书 书 书犐犆犛 １７ ． １４０ ． ５０ 犆 ４１ 中华人民共和国国家标准 犌犅 ／ 犜 １５２６１ — ２００８ 代替 ＧＢ ／ Ｔ１５２６１ — １９９４ 超声仿组织材料声学特性的测量方法 犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋犿犲狋犺狅犱狊犳狅狉犪犮狅狌狊狋犻犮狆狉狅狆犲狉狋犻犲狊狅犳狌犾狋狉犪狊狅狀犻犮犪犾犾狔 狋犻狊狊狌犲犿犻犿犻犮犽犻狀犵犿犪狋犲狉犻犪犾狊 ２００８  ０１  ２２ 发布 ２００８  ０９  ０１ 实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会 发布书 书 书前 　　 言 　　 本标准代替 ＧＢ ／ Ｔ１５２６１ — １９９４ 《 超声仿人体组织材料声学特性的测量方法 》。 本标准与 ＧＢ ／ Ｔ１５２６１ — １９９４ 相比主要变化如下 ： ——— 标准的中英文名称更为规范 ； ——— 对测量设备和样品技术要求的表述更为严密细致 ； ——— 与国际惯例相一致 ， 测量采用的标准温度条件由 ２５℃ 改为 ２３℃ ； ——— 密度测量改用 ＧＢ ／ Ｔ４４７２ — １９８４ 中的浮力法和容量瓶法 ； ——— 声衰减系数的测量取消单样品法 ， 改为仅用双样品法 ； ——— 声衰减系数与频率关系的相关处理由一般直线拟合改为过坐标原点直线拟合与曲线拟合 两种 ； ——— 增加了背向散射系数测量的内容 ； ——— 对声速和声衰减系数测量增加了不确定度分析部分 ； ——— 附录中增加了水的密度 、 声速和声衰减系数与温度关系的内容 ； ——— 增加了参考文献部分 。 本标准的附录 Ａ 、 附录 Ｂ 、 附录 Ｃ 、 附录 Ｄ 、 附录 Ｅ 均是资料性附录 。 本标准由国家食品药品监督管理局提出 。 本标准由全国医用电器标准化技术委员会 （ ＳＡＣ ／ ＴＣ１０ ） 归口 。 本标准起草单位 ： 中国科学院声学研究所 。 本标准主要起草人 ： 牛凤岐 、 朱承纲 、 程洋 。 本标准于 １９９４ 年首次发布 。 Ⅰ 犌犅 ／ 犜 １５２６１ — ２００８ 超声仿组织材料声学特性的测量方法 １ 　 范围 本标准规定了超声仿组织材料声学特性参数的测量方法 。 本标准适用于超声仿组织材料密度及其在 １ＭＨｚ ～ １０ＭＨｚ 频率范围内声速 、 声衰减系数和背向 散射系数的测量 ， 该类材料主要用于制作超声体模 。 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 。 ＧＢ３１０２．７ — １９９３ 　 声学的量和单位 ＧＢ ／ Ｔ３９４７ — １９９６ 　 声学名词术语 ＧＢ ／ Ｔ４４７２ — １９８４ 　 化工产品密度 、 相对密度测定通则 ＹＹ ／ Ｔ０４５８ — ２００３ 　 超声多普勒仿血流体模的技术要求 （ ＩＥＣ６１６８５ ： ２００１ ， ＭＯＤ ） ３ 　 术语和定义 ＧＢ ／ Ｔ３９４７ — １９９６ 中确立的以及下列术语和定义适用于本标准 。 ３ ． １ 　　 超声仿组织材料 　 狌犾狋狉犪狊狅狀犻犮犪犾犾狔狋犻狊狊狌犲犿犻犿犻犮犽犻狀犵 （ 犜犕 ） 犿犪狋犲狉犻犪犾 在超声波传播特性方面模仿人体软组织的材料 ， 简称 ＴＭ 材料 。 ３ ． ２ 　　 超声体模 　 狌犾狋狉犪狊狅狌狀犱狆犺犪狀狋狅犿 模仿人体的某些超声传播特性 ， 供做医用超声设备的性能测量及研究试验 ， 或将被模拟的生理结构 可视化的无源装置 。 ３ ． ３ 　　 声衰减系数斜率 　 狊犾狅狆犲狅犳犪狋狋犲狀狌犪狋犻狅狀犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋 声衰减系数随频率的变化率 。 单位 ： 分贝每厘米兆赫兹 ， ｄＢ ／（ ｃｍ · ＭＨｚ ）。 ３ ． ４ 　　 背向散射系数 　 犫犪犮犽狊犮犪狋狋犲狉犻狀犵犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋 在与入射声波成 １８０° 角的方向上 ， 每单位体积和单位立体角的微分散射截面 。 单位 ： 每厘米球面度 ， ｃｍ －１ · ｓｒ －１ 。 ４ 　 测量原理 ４ ． １ 　 密度测量 ４ ． １ ． １ 　 概述 按形态学分类 ， 超声仿组织材料可能是固体 、 凝胶体或液体 ， 而凝胶又有整体和散体之分 ， 故其密度 １ 犌犅 ／ 犜 １５２６１ — ２００８ 测量应综合采用 ＧＢ ／ Ｔ４４７２ — １９８４ 中所述容量瓶法和浮力法 。 对固体材料 ， 一般采用浮力法 ， 载质大 多用蒸馏水 ； 不宜用水时可改用其他液体 。 对水基整体凝胶材料 ， 载质可以是与被测材料成分相同的水 溶液 ， 也可是适当的非水液体 。 对水基散体凝胶材料 ， 宜采用广口容量瓶法 。 对液态超声仿组织媒质 ， 宜采用传统 （ 即玻璃制 ， 磨口 ） 容量瓶法 。 需要强调指出 ： ——— 在浮力法中用作载质的液体 ， 不可使被测材料发生物理或化学变化 ； ——— 在浮力法中 ， 若所用载质不是蒸馏水 ， 其密度应采用容量瓶法予以标定 ； ——— 采用浮力法时 ， 考虑到载质的密度既可能高于也可能低于被测材料 ， 且为了不因夹持 、 挂钩等 损伤样品 ， 应将样品置于载样筐内 ； ——— 广口容量瓶和载样筐的制作方法和要求参见附录 Ａ 。 ４ ． １ ． ２ 　 采用浮力法时的计算公式 ρ ＝ 犿 ２ ρ ｗ 犿 ２ － （ 犿 １ － 犿 ０ ）……………………………（ １ ） 　　 式中 ： ρ ——— 样品材料的密度 ， 单位为克每立方厘米 （ ｇ ／ ｃｍ ３ ）； ρ ｗ （ ρ ０ ）——— 蒸馏水 （ 或其他液体载质 ） 的密度 ， 单位为克每立方厘米 （ ｇ ／ ｃｍ ３ ）； 犿 ２ ——— 样品的质量 ， 单位为克 （ ｇ ）； 犿 １ ——— 载样筐与样品的总浮质量 ， 单位为克 （ ｇ ）； 犿 ０ ——— 载样筐的浮质量 ， 单位为克 （ ｇ ）。 ４ ． １ ． ３ 　 采用容量瓶法时的计算公式 ρ ＝ ρ ｗ （ 犿 ２ － 犿 ０ ） 犿 １ － 犿 ０ ……………………………（ ２ ） 　　 式中 ： ρ ——— 样品材料的密度 ， 单位为克每立方厘米 （ ｇ ／ ｃｍ ３ ）； ρ ｗ ——— 蒸馏水的密度 ， 单位为克每立方厘米 （ ｇ ／ ｃｍ ３ ）； 犿 ２ ——— 样品与容量瓶的总质量 ， 单位为克 （ ｇ ）； 犿 １ ——— 水与容量瓶的总质量 ， 单位为克 （ ｇ ）； 犿 ０ ——— 空容量瓶的质量 ， 单位为克 （ ｇ ）。 蒸馏水的密度与温度的关系见附录 Ｂ 。 若所用载质不是蒸馏水 ， 其密度标定也采用容量瓶法 ， 计算 也采用式 （ ２ ）， 此时 ρ 即为被标定载质的密度 ρ ０ 。 ４ ． ２ 　 声速和声衰减系数的测量 ４ ． ２ ． １ 　 概述 声速和声衰减系数测量采用插入取代法 。 即在测试水槽中 ， 将被测材料样品插在发射换能器与接 收换能器之间的平面波声束路径上 ， 令其取代相同长度的水 ， 借助于样品插入前后声脉冲信号传播时间 的变化求得该材料中声速 ， 借助于插入不同厚度样品时接收信号幅度的变化求得该材料的声衰减系数 。 如图 １ 所示 ， 在配有恒温装置的水槽中充以除气蒸馏水 ， 接收换能器定位在发射换能器的近远场交 界处 ， 以避免声束扩展引起的修正 。 射频脉冲发生器以电脉冲激励发射换能器使之产生猝发音脉冲向 水中辐射 ， 由接收换能器接收并送至示波器显示 。 需要强调指出的是 ， 当样品为水基 （ 整体和散体 ） 凝胶或液体时 ， 应将其封装在圆筒状容器中 ， 容器 与声束轴垂直的端面应封以透声良好的薄膜 。 ２ 犌犅 ／ 犜 １５２６１ — ２００８ 图 １ 　 插入取代法测试原理图 ４ ． ２ ． ２ 　 声速测量 声速测量一般采用单样品法 ， 通过式 （ ３ ） 求出声速值 ： 犮 ＝ 犱犮 ｗ 犱 ＋ 狋犮 ｗ ……………………………（ ３ ） 　　 式中 ： 犮 ——— 样品材料中声速 ， 单位为米每秒 （ ｍ ／ ｓ ）； 犮 ｗ ——— 蒸馏水中声速 ， 单位为米每秒 （ ｍ ／ ｓ ）； 犱 ——— 样品厚度 ， 单位为米 （ ｍ ）； 狋 ——— 插入样品后引起的声脉冲传播时间变化 （ 脉冲波形前移 ， 即时间缩短时取负值 ； 脉冲波形后 移 ， 即时间延长时取正值 ）， 单位为秒 （ ｓ ）。 蒸馏水的声速 犮 ｗ 与温度的关系参见附录 Ｃ 。 ４ ． ２ ． ３ 　 声衰减系数测量 声衰减系数测量采用双样品法 。 当样品足够厚 ， 与声束轴垂直方向两界面间不出现驻波 ， 且不考虑 水中声衰减的影响时 ， 其声衰减系数按式 （ ４ ） 计算 ： α ＝ ２０ 犱 ｌ － 犱 ｓ ｌｏｇ 犃 ｓ 犃 （） ｌ ……………………………（ ４ ） 式中 ： α ——— 被测材料的声衰减系数 ， 单位为分贝每厘米 （ ｄＢ ／ ｃｍ ）； 犱 ｌ ——— 较厚样品的厚度 ， 单位为厘米 （ ｃｍ ）； 犱 ｓ ——— 较薄样品的厚度 ， 单位为厘米 （ ｃｍ ）； 犃 ｌ ——— 插入较厚样品时接收信号幅度 ， 单位为伏 （ Ｖ ）； 犃 ｓ ——— 插入较薄样品时接收信号幅度 ， 单位为伏 （ Ｖ ）。 水中声衰减及其对样品声衰减系数测量的影响与修正 ， 参见附录 Ｄ 和附录 Ｅ 。 ４ ． ３ 　 背向散射系数的测量 其原理和方法遵照 ＹＹ ／ Ｔ０４５