倾斜平板式声辐射力天平对高强度聚焦超声功率的测量.doc

倾斜平板式声辐射力天平对高强度聚焦超声功率的测量.doc 倾斜平板式声辐射力天平对高强度聚焦超声功率的测 量 摘 要:针对高强度聚焦超声声场的特点，提出一种倾斜平板式声辐射力天平检测法来测量其声功率，进行理论计算并实验验证。 关键词:高强度聚焦超声(HIFU) 声功率测量 辐射力天平 中图分类号:TB551 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2013)012-201-02 1 前言 我国的高强度聚焦超声(HIFU)技术近年来发展迅速并成为医学超声界的研究热点。HIFU声场具有声压非常大、声强非常高的特点，因此对其声功率的测量装置要求较高。目前HIFU声功率测量的最常用方法有辐射力天平和量热法，而辐射力天平法是目前唯一国际公认的方法。在现有利用声辐射力天平测量HIFU声功率的文献中，尚无对平板倾斜式测量装置的分析，因为平板式倾斜一定角度后没有平放式的对称性，分析起来相对复杂。在实验室实际测量过程中，平板倾斜式声辐射力天平更容易实现和便于操作。针对这一情况，该文给出了理论计算并进行了实验验证。 2 问描述与理论计算 图1给出了平板倾斜式声辐射力天平测量HIFU声功率的装置概图。考虑HIFU探头面一面积元ds0，如图2、图3所示，该处声强为I0;其 投射的声束在光滑铝片上的投影为ds，声强为I，设铝片的声压反射系数 为r，若不考虑超声波在水中的衰减，则有: 根据Langiven辐射压力原理，声平面波的冲量流密度即辐射压Pr满 足Pr=I/c。在铝片ds面元处，受到的辐射压为入射声压与反射声压的和， 建立如图4坐标系并分析: 3 实验验证 参考文献: [1] Adam Shaw.A buoyancy method for the measurement of total ultrasound power generated by HIFU transducers.Ultrasound in Med. & Biol.， vol. 34， no. 8， pp. 1327-1342， 2008. [2] 寿文德.我国超声测量技术和标准化发展的三十年.声学技术， vol. 30， no. 1， pp. 21-26，2011. [3] Wende Shou， Xiaowei Huang and etc..Acoustic power measurement of high intensity focused ultrasound in medicine based on radiation force.Ultrasonics， vol.44， pp. e17-e20， 2006. [4] Diane Dalecki.Effects of pulsed ultrasound on the frog heart: III. THE RADIATION FORCE MECHANISM.Ultrasound in Med. & Biol.， Vol. 23， No. 2， pp. 275-285， 1997. [5] Zu Wen Qian and etc..Acoustic Radiation Force on Object and Power Measurements of Focusing Source (HIFU).2008 IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings， pp. 1793-1796. [6] Subha Maruvada， Gerald R. Harris， and etc..Acoustic power calibration of high-intensity focused ultrasound transducers using a radiation force technique.J. Acoust. Soc. Am.， vol.121， no.3， 2007. [7] Klaus-V. Jenderka and Klaus Beissner.Measurement of the total acoustic output power of HITU transducers.9TH International Symposium on Therapeutic Ultrasound， vol.1215， pp. 207-211， 2009.