本站原创摘 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工程界的研究热点.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标准方法.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.问题描述与理论计算
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探头表面一面积元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等于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：