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1、第 4 章 超聲波掃描,每章扉頁 4.1 引言 4.2 超聲波 4.3 超聲波掃描,每章扉頁,回波定位,蝙蝠的視力很差，但仍然可以藉着回波定位來探測四周物體。,方法很簡單。蝙蝠從口或鼻發出高頻率的聲音脈衝（介乎 9 kHz 至 200 kHz）。 聲音脈衝入射到障礙物後發生反射。,通過分析反射脈衝，蝙蝠便能判斷四周的物體大小、形狀和質地。,超聲波：頻率 20 kHz （人類聽頻範圍的上限） 超聲波的應用 1. 聲納（SONAR） 2. 醫學成像 例如：超聲波掃描,4.1 引言,利用示波器探測超聲波,4.2 超聲波,換能器使用壓電晶體產生和探測超聲波。,產生超聲波,超聲波換能器的結構圖,例題 4
2、.1,小測試 (p.78) O,以脈衝反射技術來量度換能器和界面之間的距離。 超聲波傳播的距離 s 可以由以下公式求得,超聲波的特性,其中 c 是超聲波在介質中的傳播速率，t 是所需的時間。,速率和頻率,脈衝反射技術,考慮一個初始強度為 I0 的超聲波在介質內傳播，傳播距離 x 後，其強度下跌至 I：,其中 是介質的線衰減常數。,衰減,衰減 超聲波在介質中傳播時，強度逐漸減少的現象,例題 4.2,例題 4.3,對於頻率為 1 MHz 的超聲波，不同介質的線衰減系數和衰減系數,小測試 (p.82) O, = 介質的密度 c = 介質中的聲速,聲阻抗,聲阻抗 Z 描述介質對聲波的阻礙的數值,各種人
3、體組織和物料的聲阻抗,在兩個聲阻抗為 Z1 和 Z2 的介質之間的界面，反射聲強系數 是反射波的強度 Ir 與入射波的強度 I0 之比。以數式表示，,超聲波在界面的反射,小測試 (p.84) O,例題 4.4,4.3 超聲波掃描,兩種掃描：A-掃描和B-掃描 兩者皆應用脈衝反射技術。,示波器的熒幕顯示： 反射脈衝 訊號的意義： 從兩個不同身體組織之間的界面所反射的超聲波脈衝,超聲波掃描,小測試 (p.88) O,例題 4.5,A-掃描（1 維）,示波器的熒幕顯示： 有不同亮度光點的線跡 訊號的意義： 回波強度愈大，光點愈光亮。,B-掃描（1 維）,使用含有可活動壓電晶體的換能器,B-掃描（2 維） 扇形掃描,使用含有直線排列壓電晶體的換能器,超聲波成像,小測試 (p.92) O,例題 4.6,B-掃描（2 維） 直線掃描,超聲波成像的分辨率： 1. 軸向分辨率 沿着超聲波束傳播方向 辨認細小結構的能力 2. 橫向分辨率 在和超聲波束傳播方向 垂直的平面上辨認細小 結構的能力,超聲波成像的分辨率,分辨率高，質素良好 探測器較細小 安全、容易操作 成本低,優點,不適合掃描骨或氣體遮蓋的結構 操作超聲波需要非常好的技巧,限制,第 4 章完,
