最近,因对脉冲宽度的讨论,重新翻阅美国无损手册、超声培训教材UT 2008年第二版关于超声的基础理论部分,试图找出声脉冲宽度的出处,加深对脉冲宽度的理解。重新读超声培训教材P130至P135部分,觉得梁老所提的“声脉冲宽度”也就在频率响应及回波频率部分有所体现。下面谈谈我的看法:
1,“声脉冲宽度”这个概念的提法有其合理性,但是教材并没有提出,有其原因的。
脉冲宽度往往是在单一频率连续波(方波、正弦波等)当中具有明确的定义和测量方法,并且非常直观。
但是对于脉冲波,则这一直观性被破坏。因为脉冲波一般由相近频率的几个正弦连续波(也可能是其它波形)合成(超声教材P15)。此时可用傅里叶变换方法进行研究。所以在脉冲波当中,脉冲宽度怎么测量就出现困难。是展开脉冲波,测每一个连续波的脉冲宽度,然后取平均值,还是采用其它的办法进行测量,值得人思考。
2,采用频谱分析的手段,是可以将脉冲波变成幅值-频率分析示意图,但这里只提频带宽度的测量方法,没有脉冲宽度测量或定义。
3,脉冲宽度从单一连续波理论而来,将之应用于脉冲波并不合适。
如果为了将回波电脉冲信号宽度,简称为声脉冲宽度,而与激励方波电脉冲宽度,加以区别引入“声脉冲宽度”还是用连续波的理论解释脉冲波,在对脉冲宽度的理解层面上讲,是非常有利的。但是违背了脉冲宽度的原始定义。所以只在连续波包括方波里,脉冲宽度才有定量、定性的描述。在脉冲波这里,这一概念仅作参考,不必要引入。
4,脉冲波里到底有没有脉冲宽度的说法?
美国无损手册当中,讲到时间分辨力时,提到一个概念,就是脉冲波里五个周期(脉冲回波)约为分辨相邻缺陷的能力极限。而超声教材P130里讲到探头性能及其测试也回避不了频率响应、回波频率的问题。
在连续波理论里面,频率和周期是倒数关系f=1/T,而脉冲宽度依附在T里面,按照定义在一个周期内幅值从10%升至90%的宽度tw,在方波里,这可看是占空比。也可以看出频率越高,脉冲宽度就越小的依赖关系由来,f*tw虽不等于1,但是倒数关系没有发生变化。
所以教材在对频率响应及回波频率处理上,引入多个周期的总时间(Tn)和周期数(n),也即将脉冲波按照连续波的方法近似处理。所不同的是美国无损手册约定为5个周期,超声教材采用3个周期。在这里Tn具有连续波周期T的涵义。回波频率f*Tn=n,仍然具有倒数关系。Tn虽然和“回波脉冲宽度”的关系没有T和连续波tw那么明显的占比关系,但是Tn大,则对应的回波脉冲宽度越大,可以简单得到。
回波声脉冲宽度的概念不宜明确化,正是为了避免引起混淆。试图按照连续波理论解释脉冲波,思路上可行,但是从严谨的角度来说,不引入比引入要好。
而超声教材上探头频率越高、脉冲宽度越小、分辨力越高,也可以表述为探头回波频率越高,即相应“回波脉冲宽度”越小,分辨力越高。因回波频率与标称频率误差一般有所规定,用探头频率代替回波频率也无太大出入。只是丁工所言两者同时满足,更适合一些。因为国产探头标称频率与回波频率相差太大,同时方波脉冲宽度调节影响回波脉冲总周期Tn。在采用连续波(回波信号)检测时,只要探头回波频率高,自然对应的脉冲宽度相对较小,分辨力越高。两者只要满足一个就可以。
回波脉冲宽度可不提出,声脉冲宽度也可不提出。脉冲宽度仅仅指方波脉冲宽度,个人觉得也没有什么理解上的问题。尚有不足,请指正。