傳輸介質(zhì)與接續(xù)機(jī)械設(shè)備介紹

第2章傳輸介質(zhì)和接續(xù)設(shè)備主要教學(xué)內(nèi)容：

1學(xué)時(shí)講解

2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)雙絞線同軸電纜光纖配線架跳線教學(xué)目標(biāo)：掌握：常用電纜及其連接件的結(jié)構(gòu)和特性，以及這些傳輸介質(zhì)的基本連接方法了解：各種配線架和跳線概述綜合布線系統(tǒng)采用的主要布線材料、部件按其外形、作用和特點(diǎn)可粗略分為傳輸介質(zhì)和接續(xù)設(shè)備兩大類。傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的中間介質(zhì)，也是信號(hào)的傳輸媒體。常用的傳輸介質(zhì)可分為有線傳輸介質(zhì)和無線傳輸介質(zhì)。有線傳輸介質(zhì)包括：同軸電纜、雙絞線、光纜等。無線傳輸介質(zhì)包括：衛(wèi)星、無線電波、紅外線等。一類是傳輸介質(zhì)的物理特性，如導(dǎo)體的金屬材料、強(qiáng)度等，物理特性在出廠時(shí)已經(jīng)確定。另一類是傳輸介質(zhì)的電氣特性，這些特性是最重要的。接續(xù)設(shè)備是綜合布線系統(tǒng)中各種連接硬件的統(tǒng)稱，它指用于端接和支持電纜的所有布線部件，不僅包括各種連接器，也包括各種連接模塊、配線盤、通信架以及配線管理組件等概述接續(xù)設(shè)備的幾種常見分類方式：按連接硬件在綜合布線系統(tǒng)中的線路段落：終端連接硬件：如總配線架（箱、柜），終端安裝的分線設(shè)備（如電纜分線盒、光纖分線盒等）和各種信息插座。中間連接硬件：如中間配線架（盤）和中間分線設(shè)備等。按使用功能分：配線設(shè)備：如配線架（箱、柜）等，交接設(shè)備：如配線盤（交接間的交接設(shè)備）和無外設(shè)置的交 接箱等分線設(shè)備：如電纜分線盒、光纖分線盒和各種信息插座等按設(shè)備結(jié)構(gòu)：架式和柜式（箱式、盒式）按安裝方式：壁掛和落地，信息插座有明裝和暗裝，且有墻上、地板和桌面2.1

雙絞線雙絞線的結(jié)構(gòu)：雙絞線(Twisted

Pair，TP)是一種在綜合布線系統(tǒng)工程中最常用的傳輸介質(zhì)。所謂雙絞線，就是把兩條相互絕緣的銅導(dǎo)線按照一定的方向順時(shí)針或逆時(shí)針擰在一起，形狀就像一根麻花，故名雙絞線。雙絞線分為3層，內(nèi)層的銅導(dǎo)線遵循AWG標(biāo)準(zhǔn)(美國線規(guī)尺寸標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了導(dǎo)體的直徑)，外層的絕緣層一般由PVC(聚乙烯化合物的氧化物)制成，另外在電纜的最外層還有一層塑料護(hù)套，用于保護(hù)電纜。圖2.1即為雙絞線的結(jié)構(gòu)示意圖。2.1

雙絞線圖2.1雙絞線的結(jié)構(gòu)2.1

雙絞線按AWG，雙絞線的線芯大小有22、24和26等規(guī)格，常用5類和超5類非屏蔽雙絞線是24AWG，直徑約為0.51mm，加上絕緣層的銅導(dǎo)線直徑約為0.92mm。典型的加上塑料外部護(hù)套的超5類非屏蔽雙絞線電纜直徑約為5.3mm。雙絞線電纜的外部護(hù)套上每隔兩英尺會(huì)印刷上一些標(biāo)識(shí)。包括雙絞線類型、NEC/UL防火測試和級(jí)別、CSA防火

測試、長度標(biāo)志、生產(chǎn)日期、雙絞線的生產(chǎn)商和產(chǎn)品號(hào)碼等信息。

例：AVAYA-C

SYSTEIMAX

1061C+

4/24AWG

CM

VERIFIEDUL

CAT5E

31086FEET

09745.0

METERS”顏色色標(biāo)線對(duì)線對(duì)1線對(duì)2線對(duì)3線對(duì)4白—藍(lán)藍(lán)白—橙橙白—綠綠白—棕棕縮寫W—BLBLW—OOW—GG

W—BRBR線對(duì)顏色編碼雙絞線的種類與型號(hào)按結(jié)構(gòu)分為非屏蔽雙絞線電纜和屏蔽雙絞線

按性能分為1類、2類、3類、4類、5類、5e類、6類、7類雙絞線電纜按特性阻抗劃分為100歐姆、120歐姆及150歐姆等幾種。常用的是100歐姆的雙絞線電纜按對(duì)數(shù)分為1對(duì)、2對(duì)、4對(duì)雙絞線電纜，25對(duì)、

50對(duì)、100對(duì)的大對(duì)數(shù)雙絞線非屏蔽雙絞線（UTP）可用于語音、低速數(shù)據(jù)、高速數(shù)據(jù)、音頻和呼叫系統(tǒng)，以及樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)，并可同時(shí)用于干線子系統(tǒng)和水平子系統(tǒng)。24AWG電纜特征阻抗100歐姆優(yōu)點(diǎn)：沒有屏蔽層，直徑小，較具靈活性，容易安裝。缺點(diǎn)：抗外界電磁干擾的能力差，安全性差非屏蔽雙絞線（UTP）常用的雙絞線電纜封裝有4對(duì)雙絞線，其它還有25對(duì)、50對(duì)和100對(duì)等大對(duì)數(shù)的雙絞線電纜，常見UTP電纜型號(hào)：1類雙絞線-CAT1類雙絞線-CAT2類雙絞線-CAT3類雙絞線-CAT4類雙絞線-CAT5

超5類雙絞線-CAT

5e6類雙絞線-CAT

67類雙絞線-CAT

7常見UTP電纜型號(hào)：1類雙絞線-CAT1纜線最高頻率帶寬是750KHz，用于報(bào)警系統(tǒng)，或只適用于語音系統(tǒng)。2類雙絞線-CAT2纜線最高頻率帶寬是1MHz，用于語音、

EIA-2323類雙絞線-CAT3該電纜的頻率帶寬最高為16MHz，主要應(yīng)用于語音、10Mbps的以太網(wǎng)和4Mbps令牌環(huán)，最大網(wǎng)段長為100m，采用RJ形式的連接器，目前已淡出市場。常見UTP電纜型號(hào)：4類雙絞線-CAT4纜線最高頻率帶寬為20MHz，最高數(shù)據(jù)傳輸速率為20Mbps，主要應(yīng)用于語音、10Mbps的以太網(wǎng)和16Mbps令牌環(huán)，最大網(wǎng)段長為100m，采用RJ形式

的連接器，未被廣泛采用。5類雙絞線-CAT5該類電纜增加了繞線密度，外套為高質(zhì)量的絕緣材料。在雙絞線電纜內(nèi)，不同線對(duì)具有不同的絞距長度。一般地說，4對(duì)雙絞線絞距周期在38.1mm長度內(nèi)，按逆時(shí)針方向扭絞，一對(duì)線對(duì)的扭絞長度在12.7mm以內(nèi)。纜線最高頻率帶寬為100MHz，主要應(yīng)用于語音、100Mbps的快速以太網(wǎng)，最大網(wǎng)段長為100m，采用RJ形式的連接器。常見UTP電纜型號(hào)：超5類雙絞線-CAT

5e超5類雙絞線是增強(qiáng)型的5類雙絞線，纜線最高頻率帶寬為100MHz，與CAT

5類相比，更好地支持1000Mbps的傳輸，主流產(chǎn)品。比起普通5類雙絞線，超5類系統(tǒng)在100MHz的頻率下運(yùn)行時(shí)，可提供8dB近端串?dāng)_的余量，用戶的設(shè)備受到的干擾只有普通5類線系統(tǒng)的1/4，使系統(tǒng)具有更強(qiáng)的獨(dú)立性和可靠性。近端串?dāng)_、串?dāng)_總和、衰減和RL這4個(gè)參數(shù)是超5類線纜非常重要的參數(shù)。常見UTP電纜型號(hào)：6類雙絞線-CAT

6性能超過CAT

5e，纜線頻率帶寬為250MHz以上，6類電纜的絞距比超5類更密，線對(duì)間的相互影響更小，從而提高了串?dāng)_的性能。兩種結(jié)構(gòu)常見UTP電纜型號(hào)：6類雙絞線-CAT

6

兩種結(jié)構(gòu)大對(duì)數(shù)電纜大對(duì)數(shù)電纜，即大對(duì)數(shù)干線電纜。大對(duì)數(shù)電纜一般為25線對(duì)（或更多）成束的電纜結(jié)構(gòu)，在外觀上看，為直徑更大的單根電纜。它也同樣采用顏色編碼進(jìn)行管理，每個(gè)線對(duì)束都有不同的顏色編碼，同一束內(nèi)的每個(gè)線對(duì)又有不同的顏色編碼。屏蔽雙絞線作用：在雙絞線電纜中增加屏蔽層就是為了提高電纜的物理性能和電氣性能，減少電纜信號(hào)傳輸中的電磁干擾。該屏蔽層能將噪聲轉(zhuǎn)變成直流電。屏蔽層上的噪聲電流與雙絞線上的噪聲電流相反，因而兩者可相互抵消。電纜屏蔽層的設(shè)計(jì)有如下幾種形式：屏蔽整個(gè)電纜屏蔽電纜中的線對(duì)屏蔽電纜中的單根導(dǎo)線電纜屏蔽層由金屬箔、金屬絲或金屬網(wǎng)幾種材料構(gòu)成屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線電纜有STP和ScTP（FTP）兩類，STP又分為STP電纜和STP-A電纜兩種STP屏蔽整個(gè)電纜及各線對(duì)FTP只屏蔽整個(gè)電纜雙絞線連接件雙絞線的主要連接件有配線架、信息插座和接插軟線（跳接線），工作區(qū)采用信息插座（信息模塊/RJ連接頭）形式連接。在配線間，雙絞線電纜端接至配線架，再用跳接線連接雙絞線和終端設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接時(shí)所用的連接器稱為RJ-45信息模塊，它由RJ-45信息模塊插座和RJ-45水晶頭（插頭）組成。RJ-45信息模塊插座一般用于工作區(qū)水平電纜的端接，通常與跳線進(jìn)行有效連接它的主要應(yīng)用場合：端接到不同的面板，安裝到表明安裝盒，安裝到模塊化配線架中目前信息模塊一般要滿足5類或超5類傳輸標(biāo)準(zhǔn)要求，適用于寬帶終端連接信息模塊/RJ連接頭綜合布線中，信息模塊/RJ連接頭的結(jié)構(gòu)采用八線位結(jié)構(gòu)的連接器，用“8P8C”表示，用于4對(duì)8芯水平電纜（數(shù)據(jù)和語音）的端接信息模塊/RJ連接頭與雙絞線端接有T568A或T568B兩種結(jié)構(gòu)T568A：白—綠、綠、白—橙、藍(lán)、白—藍(lán)、橙、白—棕、棕。T568B：白—橙、橙、白—綠、藍(lán)、白—藍(lán)、綠、白—棕、棕在同一個(gè)工程中，只能采用一種連接標(biāo)準(zhǔn)信息模塊/RJ連接頭RJ45連接頭信息模塊信息模塊打線模塊免打線模塊信息模塊屏蔽模塊桌面模塊桌面模塊2.2

同軸電纜同軸電纜其組成由里往外依次是銅芯、塑膠絕緣層、金屬網(wǎng)狀屏蔽網(wǎng)和塑料護(hù)套而組成，銅芯與網(wǎng)狀導(dǎo)體同軸，故名同軸電纜。這種結(jié)構(gòu)的金屬屏蔽網(wǎng)可防止中心導(dǎo)體向外輻射電磁場，也可用來防止外界電磁場干擾中心導(dǎo)體的信號(hào)。同軸電纜的種類同軸電纜可分為兩種基本類型:基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜。常用的同軸電纜有下述幾種：1，RG-8和RG-11，阻抗為50歐姆，通常用來實(shí)現(xiàn)粗纜以太網(wǎng)。2，RG-58，阻抗為50歐姆常用來實(shí)現(xiàn)細(xì)纜以太網(wǎng)。3

RG-59，通常用來實(shí)現(xiàn)電視傳輸，其阻抗為７５

歐姆，也可用于寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。同軸電纜的種類基帶同軸電纜基帶同軸電纜易于連接，數(shù)據(jù)信號(hào)可以直接加載到電纜上，阻抗特性均勻，電磁干擾屏蔽性很好，誤碼率低，適用于各種局域網(wǎng)絡(luò)。寬帶同軸電纜使用有線電視電纜進(jìn)行模擬信號(hào)傳輸?shù)耐S電纜系統(tǒng)，被稱為寬帶同軸電纜?！皩拵А边@個(gè)詞來源于電話業(yè)，指比4

kHz寬的頻帶。同軸電纜的網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)中，對(duì)同軸電纜的粗纜和細(xì)纜有三種不同的構(gòu)造方式，即細(xì)纜結(jié)構(gòu)、粗纜結(jié)構(gòu)和粗/細(xì)纜混合結(jié)構(gòu)。1．細(xì)纜結(jié)構(gòu)細(xì)纜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.5所示。硬件配置網(wǎng)絡(luò)接口適配器BNC

T型連接器B

N

C接口的以太網(wǎng)卡電纜系統(tǒng)

包括：細(xì)纜（R

G-5

8

A/U），直徑為5mm，特征阻抗為50 歐的細(xì)同軸電纜；BNC連接器插頭，安裝在細(xì)纜段的兩端；BNC桶型連接器，用于連接兩段細(xì)纜；BNC終端匹配器，BNC

50歐的終端匹配器安裝在干線段 的兩端。-中繼器細(xì)纜結(jié)構(gòu)細(xì)纜結(jié)構(gòu)的主要技術(shù)參數(shù)如下：最大的干線電纜長度：185m；每個(gè)以太網(wǎng)中最多可用4個(gè)中繼器，連接五段干線。最大網(wǎng)絡(luò)干線電纜長度：925m；每條干線段支持的最大結(jié)點(diǎn)數(shù)：30；BNC

T型連接器之間的最小距離：0.5m。 細(xì)纜結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)。具有容易安裝、造價(jià)較低、抗干擾能力強(qiáng)、維護(hù)和擴(kuò)展較困難、電纜系統(tǒng)的斷點(diǎn)故障較多，影響網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性的粗纜結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接口適配器：網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)需要一塊提供A

U

I接口的以太網(wǎng)卡收發(fā)器（transceiver）收發(fā)器電纜：用于連接結(jié)點(diǎn)和外部收發(fā)器，通常稱為AU

I電纜電纜系統(tǒng)：用于連接粗纜以太網(wǎng)的電纜系統(tǒng)。包括：粗纜（RG-11A/U）：直徑為10mm，特征阻抗為

50Ω的粗同軸電纜，每隔2.5m有一個(gè)標(biāo)記；–N系列連接器插頭：安裝在粗纜段的兩端；–N系列桶型連接器：用于連接兩段粗纜；N系列終端匹配器：中繼器：粗纜結(jié)構(gòu)硬件粗纜結(jié)構(gòu)的主要技術(shù)參數(shù)最大干線段長度：500m；中繼器：對(duì)于使用粗纜的以太網(wǎng)，每個(gè)干線段的長度不超過500m，可用中繼器連接兩個(gè)干線來擴(kuò)充主干電纜的長度，每個(gè)以太網(wǎng)中最多可以使用4個(gè)中繼器，連接5段干線電纜。最大網(wǎng)絡(luò)干線電纜長度：2500m；每條干線支持的最大結(jié)點(diǎn)數(shù)：100；收發(fā)器之間最小距離：2.5m。2.3

光纖光纖的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)光纖就是光導(dǎo)纖維，是一種傳輸光束的細(xì)而柔韌的媒質(zhì)。光導(dǎo)纖維電纜是由一捆光導(dǎo)纖維組成，稱為光纜。光纖和同軸電纜相似，只是沒有網(wǎng)狀屏蔽層。光纖通常是圓柱形的，由三部分組成：光纖芯、包層(保護(hù)層)和護(hù)套，如圖所示。圖光纖刨面結(jié)構(gòu)示意圖典型的光纖結(jié)構(gòu)如所示：自內(nèi)向外為纖芯、包層及涂覆層。纖芯包層涂覆層光纖優(yōu)點(diǎn)較寬的頻帶電磁絕緣性能好。衰減較小，在較大范圍內(nèi)基本上是一個(gè)常數(shù)值。需要增設(shè)光中繼器的間隔距離較大。重量輕，體積小，適用的環(huán)境溫度范圍寬，使用壽命長光纖通訊不帶電，使用安全，可用于易燃，易爆場所抗化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)，適用于一些特殊環(huán)境下的布線光纖也有質(zhì)地脆，機(jī)械強(qiáng)度低；切斷和連接中技術(shù)要求較高等缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)也限制了目前光纖的普及。光纖通信及其優(yōu)點(diǎn)光纖通信就是以光波為載頻、光導(dǎo)纖維為傳輸介質(zhì)的一種通信方式。優(yōu)點(diǎn)：傳輸速率高頻帶寬傳輸損耗小傳輸距離遠(yuǎn)抗電磁干擾能力強(qiáng)誤碼率低保密性好不易被竊取或截取數(shù)據(jù)光纖的分類從構(gòu)成光纖的材料分–玻璃光纖：計(jì)算機(jī)通信中常用–膠套硅光纖–塑料光纖按信號(hào)傳輸方式分類–單模光纖：適用于大容量、長距離的光纖通信。激光為光源–多模光纖：發(fā)光二極管LED為光源按折射率分類對(duì)于多模光纖，根據(jù)其折射率的變化可以分為突變型光纖和漸變型光纖。單模光纖和多模光纖光軌跡圖光纖的標(biāo)準(zhǔn)和分類1、單模光纖標(biāo)準(zhǔn)及分類國家標(biāo)準(zhǔn)：IUT-T建議和IEC建議我國的國標(biāo)：GB/T

9771.1~GB/T9771.5-2000《通信用單模光纖系列》光纖類別按IUT-T標(biāo)準(zhǔn)分為：G.652A、G.652B、G.652C、G.653、G.654、G.655B按IEC標(biāo)準(zhǔn)：B1.1、B1.2、B1.3、B2、B4我國光纖型號(hào)命名等效采用了IEC規(guī)定。光纖的標(biāo)準(zhǔn)和分類2、多模光纖標(biāo)準(zhǔn)及分類按IUT-T標(biāo)準(zhǔn)分為：G.651按IEC標(biāo)準(zhǔn)：A1、A2、A3、A4我國光纖型號(hào)命名等效采用了IEC規(guī)定。光纜的分類和選用1、按光纜結(jié)構(gòu)劃分中心束管式：12芯以下，工藝簡單成本地在架空敷設(shè)和具有良好的管道保護(hù)的支干線網(wǎng)絡(luò)中具有競爭力層絞式：中心放置鋼絞線或單根鋼絲加強(qiáng)，成纜纖數(shù)可達(dá)144芯。防水，抗強(qiáng)大拉力，可用于直接埋地。同時(shí)易于分叉。帶狀式：芯數(shù)可達(dá)上千芯，它是將4~12芯光纖排列成行構(gòu)成帶狀單元，再將多個(gè)帶狀單元按一定方式排列成纜。適用于光纖接入網(wǎng)。按光纜敷設(shè)方式：室內(nèi)光纜：用于垂直、水平子系統(tǒng)的室內(nèi)使用架空光纜：架掛在電桿上使用，可利用已有的架空明線桿路直埋光纜：外部帶有鋼帶或鋼絲的鎧裝，直接埋設(shè)在地下0.8~1.2m。管道光纜：管道敷設(shè)一般在城市，管道敷設(shè)的條件比較好。水底光纜：海底光纜：光纜主要敷設(shè)方式：室內(nèi)、架空、直埋和管道方式光纖連接器在光纖通信鏈路中，為了實(shí)現(xiàn)不同模塊、設(shè)備和系統(tǒng)之間靈活連接

的需要，必須有一種能在光纖與光纖之間進(jìn)行可拆卸連接的器件，使光路能按所需的通道進(jìn)行傳輸，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目的，能實(shí)現(xiàn)這種功能的器件叫連接器。光纖連接器的基本要求：能把光纖的兩個(gè)端面精密對(duì)接起來，以使發(fā)射光纖輸出的光能量能最大限度地耦合到接收光纖中去，并使由于其接入光鏈路而對(duì)系統(tǒng)造成的影響減到最小，影響光傳輸系統(tǒng)的可靠性和各項(xiàng)性能。分類：分為固定連接器和活動(dòng)連接器活動(dòng)連接器：主要用于布線系統(tǒng)中設(shè)備間、設(shè)備與儀表間、設(shè)備與光纖間以及光纖與光纖間的非永久性古代連接，是光纖通信系統(tǒng)中不可缺少的無源器件光纖連接器的基本結(jié)構(gòu)與性能指標(biāo)結(jié)構(gòu)：采用高精密組件（由兩個(gè)插頭和一個(gè)耦合管共三個(gè)部分組成）實(shí)現(xiàn)光纖的對(duì)準(zhǔn)連接。⑴光學(xué)性能：主要是插入損耗和回波損耗這兩個(gè)最基本的參數(shù)。插入損耗（Insertion

Loss）：是指因連接器的導(dǎo)入而引起的鏈路有效光功率的損耗?；夭〒p耗（Return

Loss,Reflection

Loss）是指連接器對(duì)鏈路光功率反射的抑制能力，⑵

互換性、重復(fù)性 ⑶

抗拉強(qiáng)度（不低于90N）⑷溫度（-40oC

~

+70oC）⑸插拔次數(shù)（1000次以上）常見光纖連接器按傳輸媒介分；單模光纖連接器和多模光纖連接器；按結(jié)構(gòu)分：FC、SC、ST、D4、DIN、Biconic、MU、LC、MT；按光纖端面分：FC（平面接觸）、PC（球面接觸，包括SPC、UPC）和APC；按光纖芯數(shù)分：單芯、多芯。FC（螺紋連接式）型光纖連接器SC（直插式）ST（卡扣式）左圖為單芯光纜結(jié)構(gòu)圖，右圖為多芯光纜結(jié)構(gòu)圖光纖配線架光纖連接器光纖適配器（耦合器）光纖面板配線架配線架是電纜或光纜進(jìn)行端接和連接的裝置，在配線架上可以進(jìn)行互連和交換操作。建筑群配線架是端接建筑群干線電纜、光纜的連接裝置建筑物配線架是端接建筑物干線電纜、干線光纜并可利接建筑群干線電纜、干線光纜的連接裝置樓層配線架是水平電纜、水平光纜與其他子系統(tǒng)或設(shè)備相連接的裝置根據(jù)連接的介質(zhì)不同可分為：銅纜配線架和光纖配線架配線架（110A型）配線架（110P型）110C連接塊110配線系統(tǒng)中都用到了連接塊，稱為110C，有3對(duì)線（110C-3）、4對(duì)線（110C-4）和5對(duì)線（110C-5）三種規(guī)格的連接塊。銅纜配線架分110型配線架系統(tǒng)和模塊式配線架系統(tǒng)110型配線架可用于語音點(diǎn)的線纜和數(shù)據(jù)點(diǎn)的線纜管理110型連接管理系統(tǒng)基本部件：配線架、連接塊、跳線和標(biāo)簽

模塊式快速配線架：又稱為機(jī)柜式配線架光纖配線架主要原因光纜終端的光纖熔接、光連接器安裝、光路的調(diào)接、多魚尾纖的存儲(chǔ)及光纜的保護(hù)等?；竟δ埽汗潭?、熔接、調(diào)配、存儲(chǔ)跳線跳線的功能：在配線架上交接各種鏈路，可作為配線架或設(shè)備連接電纜使用。分為銅跳線、光纖跳線銅跳線由跳線電纜和連接硬件制成光纖跳線用于光纖設(shè)備與光纖跳接、光纖直接連接、光纖和信息插座之間的連接第3講醫(yī)學(xué)超聲成像技南方醫(yī)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)6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義65Part

.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?；夭〞r(shí)間t、探測距離L的關(guān)系，c為聲速6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義676/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義686/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義69超聲回醫(yī)學(xué)波超聲儀器法原理講示義

意圖6/22/202370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）、6/2檢2/2023

波及抑制電路、視頻醫(yī)學(xué)超聲放儀器原大理講義器（UFA）71Part

.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，6/2還2/2023

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。736/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義74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。6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義75M型超聲6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義76M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。6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義776/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義78M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(duì)于運(yùn)動(dòng)臟器，由于各界面反射回波的位置及信號(hào)大小是隨時(shí)間而變化的，如果仍用幅度調(diào)制的A型顯示方式進(jìn)行顯示，所顯示波形會(huì)隨時(shí)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(diǎn)形式在顯示器垂直掃描線上顯示出來，隨著臟器的運(yùn)動(dòng)，垂直掃描線上的各點(diǎn)將發(fā)生位置上的變動(dòng)，定時(shí)地采樣這些回波并使之按時(shí)間先后逐行在屏上顯示出來。圖中可以看出，由于臟器的運(yùn)動(dòng)變化，活動(dòng)曲線的間隔亦隨之發(fā)生變化，如果臟器中某一界面是796/2靜2/2023

止的，活動(dòng)曲線將變醫(yī)學(xué)超聲為儀器原水理講義平直線。6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義80M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，并可進(jìn)行多種心功能參數(shù)的測量，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。6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義81B型超聲6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義82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(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。6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義836/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義84C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6/2限2/2023

制。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

856/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義866/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義87D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

doppler886/22/2023

flow

image)診斷儀。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義F型超聲89F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6/2斜2/2023

面、曲面的F型醫(yī)圖學(xué)超聲儀像器原理講義6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義90P型超聲6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義91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、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。6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義926/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義93Part

.013超聲診斷儀的主要參數(shù)主要參數(shù)6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義95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；

聲場分布特性，如換能器類型、波束形狀、聚焦特性、景深等。6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義96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。6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義97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。6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義98Part

.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6/22/2值023100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(hào)的動(dòng)態(tài)范圍6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義101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)范圍可寫為：DR

=

2 L

+

SDR對(duì)動(dòng)態(tài)范圍的影響因素6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義102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)系也用分貝值來表示式中：Umax—信號(hào)最大值，Umin

—信號(hào)最小值，可6/22/20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(dòng)態(tài)范圍1036/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義104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。6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義105分辨率6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義106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(biāo)，分辨力越高，越能顯示出臟器的細(xì)小結(jié)構(gòu)。6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義107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，6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義108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。6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義109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6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義1106/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義1116/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義112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。6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義113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。頻率越高，波長越短?？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6/2尼2/2023

有關(guān)。醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

114影響縱向分辨率的因素脈沖寬度的影響增益大小的影響6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義1156/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義1166/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義117色散吸收對(duì)橫向、縱向分辨率的影響6/22/2023醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義118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200個(gè)波長時(shí)就能達(dá)到被探測臟器的

那個(gè)頻率；例如：頻率為3MHz時(shí)，波長是0.51mm它能夠像。6/2形2/2023

成102mm深處組織的醫(yī)學(xué)良超聲儀好器原理講圖義119帶寬6/22/2023120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，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)散角小），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6/2要2/2023

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。121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。6/2探2/2023

頭以滿足不同檢醫(yī)查學(xué)超聲儀深器原理講度義122常用超聲診斷儀的超聲頻率；動(dòng)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(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。6/22/2023

醫(yī)學(xué)超聲儀器原理講義

124要提高儀器的探測深度，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)波長左右。

加大發(fā)射功率，使遠(yuǎn)距離的微小聲阻抗差