顯示機械設(shè)備的校準(zhǔn)與特性化講座

第四章

顯示設(shè)備的校準(zhǔn)與特性化

CRT（陰極射線管）和LCD（液晶體）兩種顯示器的呈色原理不同，校準(zhǔn)時的可調(diào)參數(shù)不同，特性化時的的基本方法相同。4.1顯示器的呈色原理一

CRT顯示器

1.原理：三支電子槍分別射出R、G、B三原色電子流。電子槍通電后燈絲發(fā)熱，陰極被激發(fā)射出電子流。電子流被加速極加速后，并被聚焦極聚焦成很細的三條電子束，再受高壓強大電場進一步加速，高速轟擊熒光粉，將電能轉(zhuǎn)換成光能。

用RGB三種熒光粉所發(fā)出的色光作為三原色，所以屬于RGB設(shè)備。2.CRT顯示器的技術(shù)要求

1）.三陰級能發(fā)射受三基色信號控制的三束電子束。

2）.熒光粉必須為RGB三色，且分布在一個像素之內(nèi)。

3）.三色信號控制的電子束通過選色極后能正確到達相應(yīng)的RGB熒光粉上。

4）.熒光粉發(fā)光效率高，色彩純度高、飽和度高、能產(chǎn)生中性灰，且混合的色彩更多。二

LCD顯示器

液晶，是介于固態(tài)和液態(tài)之間的物質(zhì)，即液態(tài)的晶體，也就是說一種物質(zhì)同時具備了液體的流動性和類似晶體的某種排列特性。加熱時呈現(xiàn)透明的液體狀態(tài)，冷卻時會出現(xiàn)結(jié)晶顆粒的渾濁狀態(tài)。

在電場的作用下，液晶分子的排列會產(chǎn)生變化。從而影響到它的光學(xué)性質(zhì)，這種現(xiàn)象叫做電光效應(yīng)。原理

當(dāng)通電時，排列變的有秩序，使光線容易通過；不通電時排列混亂，阻止光線通過。讓液晶如閘門般地阻隔或讓光線穿透。

從技術(shù)上簡單地說，液晶面板包含了兩片相當(dāng)精致的無鈉玻璃素材，稱為Substrates，中間夾著一層液晶。當(dāng)光束通過這層液晶時，液晶本身會排排站立或扭轉(zhuǎn)呈不規(guī)則狀，因而阻隔或使光束順利通過。彩色LCD工作原理

通常，在彩色LCD面板中，每一個像素都是由三個液晶單元格構(gòu)成，其中每一個單元格前面都分別有紅色，綠色，或藍色的過濾器。這樣，通過不同單元格的光線就可以在屏幕上顯示出不同的顏色。LCD特點機身薄，節(jié)省空間與比較笨重的CRT顯示器相比，液晶顯示器只要前者三分之一的空間。省電，不產(chǎn)生高溫它屬于低耗電產(chǎn)品，可以做到完全不發(fā)熱(主要耗電和發(fā)熱部分存在于背光燈管)，而CRT顯示器，因顯像技術(shù)不可避免產(chǎn)生高溫。低輻射，益健康液晶顯示器的輻射遠低于CRT顯示器（僅僅是低，并不是完全沒有輻射，電子產(chǎn)品多多少少都有輻射），這對于整天在電腦前工作的人來說是一個福音。畫面柔和不傷眼不同于CRT技術(shù)，液晶顯示器畫面不會閃爍，可以減少顯示器對眼睛的傷害，眼睛不容易疲勞。

LCD克服了CRT體積龐大、耗電和閃爍的缺點，但也同時帶來了造價過高、視角不廣以及彩色顯示不理想等問題。LCD硬件參數(shù)

1.可視角度：左右對稱，上下不一定對稱?？梢暯嵌仍酱笤胶谩?.亮度：200cd/m2

3.響應(yīng)時間：顯示器各像素點對輸入信號反應(yīng)的速度，越小越好。三、影響顯示器成色的因素

1.白點：由RGB三個通道都以最大數(shù)值驅(qū)動時得到的色度值。（用色溫、標(biāo)準(zhǔn)照明體、和色度值來描述）2.亮度：顯示器輸出信號所表達的明亮程度（可以調(diào)節(jié)）。3.對比度：輸出最大和最小亮度之間的區(qū)別

4.Gamma值：描述顯示信號和控制電壓之間的對應(yīng)關(guān)系。4.2顯示器的校準(zhǔn)

特性化之前，使顯示器處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

調(diào)整顯示器的白場的亮度、白場的顏色、階調(diào)曲線以及黑場的亮度。1.校準(zhǔn)軟件和儀器校準(zhǔn)可借助特性化軟件來完成。大多數(shù)特性化軟件都將顯示器的校準(zhǔn)和特性化文件的生成功能結(jié)合在一起。校準(zhǔn)時，一定要注意測量儀可以適用的顯示器類型，尤其是在校準(zhǔn)LCD顯示器時，要用專門測量液晶顯示器的測量儀器。1）校準(zhǔn)前準(zhǔn)備清潔；環(huán)境光；預(yù)熱（如有節(jié)能設(shè)置或軟件要關(guān)閉）；關(guān)閉屏保；確定顯示器的參數(shù)設(shè)置。2）校準(zhǔn)目標(biāo)值所有的顯示器校準(zhǔn)軟件都會詢問兩個目標(biāo)值：白場和Gamma值。白場通常表示為D65。專業(yè)顯示器

一般通過調(diào)整電子槍的發(fā)射強度或液晶盒的亮度來調(diào)整顯示器的白平衡。gamma值反映顯示信號與控制電壓的對應(yīng)關(guān)系。會影響圖像亮調(diào)與暗調(diào)的顯示效果，影響顯示器對各梯級對比度和層次的顯示。一般要模擬介質(zhì)的中間調(diào)特性，一般為1.8或2.2

2.校準(zhǔn)過程：校準(zhǔn)軟件支持的種類越多，校準(zhǔn)工作會更方便。主要包括：

連接測量儀：將Eye-one

Display聯(lián)接到計算機的USB接口。校準(zhǔn)測量儀設(shè)置校準(zhǔn)目標(biāo)值執(zhí)行校準(zhǔn)

在使用之前，需要對Eye-one

Display屏幕測色器進行初始化校準(zhǔn)。將Eye-one

Display放在純黑的平面上（或者使用隨附的黑色蓋子蓋住Eye-oneDisplay的感光區(qū)），注意不要漏光，然后點擊屏幕上的Calibrate按鈕，軟件將自動進行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)成功后，屏幕會出現(xiàn)“Eye-one

calibration

wassuccessful（Eye-one校準(zhǔn)成功）”的顯示，并且向右的箭頭被激活，允許進入下一步。儀器的校準(zhǔn)非常重要，它相當(dāng)于測量高度時基點的選擇，基點不準(zhǔn)確，測量的精度就無從談起。校準(zhǔn)時要確保儀器的感光區(qū)沒有光線進入。設(shè)置目標(biāo)值一般選擇中色溫6500比較合適。對于Windows系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)伽瑪值為2.2；對于Mac系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)伽瑪值為1.8。首先，設(shè)定白點，白點有很多色溫選項，如圖：一般來說，會選擇5000K或6500K，我國規(guī)定印刷標(biāo)準(zhǔn)使用光源是6500K，但國際使用標(biāo)準(zhǔn)是5000K，現(xiàn)在很多

印廠都使用的是5000K，這里選擇多

少K，要根據(jù)實際印刷看稿光源來決定。印刷和攝影推薦5000K或6500K，網(wǎng)頁推薦6500K。如果要達到徹底模

擬某一印刷品效果，也可以選擇設(shè)

定紙白，輸入測量好的紙張白點XYZ值（不推薦常規(guī)校正這樣做，因為

紙白會因紙張品種品牌和生產(chǎn)日期

不同有很大的差別）。

之后是設(shè)定

GAMMA值，印

刷推薦1.8，網(wǎng)頁設(shè)計等推薦

2.2。亮度推薦100％。檢測環(huán)境光把Eye-one放在屏幕上Eye-one

Display的測光區(qū)周圍布滿了小小的吸盤，可以牢牢吸附在屏幕表面，放置時一定要吸牢，避免外接光線射入感光區(qū)。對于不太容易吸牢的液晶顯示器，可以利用Eye-one連線上的配重塊，將它吊在屏幕表面。校準(zhǔn)白場亮度在調(diào)節(jié)亮度時一定要一點一點地調(diào)，最好每秒調(diào)整1％，如果調(diào)整太快，顯示器燈絲的溫度變化跟不上數(shù)值的變化，是無法真正校準(zhǔn)的。

首先將顯示器對比度調(diào)整到最大，然后點擊開始直到上下箭頭對到一起，校準(zhǔn)白場色溫點停止并進入下一步，將顯示器亮度調(diào)到最

小，然后逐步增加亮度，直到上下箭頭對到一起，校準(zhǔn)黑場亮度

Eye-one校準(zhǔn)黑場時，提示用戶將顯示器OSD面板里的亮度控制調(diào)節(jié)為零，經(jīng)過儀器測量后反饋給軟件，軟件再指導(dǎo)用戶不斷調(diào)節(jié)亮度控制。在達到目標(biāo)值之前，亮度指示中的黑色指示條不斷跳動，達到目標(biāo)值后，會穩(wěn)定在中間的綠色區(qū)域。

顯示器的物理校準(zhǔn)完成后，需要根據(jù)顯示器的特性來生成其ICC色彩檔ICC檔生成后，會提示校準(zhǔn)成功。1.顯示標(biāo)準(zhǔn)色塊

校準(zhǔn)和特性化顯示器的軟件在校準(zhǔn)完顯示器后會顯示出一些色塊，這些色塊具有已知的RGB數(shù)值，即色塊參考數(shù)據(jù)。這些色塊包含構(gòu)建RGB色域所需的特征色，黑、白、各亮度等級的三原色、二次色等。4.3

顯示器的特性化

自動測量完成后，

會提示你

是不是保

存測量數(shù)

據(jù)，如圖：2.創(chuàng)建顯示器特性文件

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)色塊參考數(shù)據(jù)中的RGB數(shù)值和經(jīng)顯示后測量得到的CIEXYZ值，建立兩者之間的轉(zhuǎn)換方式。

保存好測量數(shù)據(jù)后，軟件跳入ProfileMaker界面，并加載剛剛做的測量數(shù)據(jù)，如圖：

profile大小選擇生成比較大的ICC文件，這樣準(zhǔn)確性更高一些，紙白選擇標(biāo)準(zhǔn)白點（即你剛設(shè)置的白點），然后點擊開始計算，要求保存ICC文件，計算保存完畢后，會提示你是不是將生成的icc文件作為顯示器系統(tǒng)的配置文件，如圖：

選擇是，就自動將此icc加載為你的顯示器色彩管理文件，可從顯示器設(shè)置－高級－色彩管理查看到！4.4顯示器特性化軟件的應(yīng)用

特性化文件建立后保持在系統(tǒng)默認目錄下，這樣才可以在操作系統(tǒng)中應(yīng)用特性文件第3講醫(yī)學(xué)超聲成像技南方醫(yī)科術(shù)大學(xué)匯報人姓名主要內(nèi)容超聲成像基本原理——超聲回波法醫(yī)學(xué)超聲設(shè)備的分類超聲診斷儀的主要參數(shù)7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義43Part

.01超聲成像基本原理——超聲回波法超聲回波法把幾兆赫至幾十兆赫的高頻聲脈沖發(fā)射到生物體內(nèi)，再接收反射波（回波），這種方法稱為超聲脈沖回波法。脈沖寬度：幾微秒脈沖間隔：幾百微秒（接收放大器處理回波的時間）脈沖回波法最早較早是應(yīng)用于雷達和聲納?；夭〞r間t、探測距離L的關(guān)系，c為聲速7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義457/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義467/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義47超聲回醫(yī)學(xué)波超聲儀器法原理講示義

意圖7/27/202348儀器基本框圖發(fā)射通道：時鐘電路（同步脈沖發(fā)生器）、發(fā)射器（高頻脈沖發(fā)生器）、換能器（探頭）接收通道：接收換能器、射頻放大器（RFA）、7/2檢7/2023

波及抑制電路、視頻醫(yī)學(xué)超聲放儀器原大理講義器（UFA）49Part

.022醫(yī)學(xué)超聲設(shè)備的分類A型超聲A型超聲診斷儀因其回聲顯示采用幅度調(diào)制

(Amplitude

Modulation)而得名。A型顯示是超聲診斷儀最基本的一種顯示方式，即在陰極射線管(CRT)熒光屏上，以橫坐標(biāo)代表被探測物體的深度，縱坐標(biāo)代表回波脈沖的幅度，故由探頭(換能器)定點發(fā)射獲得回波所在的位置可測得人體臟器的厚度、病灶在人體組織中的深度以及病灶的大小。根據(jù)回波的其他一些特征，如波幅和波密度等，7/2還7/2023

可在一定程度上對病醫(yī)學(xué)超聲灶儀器原進理講義行定性分析。517/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義52由于A型顯示的回波圖，只能反映局部組織的回波信息，不能獲得在臨床診斷上需要

的解剖圖形，且診斷的準(zhǔn)確性與操作醫(yī)師

的識圖經(jīng)驗關(guān)系很大，因此其應(yīng)用價值已

漸見低落，即使在國內(nèi)，A型超聲診斷儀也很少生產(chǎn)和使用了。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義537/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義557/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義56M型超聲診斷儀發(fā)射和接收工作原理與A型有些相似，不同的是其顯示方式。對于運動臟器，由于各界面反射回波的位置及信號大小是隨時間而變化的，如果仍用幅度調(diào)制的A型顯示方式進行顯示，所顯示波形會隨時間而改變，得不到穩(wěn)定的波形圖。因此，M型超聲診斷儀采用輝度調(diào)制的方法，使深度方向所有界面反射回波用亮點形式在顯示器垂直掃描線上顯示出來，隨著臟器的運動，垂直掃描線上的各點將發(fā)生位置上的變動，定時地采樣這些回波并使之按時間先后逐行在屏上顯示出來。圖中可以看出，由于臟器的運動變化，活動曲線的間隔亦隨之發(fā)生變化，如果臟器中某一界面是577/2靜7/2023

止的，活動曲線將變醫(yī)學(xué)超聲為儀器原水理講義平直線。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義58M型超聲診斷儀對人體中的運動臟器，如心臟、胎兒胎心、動脈血管等功能的檢查具有優(yōu)勢，并可進行多種心功能參數(shù)的測量，如心臟瓣膜的運動速度、加速度等。但M型顯示仍不能獲得解剖圖像，它不適用于對靜態(tài)臟器的診查。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義59B型超聲7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義60為了獲得人體組織和臟器解剖影像，繼A型超聲診斷儀應(yīng)用于臨床之后，B型、P型、BP型、C型和F型超聲成像儀又先后問世，由于它們的一個共同特點是實現(xiàn)了對人體組織和臟器的斷層顯示，通常將這類儀器稱為超聲斷層掃描診斷儀。雖然B型超聲成像診斷儀因其成像方式采用輝度調(diào)制(Brightness

Modulation)而得名，其影像所顯

示的卻是人體組織或臟器的二維超聲斷層圖(或稱

剖面圖)，對于運動臟器，還可實現(xiàn)實時動態(tài)顯示。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義617/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義62C型超聲C型掃查，又稱C型顯示，“特定深度掃查”

(constant

depth

mode)。與B型掃查一樣都是輝度調(diào)制的二維切面象顯示方式，所不同的是B型掃查所獲得的是超聲波束掃查平面本身的切面象，即縱向切面象。可惜由于C型掃查的靈敏度較低，顯象速度不易提高，使C型掃查技術(shù)的發(fā)展受到7/2限7/2023

制。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

637/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義647/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義65D型超聲D型超聲成像診斷儀也即超聲多普勒診斷儀，它是利用聲學(xué)多普勒原理，對運動中的臟器和血液所反射回波的多普勒頻移信號進行檢測并處理，轉(zhuǎn)換成聲音、波形、色彩和輝度等信號，從而顯示出人體內(nèi)部器官的運動狀態(tài)。超聲多普勒診斷儀主要分為3種類型：即連續(xù)式超聲多普勒(continuous

wave

doppler)成像診斷儀脈沖式超聲多普勒(pulsed

wave

doppler)成像診斷儀實時二維彩色超聲多普勒血流成像(color

doppler667/27/2023

flow

image)診斷儀。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義F型超聲67F型掃查，又稱F型顯示。它與C型掃進原理上是相似的。區(qū)別僅在于：在掃查一幅圖像的過程中，

C型掃查平面距探頭的深度是不變的，而F型掃查面距探頭的深度是一變量，不是一個常量。根據(jù)成像需要可作相應(yīng)變動，從而可獲得7/2斜7/2023

面、曲面的F型醫(yī)圖學(xué)超聲儀像器原理講義7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義68P型超聲7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義69又稱P型顯示，它可視為一種持殊的B型顯示，超聲換能器置于圓周的中心，徑向旋轉(zhuǎn)掃查線與顯示器上的徑向掃描線作同步的旋轉(zhuǎn)。主要適用于對肛門、直腸內(nèi)腫瘤、食道癌及子宮頸癌的檢查，亦可用于對尿道、膀胱的檢查。P型超聲診斷儀所使用的探頭稱為徑向掃描探頭，如尿道探頭，直腸探頭都屬于徑向掃描探頭。掃

描時探頭置于體腔內(nèi)，如食道、胃或直腸等。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義707/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義71Part

.013超聲診斷儀的主要參數(shù)主要參數(shù)7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義73表征超聲診斷儀性能的參數(shù)，從大的方面可分為三類，這就是：聲系統(tǒng)參數(shù)

圖像特性參數(shù)電氣特性參數(shù)在眾多的參數(shù)中，我們只討論其中幾個主要參數(shù)。聲系統(tǒng)參數(shù)：聲輸出的強度、總功率等；

超聲場的時頻特性，如波型、持續(xù)時間、脈沖重復(fù)頻率、脈沖形狀、頻率、脈沖帶寬等；

聲場分布特性，如換能器類型、波束形狀、聚焦特性、景深等。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義74圖像特性參數(shù)：分辨力；位置記錄精度；深度測量精度；幀頻；存貯器的容量；圖像處理能力。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義75電氣特性參數(shù)：靈敏度；增益及TGC指標(biāo)；壓縮特性及動態(tài)范圍；顯示器的動態(tài)范圍；系統(tǒng)的帶寬等。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義76Part

.02幾個主要參數(shù)動態(tài)范圍顯示信號的最大水平與最小水平的比稱為動態(tài)范圍(Dynamic

Range,DR)，DR描述了信號幅度變化的大小，一般用分貝[dB]值表示。式中：Umax—信號最大值，Umin

—信號最小7/27/2值02378醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義生物組織的聲界面特性，組織吸收（超聲衰減）特性及探測深度決定了信號的動態(tài)范圍7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義79因此動態(tài)范圍DR通常由兩個部分組成：聲界面特性（聲阻抗差）所確定的信號幅度變化（SDR）超聲在組織傳播過程中衰減所引起的信號幅度變化，超聲傳播衰減取決于組織特性（超聲衰減系數(shù)

）與傳播距離（L）由此超聲回波總動態(tài)范圍可寫為：DR

=

2 L

+

SDR對動態(tài)范圍的影響因素7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義80超聲在生物組織中傳播所產(chǎn)生的全部回波；

超聲發(fā)射功率、接受放大器的等效輸入噪聲；終端顯示裝置的動態(tài)范圍；動態(tài)壓縮方法時間增益控制——補償傳輸衰減幅度增益控制——使有用信號相對壓縮線形范圍線性范圍，一般指的是儀器中放大器線性范圍，它給出放大器輸入信號和輸出信號之間成線性關(guān)系的區(qū)域。即Uo

=

KUi線性關(guān)系也用分貝值來表示式中：Umax—信號最大值，Umin

—信號最小值，可7/27/20見23線性放大器的線性醫(yī)學(xué)范超聲儀圍器原理講即義

是動態(tài)范圍817/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義82當(dāng)輸出信號的最大幅度保持不變時，輸入信號的線性范圍將隨著K值的減小而增大。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義83分辨率7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義84分辨力指成像系統(tǒng)能分辨空間尺寸的能力，即能把兩點區(qū)分開來的最短距離。超聲顯像儀的分辨力是衡量其質(zhì)量好壞的最重要的指標(biāo)，分辨力越高，越能顯示出臟器的細小結(jié)構(gòu)。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義85超聲成像的分辨力有橫向分辨力和縱向分辨力之分。前者是指垂直于超聲脈沖束方向上的分辨力，后者是沿波束軸方向上的分辨力。這兩種分辨力的大小差別很大，縱向分辨力總是優(yōu)于橫向分辨力。而且，垂直于波束軸的兩個維上的橫向分辨力也往往不同。影響橫向分辨力和縱向分辨力的因素各不相同，7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義86橫向分辨力又稱側(cè)向分辨力，它表示區(qū)分處于聲束軸垂直的平面上的兩個物體的能力。超聲波束直徑尺寸直接影響橫向分辨力，波束直徑越細，能分辨的尺度越小，橫向分辨力越高。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義87影響橫向分辨率的因素顯示熒光點尺寸的影響波束直徑尺寸的影響

動態(tài)范圍的影響7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義887/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義897/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義90儀器的圖像質(zhì)量主要取決于橫向分辨力。橫向分辨力好，圖像細膩，小結(jié)構(gòu)就能顯示清楚。橫向分辨力主要由換能器的尺寸、形狀、發(fā)射頻率、聚焦等因素決定。當(dāng)顯示屏光點尺寸較大時，也會影響橫向分辨力。此外，隨著深度的增加，脈沖頻譜中的各種頻率成分的衰減情況也不同，這個因素也潛在地影響著橫向分辨力?，F(xiàn)代化的顯像儀橫向分辨力可優(yōu)于2mm。7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義91縱向分辨力又稱軸向分辨力或距離分辨力，表示在聲束軸線方向上對相鄰兩回聲點的分辨力?？v向分辨力與發(fā)射超聲頻率有關(guān)，因為聲波的縱向分辨力理論極限為聲波的半波長。頻率越高，波長越短?？v向分辨力與超聲脈沖的持續(xù)時間有關(guān)，脈沖持續(xù)時間越短，即脈沖越窄，縱向分辨力越高。超聲脈沖持續(xù)時間與發(fā)射電脈沖寬度及換能器阻7/2尼7/2023

有關(guān)。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

92影響縱向分辨率的因素脈沖寬度的影響增益大小的影響7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義937/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義947/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義95色散吸收對橫向、縱向分辨率的影響7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義96吸收與頻率的關(guān)系——頻率越高，吸收越強；頻譜中心向低頻偏移；波束變寬；前沿變壞；理想的情況下，工作頻率越高，分辨率越高；生物組織的平均衰減系數(shù)接近1dB/cm·MHz；頻率3MHz—深度20

cm—衰減60dB，94%頻率10MHz—深度20

cm—衰減200dB，99.5%在大多數(shù)情況下，最佳工作頻率就是超聲波穿透深度不超過200個波長時就能達到被探測臟器的

那個頻率；例如：頻率為3MHz時，波長是0.51mm它能夠像。7/2形7/2023

成102mm深處組織的醫(yī)學(xué)良超聲儀好器原理講圖義97帶寬7/27/202398醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義工作頻率超聲診斷儀的工作頻率，根據(jù)兩個方面因素作最佳的選擇。首先，從分辨力的角度說，增高頻率，可以改善分辨力。頻率越高，波長越短，則波束的指向性越好（近場距離大，而發(fā)散角?。?，橫向和縱向分辨力都能提高。其次，從穿透深度的角度來看，工作頻率越高，則衰減成正比地增加，必然使探測深度減小。若7/2要7/2023

求較大的穿透深度，醫(yī)學(xué)超聲就儀器原得理講義取較低的工作頻率。99因此，在設(shè)計中不得不在工作深度與頻率之間取合理的折衷。比如眼科應(yīng)用中，所要求深度小，可以用高頻率以提高分辨力，一般用10MHz。而

要穿透較大深度（如腹腔）時，則只能取較低工作頻率。通用B型超聲診斷儀的工作頻率一般在

3.5MHz，有些診斷儀配有多種不同頻率的的需要。7/2探7/2023

頭以滿足不同檢醫(yī)查學(xué)超聲儀深器原理講度義100常用超聲診斷儀的超聲頻率；動態(tài)范圍分辨率(波長mm)頻率(MHz)10dB1.520dB2.530dB3.010.253.754.52.50.91.51.850.450.750.910學(xué)0.2750.3750.45作用距離（穿透深度）指儀器發(fā)射的超聲波束可以穿透并能顯示出回聲圖像的被測介質(zhì)深度。超聲醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的作用距離，通常要滿足處于相當(dāng)深度上的各種器官的成像需要，如腹部成像就需要有20cm的工作距離，而用于眼球的深度為

10cm。影響作用距離的主要因素是脈沖信號在傳播途中的衰減，這是由于組織的吸收、反射、折射、散射等原因引起的。7/27/2023

醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

102要提高儀器的探測深度，有三個方面的途徑。

降低工作頻率。但降低工作頻率，則分辨力也隨之降低，這是一個限制。

提高接收機的靈敏度和擴大動態(tài)范圍，使能接收較遠距離的微弱的反射信號，但這要受到換能器噪聲的限制，信噪比極限對診斷超聲的最大穿透深度上的限制為300個波長左右。

加大發(fā)射功率，使遠距離的微小聲阻抗差也能產(chǎn)生較強反射，從而使更遠距離的病灶也能被探測到，但要考慮安全劑量的限制。7/27/2023

考慮到各方面的指醫(yī)標(biāo)學(xué)超聲，儀器原理應(yīng)講義合理選取作用距離。103脈沖重復(fù)頻率7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義104指脈沖工作方式超聲儀器每秒鐘重復(fù)發(fā)射超聲脈沖的次數(shù)，即探頭激勵脈沖的頻率。重復(fù)頻率主要取決于所需探測的最大深度以及掃描的回掃時間。設(shè)最大深度L=20cm，超聲速度c=1540/s，則探測最大深度所需時間為2L/c，最大重復(fù)頻率為：7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義105重復(fù)頻率過高，會造成多重界面的重復(fù)反射而互相干擾，使回波圖形混亂和模糊。通常選用頻率在50~2000Hz之間。M型超聲多采用1000次/s，脈沖持續(xù)時間1.5微秒。斷層顯像儀為了提高幀頻，選用3000Hz7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義106幀頻7/27/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義107成像系統(tǒng)