特種機(jī)械設(shè)備UT通用工藝規(guī)程和工藝卡知識(shí)培訓(xùn)講座

《超聲檢測(cè)》通用工藝規(guī)程和工藝卡山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院淄博分院劉鐵民1210．1

特種設(shè)備超聲檢測(cè)通用工藝規(guī)程

超聲檢測(cè)通用工藝規(guī)程是根據(jù)相關(guān)法規(guī)、安全技術(shù)規(guī)范、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、有關(guān)的技術(shù)文件和JB/T4730.3-2005等相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求，并針對(duì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和檢測(cè)能力而編制的技術(shù)文件。超聲槍測(cè)通用工藝規(guī)程應(yīng)涵蓋本單位(制造、安裝或檢驗(yàn)檢測(cè)單位)產(chǎn)品(或檢測(cè)對(duì)象)的檢測(cè)范圍。310．1

特種設(shè)備超聲檢測(cè)通用工藝規(guī)程??

超聲檢測(cè)通用工藝規(guī)程一般以文字說(shuō)明為主，檢測(cè)對(duì)象一般為某類工件，它應(yīng)具有一定的覆蓋性和通用性，至少應(yīng)包括以下內(nèi)容：適用范圍:指明該通用工藝規(guī)程適用

于哪類工件或哪種產(chǎn)品的焊縫及焊縫類型等。引用標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī):指技術(shù)文件引用的法規(guī)、安全技術(shù)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。10．1

特種設(shè)備超聲檢測(cè)通用工藝規(guī)程??

(3)檢測(cè)人員資格:指對(duì)檢測(cè)人員的資格要求。檢測(cè)設(shè)備、器材和材料:指超聲檢測(cè)用的儀器、探頭、試塊和耦合劑等。主要性能指標(biāo)有：檢測(cè)設(shè)備規(guī)格型號(hào)、探頭類型、晶片尺寸和頻率；標(biāo)準(zhǔn)試塊及對(duì)比試塊型號(hào)名稱；耦合劑型號(hào)名稱。檢測(cè)表面制備:指對(duì)被檢工件表面的準(zhǔn)備方法及要求等。410．1

特種設(shè)備超聲檢測(cè)通用工藝規(guī)程?

(6)檢測(cè)時(shí)機(jī):指不同材料的被檢工件超聲檢測(cè)的時(shí)間安排等。(7)檢測(cè)工藝和檢測(cè)技術(shù):指明進(jìn)行超聲檢測(cè)時(shí)可選擇的檢測(cè)技術(shù)等級(jí)、檢測(cè)方法、檢測(cè)方向、掃查方式、檢測(cè)部位范圍、儀器時(shí)基線比例和靈敏度調(diào)整、測(cè)定缺陷位置、當(dāng)量和指示長(zhǎng)度的方法等。510．1

特種設(shè)備超聲檢測(cè)通用工藝規(guī)程??

(8)檢測(cè)結(jié)果的評(píng)定和質(zhì)量等級(jí)分類:指明檢測(cè)結(jié)果評(píng)定所依據(jù)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及驗(yàn)收合格級(jí)別等。檢測(cè)記錄、報(bào)告和資料存檔:指規(guī)定

檢測(cè)原始記錄、報(bào)告內(nèi)容及格式要求，資料、檔案管理要求，安全管理規(guī)定等。編制(級(jí)別)、審核(級(jí)別)和批準(zhǔn)人、制定日期:指超聲檢測(cè)通用工藝規(guī)程的編制、6審核及批準(zhǔn)應(yīng)符合相關(guān)法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。710．2

特種設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡

特種設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡是具體產(chǎn)品檢

測(cè)作業(yè)的指導(dǎo)性文件，一般用表、卡的形式。它是針對(duì)特種設(shè)備某一具體產(chǎn)品或產(chǎn)品上某一部件，依據(jù)超聲檢測(cè)通用工藝規(guī)程、被檢工件的技術(shù)要求和JB/T

4730.3-2005等檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)而專門(mén)制定的有關(guān)檢測(cè)技術(shù)細(xì)節(jié)和具體參數(shù)的工藝文件，凡是工藝卡上沒(méi)有規(guī)定的一些共性問(wèn)題，應(yīng)按通用工藝規(guī)程進(jìn)行。工藝卡一般應(yīng)包括以下內(nèi)容：810．2

特種設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡??

(1)工藝卡編號(hào)應(yīng)根據(jù)程序文件的規(guī)定編制。產(chǎn)品部分產(chǎn)品名稱和編號(hào)，制造、安裝或檢驗(yàn)編號(hào)，特種設(shè)備類別、規(guī)格尺寸、材料牌號(hào)、熱處理狀態(tài)及表面狀態(tài)。檢測(cè)設(shè)備與材料儀器型號(hào)和編號(hào)、探頭規(guī)格參數(shù)、試塊和耦合劑等。?(8)制定日期。910．2

特種設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡???

(4)檢測(cè)工藝參數(shù)檢測(cè)方法、檢測(cè)比例、檢測(cè)部位、儀器時(shí)基線比例和檢測(cè)靈敏度調(diào)整等。(5)檢測(cè)技術(shù)要求執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、驗(yàn)收級(jí)別。

(6)檢測(cè)部位示意圖。(7)編制人員(資質(zhì)級(jí)別)、審核人員(資質(zhì)級(jí)別)。1010．2

特種設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡

實(shí)施超聲檢測(cè)的人員應(yīng)按檢測(cè)工藝卡進(jìn)行操作。

特種沒(méi)備超聲檢測(cè)工藝卡的編制、審核應(yīng)符合相關(guān)法規(guī)、安全技術(shù)規(guī)范或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定?！疤胤N設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡”的格式示例見(jiàn)表10—1。編號(hào):?1110．2

特種設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡?特種設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡的填寫(xiě)內(nèi)容：

產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品編號(hào)；按圖樣或工藝文件填寫(xiě)，如液化氣球罐、發(fā)電鍋爐、加氫反應(yīng)器等。若對(duì)于尚無(wú)產(chǎn)品名稱和編號(hào)的原材料和部件等，則杠劃。部件名稱、部件編號(hào)；對(duì)于產(chǎn)品焊接接

頭杠劃。對(duì)于板材或鍛件部件名稱填“板材”或“鍛件”，部件編號(hào)對(duì)于鍛件指受檢鍛件12編號(hào)，對(duì)于板材指受檢板材的廠內(nèi)編號(hào)。10．2

特種設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡

材料牌號(hào)；指被檢工件的材質(zhì)，如16MnR、20鋼、18MnMoNiR。厚度；指被檢工件的厚度，如20

mm。規(guī)格；指被檢工件的規(guī)格尺寸，如φ2800mm×8000mm×20mm。

熱處理狀態(tài)；如(600±50)℃消除應(yīng)力退火，900℃正火。1310．2

特種設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡?

檢測(cè)時(shí)機(jī)；一般焊縫應(yīng)為“焊接完工后”；對(duì)有延遲裂紋傾向的材料，應(yīng)為“焊后至少24h后”；對(duì)GB12337-1998《鋼制球形儲(chǔ)罐》的焊縫，應(yīng)為“焊后至少36

h后”，對(duì)鍛件應(yīng)為“最終熱處理后”；其他工件可根據(jù)工序安排按實(shí)際填寫(xiě)。表面狀態(tài)；指被檢工件檢測(cè)面要求制備的表面狀態(tài)。如果被檢工件表面漆層厚，應(yīng)為“除去漆層，露出金屬光澤”，焊接接頭14可為“清除焊接飛濺，露出金屬光澤”。1510．2

特種設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡??

檢測(cè)項(xiàng)目；按檢測(cè)對(duì)象分為焊縫、板材和鍛件。坡口形式；指檢測(cè)部位焊縫的坡口形式，按焊接工藝規(guī)程的坡口形式填寫(xiě)，如V形、U形、X形等，其他檢測(cè)對(duì)象杠劃。焊接方法；按圖樣或焊接工藝規(guī)程的焊接方法填寫(xiě)，如焊條電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、氬弧焊等，對(duì)于鍛件和鋼板杠劃。1610．2

特種設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡??

儀器型號(hào)；超聲檢測(cè)儀器型號(hào)，如CTS一22、HS600、PXuT350等。儀器編號(hào)；指檢測(cè)單位內(nèi)的儀器使用編號(hào)。探頭型號(hào)；指實(shí)現(xiàn)檢測(cè)工藝需采用的探頭參數(shù)。如5P6×6K2.5、2.5P20Z、5T20FGl0Z。10．2

特種設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡

試塊種類；指檢測(cè)時(shí)用來(lái)調(diào)整儀器探頭

系統(tǒng)性能校準(zhǔn)和檢測(cè)靈敏度校準(zhǔn)的試塊。如焊縫檢測(cè)為“CSK-IA、CSK-ⅡA、CSK-ⅢA”、

“CSK-IB、RB-2”；鍛件檢測(cè)可為“CSl”或“CSⅡ”；鋼板檢測(cè)可填寫(xiě)“CBI”或“CBⅡ”；用大平底調(diào)整檢測(cè)靈敏度時(shí)可填寫(xiě)“××mm大平底”。

檢測(cè)面；焊縫檢測(cè)時(shí)可填寫(xiě)“單面單側(cè)”

“雙面單側(cè)”“雙面雙側(cè)”；鍛件或鋼板檢測(cè)時(shí)可填寫(xiě)“內(nèi)壁”“外圓面”“軋制面”17等。10．2

特種設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡

掃查方式；指檢測(cè)時(shí)應(yīng)使用的掃查方式。焊縫檢測(cè)時(shí)一般為“鋸齒形掃查”或(和)“斜平行掃查”；鋼板檢測(cè)時(shí)為“列線掃查”，?坡口邊緣為“全面掃查”；鍛件檢測(cè)時(shí)為

“全面掃查”。

耦合劑；一般可采用機(jī)油、水、甘油或工業(yè)糨糊等。表面補(bǔ)償；指檢測(cè)時(shí)工件表面與試塊表面狀態(tài)引起的dB差。一般為2～5

dB，具體值18由實(shí)測(cè)確定，鍛件或鋼板采用底波計(jì)算法時(shí)應(yīng)杠劃。1910．2

特種設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡

掃描線調(diào)節(jié)；指掃描速度調(diào)節(jié)。如采用模擬檢測(cè)儀可填寫(xiě)“深度1:1”“水平1:2”或“聲程l:1”等；當(dāng)采用數(shù)字檢測(cè)儀且用圓弧試塊校準(zhǔn)時(shí)可填寫(xiě)“聲程1:1”。鍛件檢測(cè)時(shí)根據(jù)工件尺寸填寫(xiě)“深度1:lO”或“聲程

1:100”等，鋼板檢測(cè)時(shí)根據(jù)鋼板尺寸填寫(xiě)

“深度2:1”或“聲程1:1”等。2010．2

特種設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡

檢測(cè)靈敏度；焊縫檢測(cè)時(shí)填評(píng)定線靈敏度：如“φ1×6-9dB”“φ2×40-18dB”，檢測(cè)橫向缺陷時(shí)要求提高6

dB；鍛件檢測(cè)時(shí)填寫(xiě)如“最大檢測(cè)距離處的φ2

mm平底孔”；鋼板檢測(cè)時(shí)填寫(xiě)如“φ5mm平底孔第一次反射波高為滿刻度的50％”。2110．2

特種設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)；執(zhí)行檢測(cè)所依據(jù)的有關(guān)方法標(biāo)準(zhǔn)，如對(duì)承壓設(shè)備為“JB/T4730.3-2005”，若執(zhí)行電力標(biāo)準(zhǔn)可填寫(xiě)“DL/T820-2002”。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)對(duì)超聲檢測(cè)所發(fā)現(xiàn)的缺陷驗(yàn)收所依據(jù)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如對(duì)承壓設(shè)備驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)一般為“JB/T4730.3-2005”，若執(zhí)行電力驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)則為“DL/T

869-2004”。2210．2

特種設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡?

合格級(jí)別；根據(jù)委托要求或執(zhí)行的有關(guān)

規(guī)程、規(guī)范填寫(xiě)，如依據(jù)《壓力容器安全技

術(shù)監(jiān)察規(guī)程》I級(jí)合格，則此處填寫(xiě)“I級(jí)”。檢測(cè)部位示意圖；標(biāo)示工件形狀、檢測(cè)部位(包括檢測(cè)面)和探頭的檢測(cè)位置等信息的示意圖。2310．2

特種設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡

編制和審核(審批)；工藝的編制、審核、審批人員，這些人員的資質(zhì)應(yīng)符合相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)文件的規(guī)定，對(duì)于承壓設(shè)備超聲檢測(cè)，要求編制人員具有UTII級(jí)及以上的資格，審核人員一般為NDT責(zé)任工程師，審批人員一般為單位技術(shù)負(fù)責(zé)人。2410．2

特種設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡

在上述各項(xiàng)的填寫(xiě)時(shí)，應(yīng)注意探頭、試塊、檢測(cè)面、掃描線調(diào)節(jié)和檢測(cè)靈敏度之間是相關(guān)聯(lián)的和系統(tǒng)的，當(dāng)采用多種探頭檢測(cè)時(shí)，可對(duì)格式進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，同時(shí)在檢測(cè)示意圖中標(biāo)示出來(lái)，見(jiàn)表10一4。10.3

超聲檢測(cè)工藝卡編制舉例??

一般每項(xiàng)產(chǎn)品或工件編寫(xiě)一份“特種設(shè)備超聲檢測(cè)工藝卡”。這里僅舉幾個(gè)編制工藝卡的示例，因?yàn)橛性S多檢測(cè)方法和設(shè)備及材料可供選擇，可組合編制成多種形式工藝卡，所以這里提供工藝卡示例，并不是唯一形式，也不一定是最佳的，僅供參考，希望能起到舉一反三的作用。252610.3

超聲檢測(cè)工藝卡編制舉例

【例1】

某公司現(xiàn)場(chǎng)安裝了一臺(tái)1000m3。液化氣球罐，采用16MnR制造，其外形如圖10一1所示，主要技術(shù)參數(shù)如下：容器類別：三類；設(shè)計(jì)壓力：1.8

MPa；設(shè)計(jì)溫度：50℃；規(guī)格：φ12300mm×42mm；容積：1000m3；超聲檢測(cè)執(zhí)行JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)，抽查20％的球殼板進(jìn)行超聲波檢測(cè)，Ⅱ級(jí)合格；對(duì)接焊接接頭焊后36小時(shí)應(yīng)進(jìn)行100％的超聲波檢測(cè)，I級(jí)合格，自選條件優(yōu)化編制球殼板超聲檢測(cè)工藝卡，見(jiàn)表10一2；對(duì)接焊接接頭超聲檢測(cè)工藝卡，見(jiàn)表10一3。10.3

超聲檢測(cè)工藝卡編制舉例27?28球罐殼體各帶名稱及常用焊縫編號(hào)29球罐殼體各帶名稱及常用焊縫編號(hào)30球罐殼體各帶名稱及常用焊縫編號(hào)313210.3

超聲檢測(cè)工藝卡編制舉例

(1)明確檢測(cè)對(duì)象和檢測(cè)要求：球殼板是用鋼板壓制而成的，材質(zhì)為16MnR(屬于低合金鋼)，要求按照J(rèn)B/T4730.3-2005進(jìn)行超聲檢測(cè)。按此要求和確定應(yīng)根據(jù)JB/T4730.3中4.1節(jié)“承壓設(shè)備用鋼板超聲檢測(cè)和質(zhì)量分級(jí)”進(jìn)行檢測(cè)和驗(yàn)收。3310.3

超聲檢測(cè)工藝卡編制舉例

(2)選擇檢測(cè)技術(shù)、檢測(cè)面和檢測(cè)方向：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)采用縱波直探頭法，檢測(cè)面和檢測(cè)方向是在任一軋制鋼板表面的垂直入射檢測(cè)。由于在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，可采用探頭與工件直接接觸法。3410.3

超聲檢測(cè)工藝卡編制舉例

(3)選擇儀器、探頭和耦合劑：儀器應(yīng)適合鋼板檢測(cè)，本例對(duì)儀器無(wú)特殊要求，模擬式或數(shù)字式超聲檢測(cè)儀均可使用，本例選取HS600a；考慮到壁厚42

mm，探頭在標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定，應(yīng)選取2.5MHz、晶片尺寸在φ20

mm～25

mm之間的單晶直探頭，可選擇2.5P20Z型號(hào)，耦合劑選擇應(yīng)考慮對(duì)金屬材料的腐蝕問(wèn)題，本例中為16MnR，不需考慮防銹問(wèn)題，且球殼板面積較大，故選用水。10.3

超聲檢測(cè)工藝卡編制舉例?

(4)選擇試塊：標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定，對(duì)于厚度范圍為40～60

mm的鋼板，應(yīng)選用CBⅡ-2標(biāo)準(zhǔn)試塊。(5)選擇掃查方式：掃查方式有全面掃查、列線掃查、邊緣掃查和格子掃查等幾種，JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：探頭沿垂直于鋼板壓延方向，間距不大于100

mm的平行線進(jìn)行掃查(即列線掃查)。在鋼板剖口預(yù)定線兩側(cè)各50mm(當(dāng)板厚超過(guò)100

mm時(shí)，以板厚的一半為準(zhǔn)35

)內(nèi)應(yīng)作100％掃查(即全面掃查)。3610.3

超聲檢測(cè)工藝卡編制舉例(6)儀器調(diào)節(jié):掃描線調(diào)節(jié)，采用深度法，同時(shí)根據(jù)7.1.4中所述“板厚在30～80

mm，一般應(yīng)能看到B5”，可將掃描比例調(diào)節(jié)為1:2。靈敏度調(diào)節(jié)，按JB/T4730.3-2005標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：板厚大于20

mm時(shí)，應(yīng)將CBⅡ試塊φ5mm平底孔第一次反射波高調(diào)整到滿刻度的50％作為基準(zhǔn)靈敏度。3710.3

超聲檢測(cè)工藝卡編制舉例(7)表面補(bǔ)償：標(biāo)準(zhǔn)試塊表面粗糙度為R。=3.2，而鋼板表面狀況為軋制．因此應(yīng)進(jìn)行表面補(bǔ)償，未知其差別時(shí)應(yīng)按6.4.1的相關(guān)方法進(jìn)行實(shí)測(cè)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，此例補(bǔ)償4

dB。

(8)檢測(cè)部位示意圖：應(yīng)標(biāo)示出檢測(cè)面與檢測(cè)方向，以及檢測(cè)區(qū)域。球殼板超聲檢測(cè)工藝卡，見(jiàn)表10一238球殼板超聲檢測(cè)工藝卡，見(jiàn)表10一239球殼板超聲檢測(cè)工藝卡，見(jiàn)表10一340球殼板超聲檢測(cè)工藝卡，見(jiàn)表10一3414210.3

超聲檢測(cè)工藝卡編制舉例

【例2】

有一筒形鍛件，內(nèi)徑為2000mm，厚度為150

mm，長(zhǎng)度為2000

mm，材料為SA508-Ⅲ，要求按JB/T4730.3-2005《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行超聲檢測(cè)，驗(yàn)收級(jí)別為Ⅱ級(jí)?，F(xiàn)有CTS-22超聲波檢測(cè)儀。自選條件優(yōu)化編制筒形鍛件超聲檢測(cè)工藝卡，見(jiàn)表10—4。43?4410.3

超聲檢測(cè)工藝卡編制舉例

【例3】

現(xiàn)有一在用壓力管道環(huán)向?qū)咏宇^，尺寸為φ133mm(外徑)×5

mm與φ159mm(外徑)×7

mm變徑連接，材料為20鋼，焊縫寬度10

mm，其結(jié)構(gòu)如圖10-2所示。要求按JB/T

4730.3-2005《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行超聲檢測(cè)，驗(yàn)收級(jí)別為Ⅱ級(jí)。4510.3

超聲檢測(cè)工藝卡編制舉例現(xiàn)有儀器、探頭、試塊、耦合劑：(1)超聲波檢測(cè)儀：CTS-22。

(2)探頭：5P9×9K2.5前沿ll

mm、5P6X6K2.5前沿5

mm、5P6×6K3前沿6

mm、5P6×6K2.7前沿7

mm。(3)試塊：GS-1、GS-2、GS-3、GS-4。(4)耦合劑：化學(xué)糨糊、機(jī)油、水。4610.3

超聲檢測(cè)工藝卡編制舉例請(qǐng)編制工藝卡。

工藝關(guān)鍵點(diǎn)分析：由于管道接頭靠大徑端只有10

mm直邊，無(wú)法采用現(xiàn)有的超聲探頭進(jìn)行檢測(cè)，因此只能在直管段單側(cè)進(jìn)行檢測(cè)，依據(jù)JB/T4730.3中6.1.4.1條規(guī)定：“一般要求從對(duì)接焊接接頭兩側(cè)進(jìn)行檢測(cè)，確因條件限制只能從焊接接頭一側(cè)檢測(cè)時(shí)，應(yīng)采用兩種或兩種以上的不同K值探頭進(jìn)行測(cè)”，故需采用兩種K值探頭進(jìn)行檢測(cè)。47484910.3

超聲檢測(cè)工藝卡編制舉例

【例4】

綜合應(yīng)用題一電站鍋爐鍋簡(jiǎn)圖10--3所示，令號(hào)400-50。它的設(shè)計(jì)壓力為15·8

MPa，設(shè)計(jì)溫度為348℃，材料為13MnNiMoNbR(抗拉強(qiáng)度Rm為570～700MPa)，尺寸為φ1800mm(內(nèi)徑)X92mm其縱縫、下降管角焊縫采用埋弧自動(dòng)焊，環(huán)縫采用手工電弧焊封底，埋弧自動(dòng)焊蓋面。簡(jiǎn)體環(huán)縫如圖

10--4所示，下降管角焊縫結(jié)構(gòu)和尺寸如圖10--5所示5810.3

超聲檢測(cè)工藝卡編制舉例(5)按JB／T

4730．3--2005《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)C級(jí)要求，填寫(xiě)鍋筒對(duì)接接頭的超聲檢測(cè)工藝卡。工藝卡式樣見(jiàn)表10—6。5960第3講

醫(yī)學(xué)超聲成像技南方醫(yī)術(shù)科術(shù)大學(xué)匯報(bào)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)6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義62Part

.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(shí)間）脈沖回波法最早較早是應(yīng)用于雷達(dá)和聲納。回波時(shí)間t、探測(cè)距離L的關(guān)系，c為聲速6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義646/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義656/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義66超聲回醫(yī)學(xué)波超聲儀器法原理講示義

意圖6/19/202367儀器基本框圖發(fā)射通道：時(shí)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）、6/1檢9/2023

波及抑制電路、視頻醫(yī)學(xué)超聲放儀器原大理講義器（UFA）68Part

.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(cè)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(diǎn)發(fā)射獲得回波所在的位置可測(cè)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，6/1還9/2023

可在一定程度上對(duì)病醫(yī)學(xué)超聲灶儀器原進(jìn)理講義行定性分析。706/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義71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(shí)圖經(jīng)驗(yàn)關(guān)系很大，因此其應(yīng)用價(jià)值已

漸見(jiàn)低落，即使在國(guó)內(nèi)，A型超聲診斷儀也很少生產(chǎn)和使用了。6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義72M型超聲6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義73M型超聲成像診斷儀適用于對(duì)運(yùn)動(dòng)臟器，如心臟的探查。由于其顯示的影像是由運(yùn)動(dòng)回波信號(hào)對(duì)顯示器掃描線實(shí)行輝度調(diào)制，并按時(shí)間順序展開(kāi)而獲得一維空間多點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)序（motion-time）圖，故稱之為M型超聲成像診斷儀，其所得的圖像也叫做超聲心動(dòng)圖。6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義746/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義756/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義77M型超聲診斷儀對(duì)人體中的運(yùn)動(dòng)臟器，如心臟、胎兒胎心、動(dòng)脈血管等功能的檢查具有優(yōu)勢(shì)，并可進(jìn)行多種心功能參數(shù)的測(cè)量，如心臟瓣膜的運(yùn)動(dòng)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(duì)靜態(tài)臟器的診查。6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義78B型超聲6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義79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(wèn)世，由于它們的一個(gè)共同特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(duì)于運(yùn)動(dòng)臟器，還可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示。6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義806/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義81C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?？上в捎贑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6/1限9/2023

制。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

826/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義836/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義84D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(duì)運(yùn)動(dòng)中的臟器和血液所反射回波的多普勒頻移信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)并處理，轉(zhuǎn)換成聲音、波形、色彩和輝度等信號(hào)，從而顯示出人體內(nèi)部器官的運(yùn)動(dòng)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(shí)時(shí)二維彩色超聲多普勒血流成像(color

doppler856/19/2023

flow

image)診斷儀。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義F型超聲86F型掃查，又稱F型顯示。它與C型掃進(jìn)原理上是相似的。區(qū)別僅在于：在掃查一幅圖像的過(guò)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(gè)常量。根據(jù)成像需要可作相應(yīng)變動(dòng)，從而可獲得6/1斜9/2023

面、曲面的F型醫(yī)圖學(xué)超聲儀像器原理講義6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義87P型超聲6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義88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(duì)肛門(mén)、直腸內(nèi)腫瘤、食道癌及子宮頸癌的檢查，亦可用于對(duì)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(shí)探頭置于體腔內(nèi)，如食道、胃或直腸等。6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義896/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義90Part

.013超聲診斷儀的主要參數(shù)主要參數(shù)6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義92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(gè)主

要參數(shù)。聲系統(tǒng)參數(shù)：聲輸出的強(qiáng)度、總功率等；

超聲場(chǎng)的時(shí)頻特性，如波型、持續(xù)時(shí)間、脈沖重復(fù)頻率、脈沖形狀、頻率、脈沖帶寬等；

聲場(chǎng)分布特性，如換能器類型、波束形狀、聚焦特性、景深等。6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義93圖像特性參數(shù)：分辨力；位置記錄精度；深度測(cè)量精度；幀頻；存貯器的容量；圖像處理能力。6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義94電氣特性參數(shù)：靈敏度；增益及TGC指標(biāo)；壓縮特性及動(dòng)態(tài)范圍；顯示器的動(dòng)態(tài)范圍；系統(tǒng)的帶寬等。6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義95Part

.02幾個(gè)主要參數(shù)動(dòng)態(tài)范圍顯示信號(hào)的最大水平與最小水平的比稱為動(dòng)態(tài)范圍(Dynamic

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

—信號(hào)最小6/19/2值02397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(cè)深度決定了信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義98因此動(dòng)態(tài)范圍DR通常由兩個(gè)部分組成：聲界面特性（聲阻抗差）所確定的信號(hào)幅度變化（SDR）超聲在組織傳播過(guò)程中衰減所引起的信號(hào)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(dòng)態(tài)范圍可寫(xiě)為：DR

=

2 L

+

SDR對(duì)動(dòng)態(tài)范圍的影響因素6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義99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(dòng)態(tài)范圍；動(dòng)態(tài)壓縮方法時(shí)間增益控制——補(bǔ)償傳輸衰減幅度增益控制——使有用信號(hào)相對(duì)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(hào)和輸出信號(hào)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(lái)表示式中：Umax—信號(hào)最大值，Umin

—信號(hào)最小值，可6/19/20見(jiàn)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(dòng)態(tài)范圍1006/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義101當(dāng)輸出信號(hào)的最大幅度保持不變時(shí)，輸入信號(hào)的線性范圍將隨著K值的減小而增大。6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義102分辨率6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義103分辨力指成像系統(tǒng)能分辨空間尺寸的能力，即能把兩點(diǎn)區(qū)分開(kāi)來(lái)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(xì)小結(jié)構(gòu)。6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義104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(gè)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，6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義105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(gè)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(xì)，能分辨的尺度越小，橫向分辨力越高。6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義106影響橫向分辨率的因素顯示熒光點(diǎn)尺寸的影響波束直徑尺寸的影響

動(dòng)態(tài)范圍的影響6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義1076/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義1086/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義109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(xì)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(diǎn)尺寸較大時(shí)，也會(huì)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(gè)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。6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義110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(duì)相鄰兩回聲點(diǎn)的分辨力?？v向分辨力與發(fā)射超聲頻率有關(guān)，因?yàn)槁暡ǖ目v向分辨力理論極限為聲波的半波長(zhǎng)。頻率越高，波長(zhǎng)越短?？v向分辨力與超聲脈沖的持續(xù)時(shí)間有關(guān)，脈沖持續(xù)時(shí)間越短，即脈沖越窄，縱向分辨力越高。超聲脈沖持續(xù)時(shí)間與發(fā)射電脈沖寬度及換能器阻6/1尼9/2023

有關(guān)。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

111影響縱向分辨率的因素脈沖寬度的影響增益大小的影響6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義1126/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義1136/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義114色散吸收對(duì)橫向、縱向分辨率的影響6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義115吸收與頻率的關(guān)系——頻率越高，吸收越強(qiáng)；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(guò)200個(gè)波長(zhǎng)時(shí)就能達(dá)到被探測(cè)臟器的

那個(gè)頻率；例如：頻率為3MHz時(shí)，波長(zhǎng)是0.51mm它能夠像。6/1形9/2023

成102mm深處組織的醫(yī)學(xué)良超聲儀好器原理講圖義116帶寬6/19/2023117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(gè)方面因素作最佳的選擇。首先，從分辨力的角度說(shuō)，增高頻率，可以改善分辨力。頻率越高，波長(zhǎng)越短，則波束的指向性越好（近場(chǎng)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(lái)看，工作頻率越高，則衰減成正比地增加，必然使探測(cè)深度減小。若6/1要9/2023

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。118因此，在設(shè)計(jì)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(shí)，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。6/1探9/2023

頭以滿足不同檢醫(yī)查學(xué)超聲儀深器原理講度義119常用超聲診斷儀的超聲頻率；動(dòng)態(tài)范圍分辨率(波長(zhǎng)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(cè)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(hào)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。6/19/2023

醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

121要提高儀器的探測(cè)深度，有三個(gè)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(gè)限制。

提高接收機(jī)的靈敏度和擴(kuò)大動(dòng)態(tài)范圍，使能接收較遠(yuǎn)距離的微弱的反射信號(hào)，但這要受到換能器噪聲的限制，信噪比極限對(duì)診斷超聲的最大穿透深度上的限制為300個(gè)波長(zhǎng)左右。

加大發(fā)射功率，使遠(yuǎn)距離的微小聲阻抗差也能產(chǎn)生較強(qiáng)反射，從而使更遠(yuǎn)距離的病灶也能被探測(cè)到，但要考慮安全劑量的限制。6/19/2023

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。122脈沖重復(fù)頻率6/19/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義123指脈沖工作方