理论上超声远场的横向分辨力(修改稿) 超声横向分辨率

1 横向分辨力的概念

横向分辨力表示对和声束轴线垂直的平面上两个反射点(反射体)的可分辨距离。可分辨距离越小,分辨力越好。

2 问题的提出

2.1 教材叙述

特压《超声检测》教材(2008版)第127页有这样的叙述:“横向分辨力取决于声束宽度”。现在的问题是:为什么横向分辨力取决于声束宽度?声束宽度与什么因素有关?

2.2 A型脉冲反射仪器仅有纵向分辨力

A型脉冲反射仪器仅有纵向分辨力,如上所述,对处于和声束轴线垂直的平面上两个反射点来说,它们一方面要与声轴大体垂直,另一方面又要求它们的声程差x至少(极限)应为半波长,这几乎是不可能的。那怎么确定横向分辨力呢?

3 相应声程处-6dB声束宽度等于横向分辨力

对处于和声束轴线垂直的平面上两个反射点来说,当相应声程处声束宽度,大于两个反射点距离,两个反射点的声程差又小于半波长,只能把两个反射波“合而为一”,当一个脉冲来显示。当相应声程处声束宽度,小于或等于两个反射点距离时,才能把两点分开,因为不移动探头,不能分别得到它们各自波幅的最大值。所以,理论上的横向可分辨距离a应不小于相应声程处声束宽度D’(当使用圆形晶片,直探头的声束宽度,可称为声束直径)。D’越小,横向分辨力越高。那么,D’又该怎么计算呢?

4 D’的计算方法

设θ为-6dB对应的圆形晶片的半扩散角,则

理论上超声远场的横向分辨力(修改稿) 超声横向分辨率

sinθ=0.51(λ/D)

当λ/D值很小时,tgθ≈sinθ=0.51(λ/D)

D’=2. tgθ.x≈2X0.51(λ/D)

D=1.02λ.x/D(1)

式中: λ—标称波长;

D—晶片直径;

x—声程;

D’—声程x处的-6dB声束直径。

可分辨条件:

aD=1.02λ.x/D(2)

分析公式(2)可知:横向分辨力D’,与波长和声程成正比,和晶片直径成反比。对矩形晶片,也可按公式(2)大体上作定性理解。

5 笔者注

(1)有的资料,用第一零值半扩散角θ0作为声束半扩散角,即

sinθ0=1.22(λ/D)

这样计算的结果,声束直径D”大约为D’的两倍。因此,认为分辨力是D”的1/2。

(2)本文的计算公式,只起定性理解作用,实际应用,声束直径或宽度,最好用专门

  

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