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至我国高频超声测量频率上限基准提高12倍

2021-10-07

我国高频超声测量频率上限基准提高12倍

我国已成为大的超声诊断装备生产和使用国,超声装备年产值到达百亿元;在工业检测领域,超声检测也是主要的无损检测技术之1。关键装备检测、飞行器关键部件、半导体行业中高纯度溅射靶材等制造业的产品质量控制都离不开超声检测。

近,中国计量院力声所杨平团队采取激光外差法建立高频水听器校准装置,将我国高频超声丈量的频率上限由现有基准的5MHz提高到60MHz,为超声利用提供标准更高、精度更准的 尺子 。

杨平介绍说,人们习惯上将频率高于20kHz的声波称为超声波,超声因其指向性好,穿透能力较强,易于取得较集中的声能,被广泛利用于医学诊断、医治和工业检测等领域。在医学影象领域,超声装备特别是B超,因其无创、无痛、方便、直观,已成为使用量大、频次高、触及人群广的装备之1。

在擦去实验机上的防锈油和脂影响超声诊断装备安全评估、性能评价的众多因素中,高频水听器是杨平团队为关键的器件。据杨平介绍,高频水听器其实就是1种在水里能听见声音的高频传感器,能将水里的超声信号接收并转化为电信号。高频水听器的灵敏度准确与否,对保障超声诊断装备的安全性、超声医治装备的剂量准确性相当重要,对肯定超声换能器也就是人们常说的超声探头参数、制定检测方案、定量评估检测结果尤其重要。

在实际利用中,超声诊断、检测的分辨力与介质中的波长密切相干。1般来讲,波长越小,频率越高,超声波检测的分辨能力也越高。如1MHz的超声波在人体中的波长大约为1.5mm,而10MHz的超声波在人体内波长大约为0.15mm,理论上可将检测的空间分辨率提高1光传输或成像等特殊功/性能玻璃或无机非晶态材料的制备技术;光电、压电、激光、耐辐射、闪烁体、电磁及电磁波屏蔽等功能玻璃制备技术;新型高强度玻璃制备技术;生物体和固定酶生物化学功能玻璃制备技术;滤光片、光学纤维面板、光学纤维倒像器、X射线像增强器微通道板新型玻璃制备技术;真空玻璃、在线low-E玻璃制备技术等0倍。

为了得到更高的诊断及检测分辨力,目前用于眼科、皮肤及血管内成像等检查的超声诊断装备工作频率已到达40MHz乃至60MHz,因此相应地对高频水听器校准频率范围提出了愈来愈高的要求。但我国原本的高频水声基准频率范围为0.5MHz~5MHz传动安稳,其频率范围已不能满足国内超声相干企业的溯源需求,更不能满足医用超声、设备制15、取样间隔 [Sampling Interval]造等行业的发展需求。我国的高频水听器、超声换能器基本都要到国外去溯源,不但本钱高,而且每次都需要几个月乃至1年的时间,严重制约了相干产业的发展。

为此,杨平团队于2009开始了该方面的研究。经过努力,课题组采取互易技术和激光外差技术两种方法分别建立了我国高频水听器校准装置,其中高达60MHz的激光外差校准能力为国际上首次展开。课题组利用激光外差技术展开的高频水听器校准能力,频率范围为5MHz~60MHz,丈量不肯定度优于16,校准频率范围及不肯定度水平步入国际梯队。 原理正确,方法可行,结果可靠,不肯定度水平到达国际先进水平。 专家鉴定意见这样评价道。

杨平介绍说,通过薄膜水听器的比对,课题成果的技术水平与此方面公认技术能力高的英国、德国 不相上下 。同时,激光外差技术比英国、德国目前采取的激光零差技术具有明显的技术优势,主要体现在:丈量高频声压的信息更丰富,声压的上限更高,各种系统效应影响较小,修正带来的不肯定度较小等。另外,该技术有望为高强度聚焦超声场中的焦点声压丈量提供可行的技术手段。

业内专家表示,高频水听器校准及超声换能器声场形态参数丈量能力的建立,将为我国医用超声、飞机制造、半导体靶材制造等产业提供频率更高、量值更准的丈量校准服务,为其装备研发、质量控制提供更加精准的技术支持。

目前,中国计量院的高频水听器校准能力已参加了近1次由国际计量局组织的国际关键比对,项目研究内容得到国际同行的广泛关注,并被英国国家物理实验室征集列入其牵头的欧盟计量联合研究备选项目。相干校准和丈量能力的建立,将有望带动我国超声相干产业的产品质量和性能得到国际市场的认可。