環(huán)保機械設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)教材

大氣：

顆粒污染物：重力沉降室、慣性除塵器、旋風(fēng)除塵器、袋式除塵器、顆粒層除塵器、濕式除塵器、電除塵器（重點）氣態(tài)污染物：吸收、吸附、冷凝、氣固催化反應(yīng)器集氣罩、氣體輸送管網(wǎng)的設(shè)計、運行管理水：

物理法及物理化學(xué)法相關(guān)設(shè)備：格柵、沉淀池、氣浮設(shè)備、快濾池

生物法處理設(shè)備：活性污泥法處理系統(tǒng)設(shè)備、生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化處理裝置（重點）噪聲隔振裝置、阻性消聲器、抗性消聲器固體廢物：

壓實設(shè)備、破碎設(shè)備、分選設(shè)備、脫水設(shè)備、焚燒設(shè)備、熱分解設(shè)備、堆肥化設(shè)備環(huán)保設(shè)備設(shè)計與應(yīng)用的技術(shù)經(jīng)濟分析教材：金兆豐.《環(huán)保設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)》.化學(xué)工業(yè)出版社胡洪營.《環(huán)境工程原理》.化學(xué)工業(yè)出版社郝吉明.《大氣污染控制工程》.高等教育出版社高廷耀.《水污染控制工程》.高等教育出版社劉穎輝.《噪聲污染控制技術(shù)》.科學(xué)出版社寧平.《固體廢物處理與處置》.高等教育出版社規(guī)范：

注冊環(huán)保工程師專業(yè)考試復(fù)習(xí)教材（第三版第三冊）.中國環(huán)境科學(xué)出版社環(huán)境保護?氣?水?聲?渣隔振：橡膠隔振器、鋼彈隔振器、螺旋壓縮彈簧。。。隔聲:消聲:阻性消聲器、抗性消聲器減量化：壓實、破碎、脫水無害化資源化：分選、堆肥、熱分解、焚燒除塵：顆粒態(tài)污染物重力除塵器、慣性除塵器旋風(fēng)除塵器顆粒層除塵器袋式除塵器濕式除塵器電除塵器氣態(tài)污染控制：吸收、吸附、冷凝、氣固催化物理法:格柵、篩濾、離心、澄清、過濾、隔油生物法：活性污泥法、生物膜法化學(xué)法：中和、沉淀、氧化還原、催化氧化、電解、焚燒。物理化學(xué)法：混凝、浮選、吸附、萃取、汽提。。。生態(tài)修復(fù)。。。污染防治節(jié)能減排。。。1、掌握環(huán)境工程原理、環(huán)境工藝設(shè)計等基礎(chǔ)知識

2、熟悉環(huán)境工程中水、氣、聲、渣的各項治理方法、原理、設(shè)計要求3、了解材料設(shè)備的相關(guān)知識4、了解國家出臺的政策、標準、設(shè)計手冊和規(guī)范5、了解國內(nèi)外相關(guān)的技術(shù)、設(shè)備發(fā)展狀況·美國(EBI)中國

九十年代初期前的高速增長是發(fā)達國家污染治理投資帶動的增長環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要經(jīng)濟發(fā)展的支持；發(fā)達國家有強大的環(huán)保產(chǎn)業(yè)；拉美、東亞(包括中國)正在成為新的市場產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值分布?1?2?31、環(huán)保產(chǎn)業(yè)

2、環(huán)保工業(yè)

3、環(huán)保設(shè)備環(huán)保產(chǎn)業(yè)主要是指以防治污染、改善生態(tài)、保護資源為目的所進行的技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品生產(chǎn)、商品流通、資源利用、信息服務(wù)、工程承包等各項事業(yè)的總稱。當前的環(huán)保產(chǎn)業(yè)主要包括：環(huán)保設(shè)備制造業(yè)、環(huán)境工程和軟件服務(wù)業(yè)以及自然生態(tài)保護業(yè)

環(huán)境工程設(shè)備是以控制環(huán)境污染為主要目的的設(shè)備，也稱環(huán)境保護設(shè)備或環(huán)保設(shè)備。

由于目前我國的環(huán)保產(chǎn)業(yè)尚未健全，環(huán)保產(chǎn)業(yè)基本上等同于環(huán)保機械設(shè)備開發(fā)產(chǎn)業(yè)。1、按照環(huán)保設(shè)備的功能分類2、按設(shè)備的構(gòu)成分類3、按設(shè)備的性質(zhì)分類類別：按照環(huán)保設(shè)備的功能分類水污染治理設(shè)備

空氣污染治理設(shè)備固體廢棄物處理處置設(shè)備噪聲與振動控制設(shè)備放射性與電磁污染防護設(shè)備工作性質(zhì)單體設(shè)備容器類設(shè)備通用設(shè)備使用范圍專用設(shè)備管道、閥門、壓力表、流量計等按環(huán)保設(shè)備性質(zhì)分類

機械類設(shè)備環(huán)?保成套設(shè)備按環(huán)保設(shè)備構(gòu)成分類機械類環(huán)境工程設(shè)備由運動機械構(gòu)件構(gòu)成的設(shè)備。通用設(shè)備（標準設(shè)備/定型設(shè)備）按照國家、行業(yè)、部門標準生產(chǎn)的，可由不同廠家生產(chǎn)，若干生產(chǎn)行業(yè)可以通用。專用設(shè)備（非標準設(shè)備）主要在環(huán)境保護行業(yè)使用的、經(jīng)特殊設(shè)計、制造的設(shè)備。容器類環(huán)境工程設(shè)備沒有運動構(gòu)件的靜止設(shè)備，主要指設(shè)備的外部殼體。按其承壓形式可分為：常壓設(shè)備-僅僅承受容器內(nèi)介質(zhì)的靜止壓力，主要用來儲存物料或充作常壓反應(yīng)器的殼體。(<0.1MPa)中低壓設(shè)備-需承受較高的介質(zhì)工作壓力，主要是帶封頭的圓筒形、球形構(gòu)件。（0.1~10MPa)高壓設(shè)備(10~100MPa)需根據(jù)具體處理工藝的要求，專門進行設(shè)計和制造

1、產(chǎn)品體系龐大——擁有幾千個品種、幾萬種規(guī)格，多數(shù)產(chǎn)品彼此之間結(jié)構(gòu)差異大，專用性強，標準化難度大，難于形成批量產(chǎn)品。

2、設(shè)備與工藝之間的配套性強——必須結(jié)合現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行專門的工藝設(shè)計，采用形影最經(jīng)濟的工藝方法和合理選擇設(shè)備，否則難以達到預(yù)期的治理目的。

3、設(shè)備工作條件差異大——由于各種污染源的具體情況不同，環(huán)保設(shè)備在污染源中的工作條件有較大的差異。

4、設(shè)備具有兼用行——環(huán)保設(shè)備與其他行業(yè)的部分機械設(shè)備結(jié)構(gòu)相似，存在著相互兼用性，即環(huán)保設(shè)備可以應(yīng)用于其他行業(yè)，其他行業(yè)的有關(guān)機械設(shè)備也可以應(yīng)用于治理環(huán)境污染。1993年以來我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況單位：億元項

目1993年1997年2000年2004年2008年（估值）行業(yè)單位數(shù)（個）86519090181443000035000年收入總額311.5459.21689.94572.17900環(huán)保產(chǎn)品103.9182.1236.9341.9700環(huán)境服務(wù)11.157.8108.0264.1600資源循環(huán)利用169.3181.4757.12787.44700潔凈產(chǎn)品＜1021.6281.11178.71900自然生態(tài)保護27.116.3285.4——注：1993～2004年數(shù)值來源于各年度的調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)；2008年為估算值。序號分類優(yōu)勢劣勢1電除塵電除塵技術(shù)、設(shè)備處于國際先進水平，完全滿足國內(nèi)需求，免檢出口，價格有優(yōu)勢。供電電源關(guān)鍵芯片尚需進口。2袋式除塵袋式除塵技術(shù)、設(shè)備處于國際先進水平，可以滿足國內(nèi)需求，免檢出口，價格有優(yōu)勢。部分濾料、脈沖閥需進口。3脫硫中小鍋爐煙氣脫硫滿足國內(nèi)需求，電廠脫硫已有自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)。電廠脫硫主要技術(shù)、設(shè)備需進口。4廢氣凈化一般的廢氣凈化技術(shù)設(shè)備滿足國內(nèi)需求。高端技術(shù)設(shè)備需進口，企業(yè)規(guī)模小，加工精度差。5機動車尾氣凈化可滿足部分在用車尾氣凈化需求，摩托車大部分采用本國技術(shù)產(chǎn)品。新車基本采用國外技術(shù)產(chǎn)品，企業(yè)規(guī)模、技術(shù)水平不能滿足機動車發(fā)展速度。6城市污水處理與再生利用自行設(shè)計、建設(shè)城市污水處理設(shè)施，技術(shù)與設(shè)備達到國際水平，能滿足國內(nèi)需求，價格有優(yōu)勢。部分關(guān)鍵設(shè)備、材料的質(zhì)量與國際水平有差距，有的仍需進口，節(jié)能技術(shù)開發(fā)有待加強。7工業(yè)廢水處理與循環(huán)利用工業(yè)廢水處理技術(shù)基本與國際水平相當，基本能滿足需求，價格有優(yōu)勢。部分含難降解難處理污染物的工業(yè)廢水處理技術(shù)尚待開發(fā)，部分機械設(shè)備質(zhì)量與國際水平有差距，部分高端技術(shù)設(shè)備、材料需進口。8噪聲振動控制噪聲振動控制技術(shù)水平處于國際先進水平，微穿孔板吸聲材料吸聲結(jié)構(gòu)、微穿孔板消聲器、小孔噴注高壓排氣消聲器處領(lǐng)先水平，價格有優(yōu)勢。噪聲與振動源分析預(yù)測技術(shù)、噪聲與振動設(shè)備計算機輔助設(shè)計制造技術(shù)、高速運輸系統(tǒng)噪聲與振動控制設(shè)備研究、新材料研究開發(fā)與發(fā)達國家有差距，企業(yè)規(guī)模小，加工精度較差。9固體廢物處理工業(yè)固廢資源回收利用滿足國內(nèi)需求，垃圾衛(wèi)生填埋、滲濾液處理均可滿足要求。焚燒、堆肥技術(shù)設(shè)備尚不過關(guān)，關(guān)鍵零部件需進口。10監(jiān)測儀器一般計量、監(jiān)測儀器滿足國內(nèi)需求。關(guān)鍵零部件需進口，高端產(chǎn)品需進口。11環(huán)境服務(wù)業(yè)在城鎮(zhèn)污水、垃圾處理以及工業(yè)污染治理設(shè)施市場化運營進行了有探索。市場化政策不完善，市場化程度低，市場化領(lǐng)域比較窄，發(fā)展不平衡。

1、生物法與物化法結(jié)合，生物法中厭氧工藝與好氧工藝相結(jié)合，是處理工業(yè)廢水的發(fā)展趨勢。

2、廢水深度處理技術(shù)亦可稱為水處理技術(shù)比較活躍的領(lǐng)域。

3、城市污水處理設(shè)備向處理能力5×104m3-50×104m3/d的大型設(shè)備發(fā)展。燃煤煙氣凈化技術(shù)在實驗室研究和實際應(yīng)用中，適合中小型鍋

爐的網(wǎng)膜塔除塵脫硫系統(tǒng)、雙擊式除塵脫硫工藝、旋轉(zhuǎn)噴霧半干法煙氣脫硫小型試驗裝置等都取得

初步成效。煙氣脫氮進展整體分級低NOX燃燒技術(shù)2000年1月通過鑒定目前在新建300MW及以上鍋爐上已裝有低氮燃燒器。城市垃圾處理技術(shù)城市垃圾處理技術(shù)市場仍以填埋處置占主導(dǎo)地位，約占90%，混合垃圾堆肥由于二次污染和生產(chǎn)的肥料市場不通暢，呈下降趨勢，垃圾焚燒技術(shù)市場繼續(xù)擴大。

除交通噪聲與震動控制工程建設(shè)市場繼續(xù)增長外，室內(nèi)建筑聲環(huán)境設(shè)計，特別是高層住宅建筑配套設(shè)備噪聲與震動污染控制稱為市場發(fā)展的新熱點。

工業(yè)噪聲污染治理仍然是噪聲控制的主導(dǎo)市場。成套設(shè)備中的單體設(shè)備原則：按照處理工藝的要求，逐一對它們進行選型或設(shè)計，然后再組成具有某種處理功能的成套設(shè)備。通用設(shè)備的選用原則差異性：價格、性能、使用壽命、安全維修方面。原因：制作材料、產(chǎn)地、生產(chǎn)廠家不同。原則：合理性（滿足處理工藝的要求）先進性（設(shè)備各方面的性能達到先進水平）安全性（安全可靠，無事故隱患）經(jīng)濟性（具有合理的性價比）專用設(shè)備的設(shè)計原則A.根據(jù)處理工藝流程確定處理設(shè)備的類型；

B.確定制造設(shè)備的材料；C.匯集設(shè)計條件和參數(shù)；D.選定設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)形式；

E.計算確定設(shè)備的基本尺寸；

F.選擇標準圖紙和設(shè)備的標準化

G.匯總列出設(shè)備一覽表；H.向有關(guān)專業(yè)人員提出設(shè)備設(shè)計的技術(shù)要求和進度要求；

I.設(shè)計完成后應(yīng)核對工藝要求，如有差錯及時修改。大氣污染物的種類■按污染物存在的形態(tài)可分為兩大的類：氣溶膠狀態(tài)（顆粒態(tài)）的污染物氣體狀態(tài)的污染物我國環(huán)境空氣質(zhì)量標準中，按顆粒大小分為：總懸浮顆粒物（TSP，Total

Suspended

Particles）：指懸 浮在空氣中的空氣動力學(xué)直徑≤100μm的顆粒物?？晌腩w粒物（PM10，Inhalable

Particles

）：指懸浮在 空氣中的空氣動力學(xué)直徑≤10μm的顆粒物。

主要氣態(tài)污染物：含硫化合物（以SO2為主）、含氮化合物（以

NO和NO2為主）、碳氧化合物（CO和CO2）、有機化合物及鹵素化合物等。—

粉塵的粒徑·

粉塵的粒徑單一粒徑·(1)投影粒徑：用光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡測得的粒徑；····包括

定向粒徑dF：粉塵在某一確定方向上的最大投影距離；定向面積等分粒徑dM：在某一確定方向上將粉塵投影面積二等分的線段長度；投影圓等值粒徑dH：與粉塵投影面積相等的圓的直徑；（2）幾何當量直徑球等體積粒徑dv；等表面積徑；體面積徑；周長徑等等?！?637·

(2)物理當量徑：與被測粉塵的某一物理量相同的球形粉塵的直徑；····

包括

Stokes粒徑ds：指與被測塵粒密度相同、沉降速度相同的球形粒子直徑；空氣動力徑da：指與被測塵粒在空氣中的沉降速度相同、密度為1000kg/m3的球形粒子的直徑；·Stokes粒徑和空氣動力徑是除塵技術(shù)中應(yīng)用最多的兩種粒徑，·

原因在于它們都與塵粒在流體中運動的動力特性有關(guān)。38·它是一種表示除塵器性能的很有代表性的粒徑。篩分粒徑：即塵粒能夠通過的最小篩孔的寬度；眾徑：粒徑分布中頻度最大時對應(yīng)的粒徑；中位徑：粒徑分布的累積頻率（質(zhì)量）等于50%時對應(yīng)的粒徑平均粒徑·

算術(shù)平均粒徑：所有單一顆粒粒徑的算術(shù)平均值；·M1=Σ(dini)/Σni·

幾何平均粒徑·M2=Σ(nilndi)/Σni平均平方根粒徑、平均立方根粒徑其他特殊表示的粒徑：分割粒徑dc50：指某除塵器的分級效率為50%的塵粒粒徑；二粒徑分布·

粉塵的粒徑分布頻率分布·定義：指粒徑由dp至dp+Δdp之間的塵樣占塵樣總質(zhì)量的百分數(shù)。顯然有：頻率密度分布·定義：單位粒徑間隔寬度時的頻率分布，即粒徑間隔寬度Δdp=1μm時塵樣質(zhì)量占塵樣總質(zhì)量的百分數(shù)?！?940·····

粉塵的密度真密度定義：將粉塵間及其內(nèi)部的空氣排出后，粉塵自身單位體積的質(zhì)量，以ρP表示；堆積密度定義：自然堆積狀態(tài)下單位體積粉塵的質(zhì)量，以ρb表示；兩者之間的關(guān)系：ρb=（1-ε）ρP三 粉塵的物理性質(zhì)··

粉塵的比表面積比表面積定義：單位體積（或質(zhì)量）的粉塵所具有的表面積；··以堆積體積表示的比表面積αb可表示為：αb=S(1-ε)/V=(1-ε)·α（cm2/cm3）···

大部分煙塵的質(zhì)量比表面積在1000~10000cm2/g的范圍內(nèi)變化。41·

粉塵的潤濕性····潤濕性定義：粉塵與液體（通常為水）相互附著的難易程度的性質(zhì)；潤濕性分類親水性粉塵：容易被水潤濕的粉塵；如鍋爐飛灰、石英粉塵等疏水性粉塵：難以被水潤濕的粉塵；如石墨、炭黑等粉塵的潤濕性還隨溫度的升高而減小，隨壓力升高而增大，隨·

液體表面張力的減小而增強。·水硬性粉塵有些粉塵（如水泥、石灰等）與水接觸后，會發(fā)生粘結(jié)變硬而·

形成硬垢，這種粉塵稱為水硬性粉塵。水硬性粉塵的弊端··

水硬性粉塵易使?jié)袷匠龎m裝置和排水管道結(jié)垢而堵塞，所以不宜采用濕法除塵。·

粉塵的安息角與滑動角安息角·粉塵自漏斗連續(xù)落到水平面上，堆積成圓錐體，圓錐體的母線與水平面的夾角稱為粉塵的安息角，或堆積角、靜安置角；一般粉塵的安息角為35°～50°；·滑動角·自然堆放在光滑平板上的粉塵，隨光滑平板以其一端為軸轉(zhuǎn)·

動，平板上粉塵開始發(fā)生滑動時平板相對于水平面的傾斜角；·有時也稱之為動安置角；一般粉塵的滑動角為30°～40°?！?243·

粉塵的粘附性粘附性··粉塵附著在固體表面上或粉塵彼此相互附著難易程度的性質(zhì)；·

粉塵的磨損性磨損性·是指粉塵在流動過程中對器壁和管壁的磨損程度的性質(zhì)；·磨損量與含塵氣流速度的2～3次方成正比?！?/p>

粉塵的荷電性和導(dǎo)電性荷電性·是指粉塵荷電能力的性質(zhì)；荷質(zhì)比β：單位質(zhì)量粉塵所帶有的電荷量，單位為：C/g或C/kg?！?dǎo)電性·粉塵的導(dǎo)電性通常用粉塵層的比電阻表示?！け入娮瑁航孛娣e為1cm2、厚度為1cm的粉塵層所具有的電阻值，單位為Ω·cm。44·

粉塵的荷電性和導(dǎo)電性··表面導(dǎo)電在較低溫度時（約低于100度），粉塵的導(dǎo)電主要靠粉塵表面吸附的水分和化學(xué)膜進行，稱之為表面導(dǎo)電。容積導(dǎo)電在較高溫度時（約高于200度），粉塵的導(dǎo)電主要靠粉塵內(nèi)部的電子或離子進行，稱之為容積導(dǎo)電?！ぁぁぁけ砻姹入娮柙诒砻鎸?dǎo)電占優(yōu)勢的低溫范圍內(nèi)，粉塵比電阻稱為表面比電阻；其值隨溫度升高而增大，隨含水率增大而減??；容積比電阻在容積導(dǎo)電占優(yōu)勢的高溫范圍內(nèi)，粉塵比電阻稱為容積比電阻；其值隨溫度升高而減??；在兩種導(dǎo)電機制皆重要的中間溫度范圍內(nèi)，粉塵比電阻是表面比電阻和容積比電阻的合成，其值最高。·4546·

工業(yè)粉塵的比電阻值變化范圍很廣，··低者（碳黑）約為103

Ω·cm；高者（105°石灰石粉）可達1014

Ω·cm；·

注意：粉塵的比電阻對電除塵器的工作有很大影響，過低或過高都會使除塵效率顯著下降，最適宜的范圍為：104

Ω·cm～1010

Ω·cm···當粉塵的比電阻不利于電除塵器捕集粉塵時，需要采取措施來調(diào)節(jié)粉塵的比電阻，使其處于適合于電除塵器捕集的范圍。47·

粉塵的自燃性·自燃的定義可燃粉塵在沒有外部火源的作用時，僅因受熱或自身發(fā)熱并蓄熱·

所產(chǎn)生的自然燃燒的性質(zhì)；自燃的分類·① 由空氣作用自燃；② 由水作用自燃；③ 相互混合時自燃；····

粉塵的爆炸性爆炸的實質(zhì)爆炸的實質(zhì)是可燃物的劇烈的氧化反應(yīng)，爆炸的過程會在空間·

造成很高的溫度和壓力，稱為化學(xué)爆炸。發(fā)生爆炸的條件·① 由可燃粉塵與空氣構(gòu)成的可燃混合物，其粉塵濃度達到爆炸濃度；② 存在能量足夠的火源；··48·

粉塵的爆炸性····爆炸下限濃度能夠引起含塵氣體爆炸的最低粉塵濃度；爆炸上限濃度能夠引起含塵氣體爆炸的最高粉塵濃度；對同一種類的可燃粉塵而言，粉塵的粒徑越小，比表面積越大，粉塵和空氣的濕度越小，爆炸的危險性越大。防爆的有效措施及時清理沉積的粉塵··

粉塵的形狀球形度定義：與粉塵體積相等的球的表面積與實際顆粒表面積之比；通常用Ф表示；····Ф越接近于1，說明粉塵形狀越接近于球體；·密度相同的粉塵，其形狀越接近于球形，沉降時所受到的阻力·

越小，沉降的速度越快；局部氣體凈化系統(tǒng)全面通風(fēng)系統(tǒng)：局部進風(fēng)系統(tǒng)局部排風(fēng)系統(tǒng)局部氣體凈化系統(tǒng)就是將污染物在發(fā)生源處用捕集裝置收集起來，經(jīng)過凈化設(shè)備處理后再排放到大氣中去?？諝馕廴疽话銇碜砸恍┕I(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種有害氣體、蒸汽和粉塵。為了提高空氣質(zhì)量，一般采取合理安裝通風(fēng)裝置凈化系統(tǒng)的辦法。設(shè)備內(nèi)部呈現(xiàn)負壓：設(shè)備內(nèi)的氣壓＜外部的大氣壓■控制距離■控制速度第3講醫(yī)學(xué)超聲成像技南方醫(yī)科術(shù)大學(xué)匯報人姓名主要內(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)7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義78Part

.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間）脈沖回波法最早較早是應(yīng)用于雷達和聲納?；夭〞r間t、探測距離L的關(guān)系，c為聲速7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義807/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義817/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義82超聲回醫(yī)學(xué)波超聲儀器法原理講示義

意圖7/18/202383儀器基本框圖發(fā)射通道：時鐘電路（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）、7/1檢8/2023

波及抑制電路、視頻醫(yī)學(xué)超聲放儀器原大理講義器（UFA）84Part

.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，以橫坐標代表被探測物體的深度，縱坐標代表回波脈沖的幅度，故由探頭(換能器)定點發(fā)射獲得回波所在的位置可測得人體臟器的厚度、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，7/1還8/2023

可在一定程度上對病醫(yī)學(xué)超聲灶儀器原進理講義行定性分析。867/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義87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，且診斷的準確性與操作醫(yī)師

的識圖經(jīng)驗關(guān)系很大，因此其應(yīng)用價值已

漸見低落，即使在國內(nèi)，A型超聲診斷儀也很少生產(chǎn)和使用了。7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義88M型超聲7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義89M型超聲成像診斷儀適用于對運動臟器，如心臟的探查。由于其顯示的影像是由運動回波信號對顯示器掃描線實行輝度調(diào)制，并按時間順序展開而獲得一維空間多點運動時序（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圖。7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義907/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義91M型超聲診斷儀發(fā)射和接收工作原理與A型有些相似，不同的是其顯示方式。對于運動臟器，由于各界面反射回波的位置及信號大小是隨時間而變化的，如果仍用幅度調(diào)制的A型顯示方式進行顯示，所顯示波形會隨時間而改變，得不到穩(wěn)定的波形圖。因此，M型超聲診斷儀采用輝度調(diào)制的方法，使深度方向所有界面反射回波用亮點形式在顯示器垂直掃描線上顯示出來，隨著臟器的運動，垂直掃描線上的各點將發(fā)生位置上的變動，定時地采樣這些回波并使之按時間先后逐行在屏上顯示出來。圖中可以看出，由于臟器的運動變化，活動曲線的間隔亦隨之發(fā)生變化，如果臟器中某一界面是927/1靜8/2023

止的，活動曲線將變醫(yī)學(xué)超聲為儀器原水理講義平直線。7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義93M型超聲診斷儀對人體中的運動臟器，如心臟、胎兒胎心、動脈血管等功能的檢查具有優(yōu)勢，并可進行多種心功能參數(shù)的測量，如心臟瓣膜的運動速度、加速度等。但M型顯示仍不能獲得解剖圖像，它不適用于對靜態(tài)臟器的診查。7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義94B型超聲7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義95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世，由于它們的一個共同特點是實現(xiàn)了對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)，對于運動臟器，還可實現(xiàn)實時動態(tài)顯示。7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義967/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義97C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7/1限8/2023

制。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

987/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義997/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義100D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，對運動中的臟器和血液所反射回波的多普勒頻移信號進行檢測并處理，轉(zhuǎn)換成聲音、波形、色彩和輝度等信號，從而顯示出人體內(nèi)部器官的運動狀態(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)成像診斷儀實時二維彩色超聲多普勒血流成像(color

doppler1017/18/2023

flow

image)診斷儀。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義F型超聲102F型掃查，又稱F型顯示。它與C型掃進原理上是相似的。區(qū)別僅在于：在掃查一幅圖像的過程中，

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，不是一個常量。根據(jù)成像需要可作相應(yīng)變動，從而可獲得7/1斜8/2023

面、曲面的F型醫(yī)圖學(xué)超聲儀像器原理講義7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義103P型超聲7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義104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)。主要適用于對肛門、直腸內(nèi)腫瘤、食道癌及子宮頸癌的檢查，亦可用于對尿道、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

描時探頭置于體腔內(nèi)，如食道、胃或直腸等。7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義1057/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義106Part

.013超聲診斷儀的主要參數(shù)主要參數(shù)7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義108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主

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

超聲場的時頻特性，如波型、持續(xù)時間、脈沖重復(fù)頻率、脈沖形狀、頻率、脈沖帶寬等；

聲場分布特性，如換能器類型、波束形狀、聚焦特性、景深等。7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義109圖像特性參數(shù)：分辨力；位置記錄精度；深度測量精度；幀頻；存貯器的容量；圖像處理能力。7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義110電氣特性參數(shù)：靈敏度；增益及TGC指標；壓縮特性及動態(tài)范圍；顯示器的動態(tài)范圍；系統(tǒng)的帶寬等。7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義111Part

.02幾個主要參數(shù)動態(tài)范圍顯示信號的最大水平與最小水平的比稱為動態(tài)范圍(Dynamic

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

—信號最小7/18/2值023113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）特性及探測深度決定了信號的動態(tài)范圍7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義114因此動態(tài)范圍DR通常由兩個部分組成：聲界面特性（聲阻抗差）所確定的信號幅度變化（SDR）超聲在組織傳播過程中衰減所引起的信號幅度變化，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）由此超聲回波總動態(tài)范圍可寫為：DR

=

2 L

+

SDR對動態(tài)范圍的影響因素7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義115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；終端顯示裝置的動態(tài)范圍；動態(tài)壓縮方法時間增益控制——補償傳輸衰減幅度增益控制——使有用信號相對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和輸出信號之間成線性關(guān)系的區(qū)域。即Uo

=

KUi線性關(guān)系也用分貝值來表示式中：Umax—信號最大值，Umin

—信號最小值，可7/18/20見23線性放大器的線性醫(yī)學(xué)范超聲儀圍器原理講即義

是動態(tài)范圍1167/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義117當輸出信號的最大幅度保持不變時，輸入信號的線性范圍將隨著K值的減小而增大。7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義118分辨率7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義119分辨力指成像系統(tǒng)能分辨空間尺寸的能力，即能把兩點區(qū)分開來的最短距離。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，分辨力越高，越能顯示出臟器的細小結(jié)構(gòu)。7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義120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，7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義121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，能分辨的尺度越小，橫向分辨力越高。7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義122影響橫向分辨率的因素顯示熒光點尺寸的影響波束直徑尺寸的影響

動態(tài)范圍的影響7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義1237/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義1247/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義125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。當顯示屏光點尺寸較大時，也會影響橫向分辨力。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。7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義126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相鄰兩回聲點的分辨力?？v向分辨力與發(fā)射超聲頻率有關(guān)，因為聲波的縱向分辨力理論極限為聲波的半波長。頻率越高，波長越短。縱向分辨力與超聲脈沖的持續(xù)時間有關(guān)，脈沖持續(xù)時間越短，即脈沖越窄，縱向分辨力越高。超聲脈沖持續(xù)時間與發(fā)射電脈沖寬度及換能器阻7/1尼8/2023

有關(guān)。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

127影響縱向分辨率的因素脈沖寬度的影響增益大小的影響7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義1287/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義1297/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義130色散吸收對橫向、縱向分辨率的影響7/18/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義131吸收與頻率的關(guān)系——頻率越高，吸收越強；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200個波長時就能達到被探測臟器的

那個頻率；例如：頻率為3MHz時，波長是0.51mm它能夠像。7/1形8/2023

成102mm深處組織的醫(yī)學(xué)良超聲儀好器原理講圖義132帶寬7/18/2023133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)兩個方面因素作最佳的選擇。首先，從分辨力的角度說，增高頻率，可以改善分辨力。頻率越高，波長越短，則波束的指向性越好（近場距離大，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看，工作頻率越高，則衰減成正比地增加，必然使探測深度減小。若7/1要8/2023

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。134因此，在設(shè)計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，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。7/1探8/2023

頭以滿足不同檢醫(yī)查學(xué)超聲儀深器原理講度義135常用超聲診斷儀的超聲頻率；動態(tài)范圍分辨率(波長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。7/18/2023

醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

137要提高儀器的探測深度，有三個方面的途徑。

降低工作頻率。但降低工作頻率，則分辨力也隨之降低，這是一個限制。

提高接收機的靈敏度和擴大動態(tài)范圍，使能接收較遠距離的微弱的反射信號，但這要受到換能器噪聲的限制，信噪比極限對診斷超聲的最大穿透深度上的限制為300個波長左右。

加大發(fā)射功率，使遠距離的微小聲阻抗差也能產(chǎn)生較強反射，從而使更遠距離的病灶也能被探測到，但要考