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日志

从常规超声到相控阵的思考:扫查灵敏度和TCG

热度 39已有 1372 次阅读2015-2-22 15:25

1、超声灵敏度怎样表示

您也许说,这个问题太简单了!超声灵敏度不就是用反射体尺寸+衰减器值改变量(或增益值改变量)表示吗,例如φ2×40-18dB,φ1×6-9dB,等等。但请注意,这样的说法实际上是不全面,还缺一项,那就是最大探测深度处的波高

以前不使用面板曲线时,超声检测的灵敏度调节方法是:先把最大探测深度处反射体回波找到,调节到屏幕的较高位置,例如80%60%,然后按照标准规定值-18dB-9dB),就OK了;后来使用面板曲线了,制作DAC曲线时,为了使靠前一段的曲线能够显示出来,不得不把曲线末端,即最大探测深度处的波高降低,降低多少呢?有时降低到40%,有时降低到20%,甚至有降到10%的。

请注意,不使用DAC和使用DAC的检测灵敏度是不一样的,如果前者最大探测深度处的波高80%,后者曲线末端是20%,两者的灵敏度差了多少?差12 dB!另外还要注意,即使都是使用DAC曲线,曲线末端在40%20%,两者灵敏度也不一样,相差多少?差6 dB

2DACTCG

DAC曲线又称距离-波幅曲线,多年来一直在用,是我们最熟悉的东西;TCG又称时间-增益修正(time corrected gain),其功能是对不同声程处相同尺寸反射体的回波进行增益修正,使之达到相同幅值。修正后得到的是一条直线,即所有深度的相同直径的横孔的反射波高都是一样的。

普通数字机大多数不配置TCG功能,但也不是完全没有。记得上世纪八、九十年代我们团队研发数字超声仪时是开发了此项功能的,可能是因为标准没有提及,结果没有得到流行而渐渐消亡了。TCGDAC好,其优点包括:(1)因为所有深度的相同直径的横孔的反射波高都是一样的,所以TCG是一条直线,不像DAC是近高远低的曲线,在屏幕上显示不完全,顾得了头就顾不了尾;(2)由于TCG直接动用增益进行补偿,所以近处的检测灵敏度自动降低,远处的检测灵敏度自动提高,不但波形观察方便,而且实际的检测灵敏度比DAC高。

 3、相控阵技术使用TCG的意义

相控阵技术是要成像的,其图像中的颜色与信号波幅相关(图1)。模数转换器根据信号波幅高低把数字信号像素转换成不同彩色,从低波幅的浅蓝到高波幅的深红。这样一来,到达转换器输入端的信号必须是经过TCG处理的,请想一想,如果不进行TCG处理,图像的近处将偏红而远处将偏蓝,我们将无法根据色彩判断信号幅度的大小,图像色彩的显示就没有意义了,所以TCG对相控阵成像是至关重要的。

4、常规超声的扫查灵敏度和相控阵超声的扫查灵敏度

制订相控阵标准,相控阵超声的扫查灵敏度是否要与常规超声的扫查灵敏度规定的完全一致?

现在看来,不需要也无法使两者规定完全一致。一是相控阵的TCG与常规超声的DAC不同,无法做到两者规定一致;二是TCG的远处信号增益一般要比DAC高,无缺陷漏检或灵敏度不够之虞;三是常规超声检测时通过观察闪动的波形来发现缺陷,高波幅信号比低波幅信号在闪动中更容易被捕捉,所以设置足够高的扫查灵敏度相对重要。而相控阵检测是根据记录和图像,在离线状态下通过数据判读来检出缺陷,不存在观察闪动波形问题。对图像质量和观察效果来说,信噪比是更重要的参数。

1  A显示中信号波幅与B显示中信号色彩的关系


2月23日补遗:由于相控阵扫查多采用沿线扫查,不采用锯齿扫查,而且采集信号过程中不寻找缺陷最高波,结果必然是:相控阵方法得到的缺陷回波信号的波幅低于(或等于,但不会大于)常规超声方法。从这一点说,相控阵标准如果规定设置扫查灵敏度,应比常规超声高。

2月29日补遗:到目前为止,所有国际国内相控阵标准都没有灵敏度设置的具体规定,说明这是一个棘手的难题。



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发表评论 评论 (7 个评论)

回复 liuhonghui 2015-2-22 17:22
在“离线状态下”;通过数据判读来检出缺陷  ...对图像质量和观察效果来说,“信噪比”是更重要的参数.
所谓“离线状态下”,是否是采集好数据(A型波)之后,数据处理自动生成TCG呢,然后再根据dB数差值得出不同颜色深浅的图像呢?
既然“信噪比”是重要参数,相控阵是否必然要使用抑制功能?
回复 阿黃 2015-2-23 08:47
「離線狀態下」分析是相控陣的一大優點,前線人員採集回來的圖像,可以「換個腦袋」讓更有經驗的人員再看看!好!
回复 丁伟臣 2015-2-25 14:40
锯齿扫查是手工超声的特色,相控阵扫查方式相比手工具有更多的选择和组合,对于当前众人认为相控阵扫查因不能发现最高波肯定比手工超声灵敏度低或存在漏检的顾虑,因手工超声所谓最高波与你选择探头角度和扫场面有关,不同的扫查对同一个缺陷可存在不同的最高波,关键还是检测工艺的选择,故本人认为只要采用合适的聚焦法则和足够的扫查完整性,自动扫查PA的检出灵敏度和可靠性是常规超声无法比拟的!
回复 孙忠波 2015-3-2 21:52
我非常赞同强总引入的“信噪比”的规定,但我认为“扫查灵敏度”对相控阵还是有必要的。相控阵检测毕竟还是脉冲反射法,波幅是基于当量进行评定的,因此,确定一个灵敏度用于当量评定是必要的。而扫查过程中,若扫查灵敏度过高易导致一些当量不超标缺陷超出满屏,而只能作为判废评定;若扫查灵敏度过低,会使小当量缺陷波幅过低,观察不到,甚至在B扫描成像上都不易观察(即便信噪比很高,但波幅不够,是否可以比喻为一个再高的音响,如果音量调得低,同样是同不到)。另外,我认为,相控阵检测时应在扫查过程中实时观察成像,尽可能在现场标出可疑缺陷(就像TOFD检测)以减小定位误差,因此,合适的扫查灵敏度也有助于现场评估缺陷。
不知上述是否正确?
回复 孙忠波 2015-3-2 21:53
另外,市场上有些相控阵设备推崇DAC方式扫查,在图像后处理时,可将扫查图像颜色基于缺陷波幅与DAC的dB差值而显示(好像是叫做“DAC滤波”),该功能也能够得到“不同声程处,相同反射体颜色相同”的结果。
回复 齐向前 2015-3-6 14:28
比如相控阵检测采用TCG调节仪器,在试块上做好了φ2孔的曲线,除了耦合补偿以外,是不是仪器的增益就固定了,在扫查过程中不需要再提高增益,调节扫查灵敏度。
回复 dongxuliu123 2015-3-10 10:47
请教一下,常规超声探头是不是信噪比最重要(因为信噪比够了,可以通过调节衰减器或者增益来调节)?初学者理解不够,希望有人指导。

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