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一、為什么掃描探頭測聲功率這么難？

在醫(yī)用超聲設備的安全評價體系中，聲輸出功率是核心的安全參數之一，直接關系到患者的超聲暴露劑量是否在安全范圍內。輻射力天平法作為 YY/T 1084-2015 標準規(guī)定的測量方法，原理清晰、操作簡便，在超聲功率測量領域應用廣泛。

但這個方法有一個嚴格的前提條件：聲束必須平行且垂直入射靶面，且靶面尺寸要足夠大，能夠攔截整個聲束。對于單晶片探頭、小尺寸換能器來說，這個條件很容易滿足。然而，現代超聲診斷設備絕大多數采用掃描式探頭 —— 線陣、tu陣、相控陣、機械扇掃 —— 聲束是動態(tài)掃描的，根本不是平行聲束。直接把掃描聲束打到輻射力天平的靶上，測出來的功率值偏差極大，沒有參考價值。

這就是超聲診斷設備聲功率測量用掩模存在的根本原因：它要在不改變聲束本質特性的前提下，把 "掃描聲束" 轉化為 "準平行聲束"，讓輻射力天平法重新可用。

二、掩模的技術原理：限定孔徑的精妙設計

掩模的設計思路說起來并不復雜 ——"取中間、截兩邊"，但要真正做好，技術含量一點也不低。

核心原理是限定孔徑法。 掩模放置在探頭和輻射力天平靶之間，中央開有一個標準尺寸的方形透聲孔（通常為 1cm×1cm，對應 GB 9706.9 和 IEC 60601-2-37 標準規(guī)定）。測量時，探頭發(fā)出的掃描聲束大部分被掩模本體吸收截斷，只有探頭輻射面中央 1cm 見方區(qū)域內發(fā)出的準平行聲束能夠穿過方孔，投射到下方的靶面上。

這樣一來，打在靶上的聲束就變成了準平行聲束，滿足輻射力天平法的測量前提條件。再根據測得的通過方孔的聲功率值和方孔的精確尺寸，就可以反算出被測設備的聲強和聲功率參數。

真正的難點在于掩模本身的聲學性能。 如果掩模吸收不徹di，被截斷的聲束會產生反射、衍射，這些雜波一旦到達靶面，就會疊加在有效信號上，導致測量結果偏大。因此，高性能的掩模必須采用多層復合結構 —— 吸收層負責吸收入射聲能，反射層進一步阻擋殘余聲能，各層之間精密匹配。標準要求掩模表面超聲反射損耗小于 - 30dB，透過材料的發(fā)射損耗低于 - 25dB，這個指標看似簡單，實現起來對材料配方和加工工藝要求高。

三、規(guī)范使用：細節(jié)決定測量準確性

有了合格的掩模，不等于就能測出準確的數據。超聲診斷設備聲功率測量用掩模的使用過程中，有幾個關鍵細節(jié)直接影響結果可靠性。

對中精度是第一要務。 掩模方孔中心、探頭聲軸、靶面中心三者必須嚴格在一條垂直線上，橫向偏移哪怕只有零點幾毫米，通過方孔的聲能分布就會發(fā)生變化，測量結果就會偏。方孔的邊還要和探頭的掃描方向嚴格對齊，不能有角度偏轉。經驗豐富的檢測人員會反復微調位置，通過觀察功率計讀數的最大值來確認對中狀態(tài)。

水環(huán)境同樣關鍵。 測量必須在脫氣水中進行，水中的微氣泡會附著在掩模表面，形成散射源，嚴重干擾測量。每次測量前都要仔細檢查掩模表面有無氣泡附著，水溫也要控制在標準規(guī)定的范圍內，因為水的聲速、聲阻抗都和溫度有關。

測量流程要標準化。 每個測點建議重復測量 3 次取平均值，減少隨機波動；測量前后都要在無掩模狀態(tài)下做一次全功率比對，確認設備輸出穩(wěn)定；不同類型的探頭（線陣、凸陣、相控陣）放置方式和深度設置略有差異，必須嚴格按照標準要求執(zhí)行。整個測量過程應符合質控行業(yè)規(guī)范，建議編制詳細的 SOP 并定期開展人員比對，確保不同操作人員、不同時間的測量結果具有一致性和可比性。

四、校準與維護：無源器件也需要定期 "體檢"

很多人以為掩模是無源器件，放著不會變，其實不然。超聲診斷設備聲功率測量用掩模校準是保證數據可靠性的必要環(huán)節(jié)，絕對不能忽視。

校準主要涵蓋三個維度：一是孔徑尺寸校準，用工具顯微鏡或三坐標測量儀精確測量方孔的邊長和角度，尺寸偏差必須控制在標準允許范圍內?？讖匠叽缰苯訁⑴c聲強計算，是量值溯源的關鍵環(huán)節(jié)，差之毫厘謬以千里。二是聲學性能校準，在標準聲場中測試掩模的插入損耗和反射特性，確認吸收層的性能沒有隨時間衰減，反射損耗指標仍然滿足 - 30dB 的要求。三是外觀與結構檢查，確認掩模表面無劃痕、無分層、無氣泡，方孔邊緣整齊無變形。

日常維護同樣重要。每次使用后用脫氣水輕輕沖洗表面，自然晾干或用無塵紙吸干；存放時放入專用保護盒，避免方孔邊緣磕碰變形；嚴禁用手觸摸方孔內表面，防止油污污染影響聲學性能；長期儲存應置于陰涼干燥處，避免高溫和陽光直射導致材料老化。

校準周期一般建議為一年，掩模經歷跌落、磕碰或表面出現明顯損傷后應及時送檢。校準工作應遵循質控行業(yè)規(guī)范，由具備聲學計量資質的機構實施，確保量值溯源有效。

結語

聲功率測量用掩模雖然體積小巧、結構看似簡單，卻是超聲診斷設備聲輸出安全檢測鏈條上的關鍵環(huán)節(jié)。它以限定孔徑的巧妙設計，解決了掃描探頭聲功率無法直接測量的行業(yè)難題，讓 GB 9706.9 等標準規(guī)定的安全檢測項目真正落地可執(zhí)行。

Delta 德爾塔儀器作為專業(yè)的醫(yī)療器械檢測設備供應商，旗下超聲計量檢測系列產品嚴格遵循 IEC/EN/GB/ISO 等國內外標準，可為醫(yī)療器械檢驗機構、超聲設備廠商和醫(yī)學計量實驗室提供包括聲功率測量用掩模在內的完整超聲質控解決方案。在醫(yī)用超聲安全標準持續(xù)升級的今天，專業(yè)的檢測器具與規(guī)范的操作流程相結合，才能真正守住超聲診斷的安全底線。