球壳换能器电声效率测量方法研究

李荣基， 赵 鹏， 王月兵, 郑慧峰

(中国计量大学 计量测试工程学院，浙江 杭州 310018)

1 引 言

高强度聚焦超声(high Intensity focused ultra-sound,HIFU)已广泛用于临床肿瘤治疗，例如子宫肌瘤、韧带瘤治疗等。治疗过程中利用球壳聚焦换能器或换能器阵列耦合至人体皮肤并发出高强度聚焦超声，超声能量聚焦到焦域范围，利用机械效应、空化效应等产生热累积，在短时间内使病变区域内肿瘤细胞蛋白凝固，而不损伤皮肤和周围组织。聚焦换能器辐射超声剂量对于治疗的安全性和有效性至关重要,而换能器电声效率对剂量控制有重要参考意义。因此，为使治疗安全有效地进行,能够准确测量球壳换能器的电声效率是十分必要的。

要得到电声效率需同时测得换能器工作状态下的声功率与电功率，换能器声功率测量方法有很多种，平面扫描法是较早用来测量声功率的手段，Herman等人利用平面扫描法将源换能器辐射功率与通过扫描焦平面的声强进行比较，并给出了误差源[1]。在20世纪90年代制定了相关的国际标准IEC 61101[2]。

国际电工委员会(IEC)推荐的声功率测量方法是辐射力天平法，Beissner K假设声场中无高频限制同时远场指向性为矩形函数，推导出了聚焦声波作用在全吸收靶上辐射力的计算公式[3];寿文德等人对于辐射力天平法计算声功率的公式进行修正，并推导出不同结构换能器的辐射力公式，使该测量方法广泛应用于声功率测量[4～6]。

辐射力天平法的相关国际标准为IEC 61161[7]。基于自易法测……