超音波の定義
- 超音波とは聞くことを目的としない高い周波数の音波
- 可聴音域は20Hz〜20kHz
- 音波は真空中では伝わらない
- 音波の伝わり方は縦波
波
気体や液体では縦波のみ、個体では縦波と横波がある。
横波(ズリ波）
- 伝搬方向が振動方向と垂直の波
- 伝搬速度 生体：1〜10 m/s
縦波（粗密波・圧縮波）
- 伝搬方向と振動方向が同じ波
- 伝搬速度 固体>液体>気体
生体：1500m/s
正弦波
- 縦波を横波のように示したもの
- 式
$波＝Asin(ωt＋θ)$
$ω＝2πf
$π［rad］＝180°$
A：振幅 ω：角速度 t：時間 θ：位相 f：周波数
波の周期
周波数と周期
- 周波数（F）
1秒間の振動数
単位：MHz (106 Hz) - 周期（T）
1振動に要する時間
ドプラ効果以外では変化しない
単位：μs (10-6 s) - 式
$F=\frac{1}{T}$
波の種類
- 連続波
周期と振幅が一定の波 - パルス波
間隔を置いて繰り返す波 - バースト波
超音波診断装置の送信信号のように数個の波形を持つパルス波形の集まり
パルス繰り返し周波数
パルス繰り返し周期
- パルス繰り返し周波数（PRF）
繰り返し送信されるパルスの毎秒当たりの数
単位：KHz (103 Hz) - パルス繰り返し周期（t）
繰り返し送信される時間間隔
単位：ms (10-3 s) - 式
$PRF=\frac{1}{t}$
波と周波数成分
帯域幅
- 周波数の範囲を表す
- 電力レベルで最大から-3㏈の範囲となる周波数領域
- 電力を電圧に変換した場合$\dfrac{1}{\sqrt{2}}$となる周波数領域
| 帯域幅 | |
|---|---|
| バルス幅 短い | 広い |
| パルス幅 長い | 狭い |
| 連続波 | ０ |
Qファクタ
- 周波数の分布成分を表した数値
- 単位：無次元数または％
- 一般の超音波装置のQファクタは10以下
- 式
$Q=\frac{Fo}{△F}$
Fo：中心周波数 △F：帯域幅
比帯域
- 中心周波数に対してどの程度の周波数幅の信号を扱うかを表す
- 比帯域の式
$比帯域＝\frac{△F}{Fo}$
波長
- 1波の長さ
- 式
$λ=\frac{c}{F}$
λ：波長 c：音速 F：周波数
| 高周波数 波長：短い | 低周波数 波長：長い | |
|---|---|---|
| 減衰 | 大きい | 小さい |
| 分解能 | 高い | 低い |
| 直進性 | 高い | 低い |
| 透過性 | 低い | 高い |
