线的中心截止频率、带宽及衰减特性可以看出同等条件下第二个滤波器的滤波效果更好。所以选择第二种滤波器。

6可变增益放大电路

可变增益放大电路的目标是使运算放大器的放大倍数变化,从而使放大后的信号能有效的被后续电路使用。通过改变放大器的电压值来调节放大倍数,通过改变电压差来实现增益可变,原理简单,容易实现。所采用的运放为AD603,很适合构成程控增益放大器。

7结束语

通过以上几项进行试验,由各系统的实验结果可以看出我们所选的系统各部分的组成能更好的完成超声波的检测,能更有效的完成数据的前期采集对后续数据的分析提供更可靠的数据。

参考文献:

[1]廖强.数字化超声波探伤仪的设计与实现[D].重庆大学,2009年4月.

超声波篇9

【关键词】超声波；特征性声图像；解剖结构；疾病

Abstract：Based on personal clinical of practice， the medical ultrasonic imaging signs including thoracic， abdomen and pelvic cavity were summarized by review of related literature in this article. All of these techniques are useful and helpful for beginners or experienced either.

Key words： ultrasound； characteristic acoustic image； anatomical structure； disease

【中图分类号】R4 【文献标识码】A 【文章编号】1671-8801（2016）03-0008-04

超声图像的产生是由于超声波在不同器官的组织结构中的传播速度不同造成，人体结构对超声而言是一个复杂的介质，各种器官与组织，包括病理组织有它特定的声阻抗和衰减特性。因而构成声阻抗上的差别和衰减上的差异。超声射入体内，由表面到深部，将经过不同声阻抗和不同衰减特性的器官与组织，从而产生不同的反射与衰减，这种不同的反射与衰减是构成超声图像的基础。将接收到的回声，根据强弱用明暗不同的光点依次显示在影屏上，则可显出人体的断面超声图像，称之为声像图（sonogram或echogram）。

检查中由于患者个人体质结构的复杂性，机器灰度、增益、深度等的调节往往会产生超声断层图像与其相应解剖断面图像之间存在差异，这种差异表现为声像图中回声信息的增添、减少、或失真，形成特征性的声像图。

本文将一些特征性声像图的特点与对应解剖结构和相关疾病做一总结概括，方便同行诊断疾病时快速提取，应用和记忆。

医学超声基础

狗耳征：常见的旁瓣伪像，旁瓣伪像的产生是由于探头发的主瓣外侧有旁瓣的存在。在充盈膀胱下检查子宫时，常可见膀胱无回声区内、子宫前壁的上方，显示为一细弱的“披纱状”弧形光带或称“狗耳征”。

枪刺征：枪刺征实际上是一种声速失真伪像，超声在不同组织中的传播 速度不同，就会造成后方的结构的轮廓出现变形扭曲，穿刺针在穿过不同组织病变是，由于不同组织和病变的声阻抗差别，会造成穿刺针扭曲的现象，呈现所谓的“枪刺征”。

肺火箭征：即著名的“B线”。 B线是指垂直于胸膜线的一种“彗星”尾伪像， B线特点：起自胸膜线，边缘清晰，激光样强回声，没有衰减，遮挡A线（A线是指与胸膜线平行的水平线），随着肺的滑动而移动。

胸部脏器

超声空气支气管征：是用来描述肺实变的一种重要征象，在实变的肺内出现的点状或线状强回声影。

动态超声空气支气管征：是指实变的肺内的气体强回声随着呼吸运动出现的离心性改变的现象，变化距离>1mm可作为判定为阳性的标准。可作为判定吸收性肺不张（肺炎）的重要证据。

实性组织征：是肺实变的一种征象。含气的肺泡被渗出液充填后呈现类似肝实质或脾实质的实性组织样回声。

破布征：是肺实变时显示的一种静态声像图征象。实变的肺会呈现实性组织样回声，其深部边界与含气的肺部之间的界限呈碎片样不规则，状如一块撕下来的破布。这一征象是局限性肺炎的主要征象，具有很高的灵敏度和特异性。

四边形征：是胸腔积液的一个征象。胸腔积液是将胸膜线和肺表面分离，与上下肋骨的声影一起构成四边形的形状。四边形征可以作为各种胸腔积液的特征性征象。

正弦波征：也是胸腔积液的一个征象，是指利用M型超声扫查时显示的肺表面线随呼吸的搏动向向胸膜线方向运动而呈现类似正弦波样的改变。

海岸与沙滩征：利用M型超声经肋间扫查时，表浅肌肉和肋间肌及皮下组织形成的平行线构成了海浪，肺胸膜界面后的肺气回声及伪像由于胸膜滑动的存在呈现为颗粒状，状如海岸边的沙滩，构成沙滩。当发生气胸时，显示出典型的“海岸沙滩征”后方的“沙滩”就会消失。

肺点征：是指超声检查时在正常肺与游离气体交界处的征象，肺点征是一种动态征象，需要在某一固定点连续观察数个呼吸周期。这一征象的检出对于气胸具有确诊价值，同时能判定气胸的范围。

蝙蝠征：正常胸超声矢状断时上下两根肋骨及后方声影声像好似蝙蝠的翅膀，中间的胸膜线好似蝙蝠的身体，即“蝙蝠征”。

胸膜滑动征：正常情况下，脏层胸膜和壁层胸膜之间在呼吸运动时会有明显的相对滑动，实时超声检查时非常容易显示，胸膜线深方的回声线呈现为颗粒状。

平流层征：气胸时由于胸膜滑动征缺乏，导致M型超声上胸膜线深方的气体及其后方伪像呈现为平行线样表现，称为“平流层征”。

腹腔脏器

鸟嘴征：贲门区：贲门位于肝左外侧叶后下方，长轴图像为一上小下大之喇叭状结构，此结构如同鸟嘴，故称为“鸟嘴”征。鸟嘴尖端指向部位是横隔食管裂孔处，鸟嘴颌下是胃底，上喙底端至额部为胃小弯。

琴键征（鱼刺征）：空肠位于左侧腹腔，管腔充盈时长轴像可见前后壁上粘膜皱襞较多，呈和长轴垂直的条状高回声，称为琴键征。

新月征：胃肠壁局限性增厚，断面管图如“弯月” 状，见于局限的管壁增厚或较大范围管壁增厚的边缘。

新月形：肠套叠时，在外鞘与内鞘膜之间有时可以见到“新月形”强回声，新月形强回声的出现时回结肠套叠的特征征象，可以用于与小肠套叠鉴别。实际上这种强回声是套入的回肠系膜。

戒指征：胃肠管壁充盈时所示的局限性增厚，形状酷似戒指的俯瞰面。

靶环征：胃肠短轴断面所示胃肠管腔空虚和全周壁厚，图像类似靶环。

马蹄征：在管腔充盈衬托下，增厚的胃肠壁酷似马蹄铁状。

炸面包圈征：胃肠短轴断面在充盈时所示全周壁厚；也可见于溃疡环堤的冠状切面。

假肾征：胃肠全周较广泛管壁增厚，也可见于胃肠外生性肿瘤伴有假腔形成时。

火山口征或弹坑征：表示溃疡的存在，增厚管壁或肿瘤出现溃疡时中心凹陷为溃疡，周围隆起为溃疡环堤。

拱桥征：胃平滑肌瘤，肿瘤向腔内和浆膜面同时生长，形成哑铃形或不规则形肿物，隆起的粘膜称为拱桥征

同心圆征：超声对空腔含气肠管的声像特征，如空腹胃、十二指肠的横断面图像。肠套叠的横断面的特征声像图，外缘轮廓光滑完整，呈高回声，其内侧为较厚均匀的环形低回声，再内侧为欠规整偏高或弱回声，中心区呈强回声或强弱相间混合回声，称同心圆或靶环

套桶征：肠套叠的肠管长轴切面上可见多层肠管呈平行排列，远端被套入的肠壁反折处可见肠管上下对称的曲折现象，称为“套桶征”。

双筒猎枪征（平行管征）：肝内外胆管扩张与伴行的门静脉形成特征性的双筒猎枪征。为胆管梗阻的超声表现。

米老鼠征：这是描述肝门解剖结构的超声术语，下腔静脉是米老鼠身体，门脉构成米老鼠的头，肝动脉为左耳，肝外胆管为右耳。另外脐带的横断面及腹股沟血管的横断面也表现为一只米老鼠征。

飞鸟征：肝区超声检查时，探头在右腋中线附件，声束指向左肩，胆囊、门静脉、下腔静脉构成飞鸟样图像。其中门脉右支是鸟的头、门脉主干是鸟的身体、下腔静脉和胆囊是鸟的两个翅膀。

工字征：肝内由门静脉左支及其矢状、左外叶上下支门静脉和左内叶支门静脉构成特征性的“工字”形结构，可供识别肝管和门脉。

花花公子征：肝静脉汇入下腔静脉处，经肋缘下向上斜断面可以看到一个花花公子图案。

极光征：“极光”这个名字来自在北极或南极这样高纬度地区天空出现的一种大气发光现象。腹部扫查时，有时可以看到多个条带状的振铃伪像，通常在肋下向上斜切或经过肋间扫查时看到，将膈下的右肝看做地球，这些众多的条带状强回声振铃伪像很像地球两极出现的极光现象，因此这种现象又被称为“极光征”。

光环征：肿块有边界回声，且显示光滑完整者为具有包膜的证据，某些结节或团块为高回声边缘，即“光环”征。

牛眼征：又称靶环征，牛眼征是肝脏继发性肿瘤超声检查时的表现，小圆形中高回声，其周围有环状低回声带，团块中央可有液化坏死的低回声或无回声。

彗星尾征：超声波遇到结石、或游离气体、金属物等是，其声像图表现为强回声及其后方的逐渐衰减、多次反射的狭长带状回声，形如彗星尾闪烁。

双边征：胆囊壁弥漫增厚，呈高回声，其间出现间断或连续的弱回声带，形成胆囊壁的双边影表现。为胆囊壁水肿的超声表现。

胆囊幽灵三合征：是用来描述先天性胆道闭锁，患儿胆囊改变的三个重要超声表现，①胆囊长径小于19mm，②胆囊轮廓不规则或呈分叶状，③胆囊壁不清，缺乏完整光滑的粘膜内衬回声，外形状如扭曲的幽灵。

三角条索征：是在斜横断面在门静脉分叉前方的肝实质内出现的三角形的回声增强区，高回声区的厚度超过4mm为阳性。病理基础是胚胎时期肝内外胆管连接异常造成的局部纤维化。是先天性胆道闭锁的征象之一。

包膜下血流征：是指利用高灵敏的彩色多普勒超声显示肝内的血管结构直接延续至包膜边缘的现象。病理基础是由于先天性胆道闭锁，门静脉分支异常和肝动脉分支的增生。

驼峰征：肝肿瘤较大时，可向肝表面突起，使肝下缘等较锐的角变钝，从被膜上呈圆弧形隆起的征象

假肾征：假肾征是指病变处的声像图类似正常肾脏图像，有一个强回声源中心，周围有低回声区并被声像亮缘包绕。为肠道肿瘤的特征声像图表现。

浮雕征：典型的肝血管瘤，边界清晰，在肿瘤周边可见一的弧形高回声带，呈“花瓣状”围绕，与周围肝组织和肿瘤之间均无间断现象，呈浮雕状改变，这一征象在肝血管瘤中具有极高的特异。

边缘裂开征：部分肝血管瘤边缘有小管道进入，呈边缘裂开征等改变。

晕环征：肝癌有明显的假包膜形成时，边界往往较清晰而规则，周围可见2-4mm左右的低回声圈，即晕环。

虫蚀征：由细菌性或阿米巴原虫感染引起的肝内局灶性炎性改变，呈单发或多发，较典型时，壁厚，内壁粗糙呈虫蚀状改变。

葡萄串征：又称群集征，在较大的转移性肝癌中，可出现多结节相互融合，可出现多结节相互融合聚集在肝某一叶的高回声不均质区，形似葡萄，故名葡萄串征。

瘤中隔征：又称瘤中瘤征，肝肿瘤进一步发展，可形成高低回声混合镶嵌状的结构，内部有分隔，形成“瘤中隔”或“瘤中瘤”的表现。

囊中囊征：肝包虫病在超声上多具有一定特征性，多囊型表现为大的囊肿内有多个大小不等的圆形小囊，呈葡萄串状或蜂窝状，小囊中又有更小的囊，形成肝包虫病特征性表现“囊中囊”征。

套环征：质变型肝包虫，多由于老化和机械、化学损伤以及感染使包虫囊肿出现一系列变性、退化、坏死等改变，也是肝包虫病自然死亡的表现，超声较内囊分离，囊肿的壁的内外间隙增大，呈“套环状”。

水百合花征：质变型肝包虫的有一类表现，分离的囊壁结构囊壁破裂，并塌陷于囊液中，呈现卷曲的条带状高回声漂浮于囊液中，呈“水百合花征”。

飘雪征：单囊型：表现为肝内出现单个圆形无回声区，边界清晰光滑，囊壁增厚完整，为高回声，囊壁约3-5mm，呈双层，两层之间的无回声间隙通常小于1mm，囊肿后方回声增强。同时可出现细小点状回声反射（包虫蚴）堆积于囊底，随改变而漂浮，形成“飘雪征”。

WES征：充满型结石的声像图特征表现，即胆囊结石声影三合征，即声像图上胆囊壁回声紧贴结石团块强回声，团块强回声后方伴宽大声影。

星空征：星空征是指在肝实质回声衰减的基础上，在肝实质内出现大量的明亮的强回声点的一种声像图特征。这一征象通常与急性肝炎有关，也可见于年轻体瘦的健康人，中毒性休克征，白血病肝浸润，长期禁食后的肝脏，Burkitt淋巴瘤累及肝脏，右心衰等。

蝌蚪尾征：肝脏内小囊肿无回声区后方所出现的回声增强称“蝌蚪尾征”。

烟斗状：肾脏积水表现肾窦回声分离扩张，其间呈清晰无回声区，后方有回声增强效应，肾外型肾中度肾积水者，实时多切面扫查可见肾盂大部分突出肾门，与扩张的输尿管相通，形似烟斗状。

手套状：肾内型肾盂中度肾积水，其整体形态在冠状切面上可见扩张的肾盏与肾盂相通，呈手套状。

湖泊汇流状：肾内型肾盂中度肾积水，其整体形态在冠状切面上可见扩张的肾盏与肾盂相通，也可称为湖泊汇流状。

调色板状：重度肾积水时，各个断面均呈巨大的不完全分隔状囊，呈调色板状改变。

骆驼草状：肾脏多普勒血流特征性表现，肾内血管树呈放射状排列，由肾门部的肾动脉起始，肾窦、肾椎体之间，皮髓质交界处及皮质内血管由粗变细，由少变多，形态近似骆驼草。

肾脏出汗征：是指在肾周围包膜下出现的裂隙样的无回声渗出，文献报道中认为主要见于急性或慢性肾功能不全患者。一般认为这些渗出代表肾周围的水肿性渗出，类似皮肤汗液的渗出，故名“肾脏出汗征”。

洋葱皮征：腹腔粘液性肿瘤的特征性声像，以妇科和阑尾的粘液性肿瘤最为常见。

中心点征或桥征：可作为影像学上Caroli病与其他肝内囊性病变的鉴别征象。

妇产科

双环征：早孕的孕囊着床对侧的滋养层与包蜕膜相贴向宫腔隆起，并于壁蜕膜重叠。三层蜕膜将孕囊包绕，在声像图上显示为宫内妊娠特有的“双环征”表现。

双泡征：胎儿十二指肠狭窄或闭锁，孕中晚期腹腔内显示两个局限性无回声区，位于左上腹部为扩张的胃泡，右上腹者为十二指肠近端膨大，两者由扩张的幽门管沟通，即双泡征。

雏鸟征：胎儿右室流出道长轴扫查时，肺动脉主干与左肺动脉及动脉导管一起正好构成一只张开嘴巴的雏鸟。

香蕉征：胎儿小脑畸形，小脑不分叶，而呈弯曲状，后部外凸，形似香蕉，常伴有脊髓、脊膜膨出。

双球征：为胎儿十二指肠上段扩张及微泡扩张的表现，出现腹腔上部两个液性暗区为“双球”征。

单泡症：胎儿幽门梗阻，声像图上表现为单泡症。

柠檬征：胎儿中枢神经系统发育异常的一种表现由于胎儿侧脑室增宽，小脑延髓池变窄或消失，小脑变形，呈“柠檬头”。

平卧征：双侧肾脏发育不全，双侧肾脏的缺如合并羊水过少，脊柱旁区的双侧肾上腺，呈“平卧征”。

冰激凌三明治征：超声肾缺如，右侧肾上腺增大，形成特征性的“冰激凌三明治征”，肾上腺表现为低回声的皮质和高回声的髓质，这与正常的肾脏有明显的区别。

巨舌征：胎儿静息时舌超出牙齿或牙槽峡被视为巨舌骨，声像图见胎儿舌异常增大，突出于唇齿间，呈开口貌，常见于Beckwith-wiedemann综合征。

双泡征：孕中晚期腹腔内显示两个局限性无回声区，位于左上腹者为扩张的胃泡，右上腹者为十二指肠近端膨大，两者由扩张的幽门管沟通，即“双泡征”。

双叶征：直肠、闭锁或梗阻，孕晚期盆腔下部肠管明显扩张，内径通常大于2cm，呈“U”形或“V”形，内可有增强回声的胎粪。以直肠扩张为主，少数为乙状结肠扩张。羊水量多正常，闭锁伴发直肠尿道瘘时羊水会减少。

单泡征：为胎儿幽门梗阻的声像图表现，胃扩张合并羊水过多。

落雪征：妊娠滋养细胞疾病（GTD），是胎盘滋养细胞的广泛增殖性疾病，分为葡萄胎、侵袭性葡萄胎和绒毛膜癌，后两者为恶性。超声表现为子宫增大，大于孕周，宫腔内见大小不等的囊泡样结构，呈“落雪征”，未见胚胎结构，（部分葡萄胎内见可辨别的胎儿组织），CDFI：显示病灶内血流信号丰富，为扩张的血管团，动静脉瘘形成，以静脉频谱为主。

膜状胎盘之沸腾征：膜状胎盘是指功能性绒毛覆盖所有胎膜，也称弥散胎盘，超声表现所有子宫壁表面均有胎盘覆盖，覆盖面达宫腔壁的三分之二以上。胎盘厚度正常或较厚，但其内部胎盘实质回声较少，可见片状无回声区，无回声区内可见点状流动回声，呈“沸腾征”。

月亮征：宫颈处胎膜于宫壁分离，形成一“新月形”无回声区，有称其为“月亮征”。这一征象可以作为预测胎膜早破的重要征象。

火圈征：异位妊娠，输卵管妊娠时孕囊周围会显示环形的低阻血流信号，是为“火圈征”。不过火圈征在成熟的卵泡和黄体囊肿周围也可以出现。

心脏及血管

鱼口状：心室短轴切面时，正常二尖瓣前后两瓣叶，舒张期瓣叶开放时呈椭圆状结构，酷似“鱼口”状。

匕首状：肺动脉高压，肺动脉瓣上血流速度减慢，射血前期延长，射血时间缩短，峰值前移，频谱形态呈特征性“匕首状”

蜂网状：部分扩张型心肌病病史长，心腔大，或有心衰，其左室近心尖与室间隔间，出现网络样强弱不等的回声，其间为低回声，似蜂窝样，边缘凹凸状。心脏收缩时网格可稍稍拉紧，变密，舒张时又缩回变稀，称其为“蜂网”。

纺锤形：非对称性肥厚型心肌病的特征表现，室间隔中段轻-中度肥厚，呈中央厚两端略细长的纺锤形。

橄榄球形：非对称性肥厚型心肌病的特征表现，室间隔中段局部严重肥厚，室间隔呈橄榄球形改变。

SAM征：梗阻性肥厚型心肌病M型超声诊断中的一个征象，系二尖瓣前叶收缩期前向运动，CD段不是一个缓慢上升的平台，而出现一个向上，向室间隔方向突起的异常波形，这种现象称为收缩期前向运动（ Systolic Anterior Motion SAM），机理，左室流出道狭窄，血流速度加快，流出道相对负压，吸引二尖瓣前叶及腱索前向运动，即Venturi效应。

连枷样运动：是指二尖瓣腱索断裂时，受损的二尖瓣叶呈“连枷样”运动，即收缩期瓣尖指向左房，舒张期瓣叶返回左室，瓣尖指向室间隔，常见病因有：腱索退行性病变，肌梗死，感染性心内膜炎，外伤、风湿性心瓣膜病等。腱索断裂将导致二尖瓣反流，其严重程度与腱索断裂的部位，范围有关。

城垛样改变：风湿性心脏病二尖瓣狭窄，二尖瓣前叶于舒张期呈EF斜率减慢，严重者A波消失，前后叶同向运动，呈“城垛样”改变。

钻石样改变：扩张性心肌病，心腔大而薄，室壁运动减弱，二尖瓣前叶开放幅度明显减小，二尖瓣环扩大，形成大心腔和小的二尖瓣舒张期开口，犹如“钻石样”改变。

气球样改变：风湿性心脏病二尖瓣狭窄，瓣叶活动受限，弹性降低，常以瓣尖部和后叶活动显著。左室长轴切面显示舒张期前叶体部向左室流出道膨出，呈“气球样”改变。

吊床样改变：二尖瓣脱垂的M型超声的特征性表现，二尖瓣脱垂最常累及后瓣叶，心室收缩时，过长的瓣叶使瓣膜进一步向上进入左心房，M型超声显示脱垂的后瓣呈吊床样改变。

挥鞭样运动：二尖瓣腱索断裂或肌断裂，瓣叶与腱索连接中断，瓣叶瓣尖活动度增大，沿瓣环附着点作180度或更大弧度的的运动，称“挥鞭样”运动。

圆顶征：肺动脉瓣狭窄，二维超声心动图显示，肺动脉瓣增厚，回声增强，收缩期肺动脉瓣叶开放不能与肺动脉两侧壁平行，呈圆隆形突向主肺动脉侧，即“圆顶征”。

帆船样改变：三尖瓣下移畸形，三尖瓣的前瓣一般在正常位置，但瓣叶发育宽大且冗长，呈“帆船样”改变。

四腔大小趋似征：缩窄性心包炎时，心包呈单层或双层均匀或局限性增厚，四强心切面可见心室腔因受压变小，心房腔扩大，故房室腔大小相近，呈现“四腔大小趋似征”。

橡皮筋样抖动：缩窄性心包炎严重时，心尖四腔切面显示室间隔左右剧烈摆动，表现为“橡皮筋样抖动”。

马赛克状：动脉狭窄时，彩色血流显像，由于狭窄处血流速度加快，收缩期彩色亮度明显增加，并可呈色彩镶嵌状，称马赛克状。

埃及眼征：即荷鲁斯之眼，是一个自古埃及时代流传至今的符号，是法老守护神―鹰头之神荷鲁斯的眼睛，下肢浅静脉系统大隐静脉和小隐静脉主干位于一个独立的筋膜间隙内，即隐筋膜间隙，隐筋膜间隙的浅界是隐筋膜，深界是肌筋膜，中间走形的是隐静脉主干，超声检查时，在横断面上，这一间隙正好构成一只“荷鲁斯”之眼。

开瓶器征：血栓闭塞性脉管炎又称Buerger病，是一种以中小动静脉节段性、非感染性炎症和动脉腔内血栓形成为特征的慢性进行性闭塞性疾病。主要侵袭四肢，特别是下肢的中小动静脉，导致患肢远端的缺血性病变，在血管造影上，栓塞血管的再通和闭塞段血管周围的侧支血管形成，表现为体征性的螺旋形“开瓶器”征。

太阳爆发征：新生儿脑先天胼胝体不发育或发育不全，超声检查冠状位可见双侧脑室呈八字行状，伴高位骑跨第三脑室。矢状切可见脑的沟回直接接通至第三脑室顶部，呈垂直于脑室的样子，称“太阳爆发征”。

浅表器官：

挖空现象：脉络膜黑色素瘤边缘血管呈窦样扩张，故声像图上前缘回声多而强，向后回声逐渐减弱，接近球壁形成无回声区，即所谓的挖空现象。

玫瑰花征：脉络膜脱离，B超检查可见玻璃体内多个弧形带状强回声，与球壁带状强回声相连，但不与视盘相连，且带状强回声的弧心均指向玻璃体中轴，嘱患者眼球向鼻侧转动，做类冠状位探查，玻璃体内可以探及连续的多弧形带状强回声，称“玫瑰花”征。

月牙形：晶状体由晶状体囊和纤维组织组成，晶状体囊为一透明膜，完整包绕在晶状体外面。晶状体纤维在一生中不断生长，作规则排列，因晶状体的特殊结构，超声波检查显示为一“月牙形”回声。

蘑菇状：为脉络膜黑色素瘤的典型生长方式，因瘤体不断增大，Bruch 膜和色素上皮被破坏，瘤细胞穿过Bruch膜向视网膜下生长所致。

火海征：甲状腺功能亢进，甲状腺实质内彩色血流信号极为丰富，血流信号的表现与腺体组织增生及血管增多的病理改变一致，血流信号呈弥漫点状和分支状分布，即甲状腺“火海征”。

海盗征：甲状腺功能亢进，甲状腺实质内血流信号的另一种表现呈局限性分布，即“海盗征”。

豹纹征：甲状腺内出现斑片状低回声类结节样改变，是淋巴结浸润的结果，状似豹纹，称为“豹纹征”，这一征象是甲状腺桥本氏病的一种表现。

长颈鹿状结节：有一类甲状腺结节内会出现类似长颈鹿花纹一样的改变。结节被细带状低回声分隔成大小不一的不规则形状，我们把这类结节叫做“长颈鹿状结节”，是良性结节的一种表现。

蚯蚓状：又称蛇头状，精索静脉曲张是精索静脉血流淤积而造成的精索蔓状静脉迂曲扩张，超声图像表现为附睾上方可见多个迂回曲折的无回声管道和多个大小不等的圆形的无回声暗区，直径多大于3mm，呈“蚯蚓状”或“蛇头状”。

磨砂玻璃样：典型皮脂腺囊肿在发炎的情况下，壁变厚，回声减低，深部囊肿扩张，后壁上有蒂相连，囊肿不均匀且肿大，囊壁上部后端见强的回声线伴致密回声，由于受压的感染组织所致，呈“磨砂玻璃”样。

肌肉骨骼

鹿角样：沿着筋膜间隙浸润性生长的病变，会在超声图像出现类似鹿角样改变的低回声裂隙，以侵袭性纤维瘤最具特征。

鸟喙状：很多肌腱附着处的回声状如鸟喙，由骨膜与肌腱形成一界限清楚的锐角构成，例如岗上肌肌腱，伸肌总腱、屈肌总腱等。

海鸥征：肩锁关节是肩部的一个微动关节，肩锁关节脱位时，肩锁关节间隙增宽，肩峰与锁骨头的强回声骨面轮廓形似一展翅飞翔的海鸥。

腹腔动脉向左向右分别分出脾动脉及肝总动脉，在横断面时状如一只展翅的海鸥。

肾上腺与肾脏同处于一个纤维性被膜内，右侧肾上腺包块将被膜顶起，与肾脏的被膜一起构成一副海鸥样图案，可以作为右侧肾上腺包块与右肝后叶包块的鉴别主要征象。

铺路石样：淋巴性水肿的后期，可在真皮与肌肉筋膜之间的软组织内可见水平方向与垂直方向或斜向的无回声间隙，液体会集聚在这一间隙内，这些无回声间隙将高回声的脂肪分割成团块，声图像上皮下软组织间隙就会显示为所谓的“铺路石样 ”

软骨界面征：关节腔内少量积液时，积液与软骨界面会形成一条线样强回声，是为软骨界面征。软骨界面征是将少量积液与关节软骨鉴别开的重要征象。

爆米花样钙化：软组织软骨肉瘤的特征性征象，超声检查时除了在软组织内发现边界较清晰的低回声包块外，包块内的颗粒样或爆米花样钙化灶具有重要的辅助诊断价值。

双轨征：未经治疗的痛风患者，尿酸盐沉积于透明软骨表面，透明软骨表面增厚，回声增强。声像图上表现为软骨表面出现一条与关节骨质平行的线样强回声，称为“双轨征”，早期痛风最灵敏的影像学征像。

脑组织

蝴蝶征：经聂窗超声检查，显示脑实质的大脑结构，中脑横断时恰似一只展翅的蝴蝶，德国学者发现：Parkinson患者的中脑内的黑质会出现回声增强的现象看，甚至在出现症状之前就会发现，因此可以用于早期诊断。

本文查阅了大量文献，总结了超声声像图一些特殊的特征，并对其声像的发生原理，图像表现及其与相关解剖部位和疾病的关联做了比较详尽的解释，并对同病异图，异病同图等表现都有对照解释和说明。方便同行诊断疾病时记忆，同时便于应用时快速查询提取，及时应用。

参考文献：

[1]《实用腹部超声诊断学》主编：曹海根 王金锐.人民卫生出版社.第二版。

[2]《临床超声影像学》主编：李治安.人民卫生出版社，第一版。

[3]《实用妇产科诊断学》主编：丰有吉 华克勤.人民卫生出版社.第三版 。

[4]《浅表器官超声诊断》主编：燕山 东南大学出版社.第一版。

[5]《临床超声心动图学》主编：刘延玲 熊鉴然.科学出版社.第二版。

超声波篇10

一、受检设备基本情况

压力容器名称：油水分离器 容器类别：Ⅱ 设计压力：2.4Mpa

材质：16MnR 容器规格：φ1200×3400×16

二、容器对接焊缝检测比例、检测部位、技术要求及其他

1.检验比例：在容器检验方案中规定A、B类焊缝≥20%超声波抽查。

2.焊缝坡口型式：X+V（封头和筒体最后一道环焊缝）。

3.检测焊缝部位示意图如下：

4.焊接方法：埋弧自动焊+焊条电弧焊+氩气保护焊（最后一道环焊缝打底焊）。

5.未开设人孔，从外部做超声波检测。

6.焊缝单面双侧锯齿形扫查，用一次波及二次波检测。

7.执行标准：JB/T4730.3-2005，合格级别：2级。

三、检测仪器装备准备情况

1.超声波探伤仪：CTS-26一台

2.探头：2.5P9×9K2 一个

3.试块：CSK-ⅠA、CSK-ⅢA各一块

4.耦合剂：机油 一桶

5.其他：不锈钢直尺一把、纱布若干

四、其他检验情况

该容器其他检验项目如资料审查、外观检验、壁厚测定、磁粉探伤均已完成，未发现严重超标缺陷。实测最小壁厚为16.0mm，封头直边长度50mm。

五、仪器及探头调节及绘制距离波幅曲线

1.用CSK-ⅠA试块测探头前沿和K值。前沿l0=9mm,K=2.0。

2.用CSK-ⅠA和CSK-ⅢA试块调节扫描比例和绘制距离波幅曲线。

扫描比例：深度1：1

各深度φ1×6的反射波高均达到基准波高（80%满屏）的dB值。耦合补偿为4dB 。

六、检验检测过程

以二次波最大声程处的评定线dB值作为扫查灵敏度即26.5dB，作锯齿形扫查。A1、A2、A3、B1、B2、B3焊缝均未见异常回波，但从封头处扫查B4焊缝时，当探头靠近焊缝边缘附近时发现在示波屏水平距离30mm处有一发射波很高，在Ⅲ区，超过判废线10dB以上，经水平定位反射波所在位置在焊缝外侧筒体母材上，左右移动探头长度，长度约300mm。该容器的检验员怀疑此反射波为母材分层缺陷回波，由于现场没有测厚仪和直探头，检验员无法确定，特把本人叫到现场帮助分析判断。

七、对反射波的分析与判断

1.核对检测技术参数

本人到现场后，首先用试块校核探头前沿、K值，接着校核扫描比例和距离波幅曲线，均无问题。

2.观察容器外观情况和查询容器出厂资料

观察发现B4焊缝两侧母材有一些错边。查阅质量证明书，该焊缝为V形坡口，氩弧焊打底，焊条电弧焊填充、自动焊盖面。

3.确定几个重要参数

①探头前沿l0=9mm; ②K=2.0; ③扫描比例：深度1∶1 ;④错边2mm；⑤V形坡口；⑥反射波为2次波⑦焊缝外表面宽度为20mm

4.作图并重新扫查怀疑部位

首先确定探头所在位置。

当探头入射点在A点时，在示波屏30mm处产生一反射波，波高超过判废线，经测量其水平位置应在C点处，向后移动探头，当入射点超过B点，则反射波高迅速降低至消失。探头在A、B之间移动时，在示波屏反射波的位置和波高基本保持不变。测量得AB两点距离为5mm。因封头直边为50mm，探头在A、B点之间移动区域均在封头直边区域，排除了在封头弯曲部位产生反射回波的可能性。

5.分析

一次波反射点E的位置：由于封头母材与筒体母材之间存在2mm的错边，一次波到达底面的最小声程所对应深度应为16-2=14mm，即AE深度距离为14mm,所对应水平距离为14×2=28mm，AE水平距离为28mm，根据水平计算，28-10-9=9mm,即E点到焊缝中心距离9mm,又由于是V形坡口，焊缝内表面半宽应小于9mm，超声波在A点入射处的一次波的反射点应在筒体母材底面。如果一次波到达底面的最小声程所对应深度大于14mm，经计算这种情况不存在。

二次波反射点C的位置：EC的深度距离=30-14=16mm，因壁厚δ=16mm,所以C点应在筒体外表面，反射波是外表面的反射回波。EC水平距离为32mm。

同理推得：当入射点在B点时，其一次波反射点F应为内表面焊缝边缘部位，其二次波反射点D点也应在筒体外表面，且AB=EF=CD=5mm。F点距焊缝中心为4mm，即焊缝内表面半宽为4mm。

6.判断

本人认真进行检测操作，其检测操作状况与画图计算几乎完全吻合，本人断定此反射波为筒体上表面反射回波，而不是分层缺陷回波。