JJG 806-2026 超声理疗设备检定规程

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资源简介

  中华人民共和国国家计量检定规程

JJG 806—2026

超声理疗设备检定规程

Verification Regulation of Ultrasonic Physiotherapy Equipment

2026‑04‑02 发布 2026‑10‑02 实施

国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布

超声理疗设备检定规程Verification Regulation of

Ultrasonic Physiotherapy Equipment

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代 2093

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归 口 单 位: 全国声学计量技术委员会

起 草 单 位: 中国计量科学研究院

江苏省计量科学研究院

本规程委托全国声学计量技术委员会负责解释

本规程主要起草人:

王 珂(中国计量科学研究院)

邢广振(中国计量科学研究院)

许旭东(江苏省计量科学研究院)

参加起草人:

顾加雨(江苏省计量科学研究院)杨 平(中国计量科学研究院)

引 言

JJF 1001 《通用计量术语及定义》、 JJF 1002 《国家计量检定规程编写规则》、 JJF 1059. 1 《测量不确定度评定与表示》 共同构成制定本规程的基础性系列文件 。

本 规 程 修 订 参 照 YY/T 1090—2018 《超 声 理 疗 设 备》、 YY/T 0750—2018 《超 声理 疗 设 备 0. 5 MHz~5 MHz 频 率 范 围 内 声 场 要 求 和 测 量 方 法》、 IEC 62127-1: 2022 《超声 水听器 第 1 部分: 40 MHz 以下医用超声场的测量和特征描绘》(Ultrasonics— Hydrophones—Part 1: Measurement and characterization of medical ultrasonic fields)、 IEC 61689: 2022 《超 声 理 疗 设 备0. 5 MHz~5 MHz 频 率 范 围 内 声 场 要 求 和 测 量 方法》(Ultrasonics—Physiotherapy systems—Field specifications and methods of measure_ ment in the frequency range 0. 5 MHz to 5 MHz)。

本规程代替 JJG 806—1993 《医用超声治疗机超声源检定规程》。 与 JJG 806—1993相比 , 主要有如下一些主要的技术变化:

a) 增加了术语及定义;

b) 删除了输出声功率小时稳定度 、患者漏电流等检定项目;

c) 增加了有效辐射面积 、有效声强 、声工作频率 、波束不均匀系数等检定项目和检定方法 。

JJG 806 的历次版本发布情况为:

——JJG 806—1993。

超声理疗设备检定规程

1 范围

本规程适用于声工作频率范围为 0. 5 MHz~5 MHz 、有效声强不大于 3 W/cm2 、 由平面圆形超声换能器产生的连续波或准连续波超声能量的超声理疗设备 , 采用聚焦超声探头的设备不适用于本规程 。

2 引用文件

本规程引用了下列文件:

JJF 1001 通用计量术语及定义

JJF 1034 声学计量术语及定义

GB/T 3102. 7 声学的量和单位

GB/T 3947—1996 声学名词术语

YY/T 0750—2018 超声理疗设备 0. 5 MHz~5 MHz 频率范围内声场要求和测量方法

YY/T 1090—2018 超声理疗设备

IEC 62127- 1: 2022 超声 水听器 第 1 部分: 40 MHz 以下医用超声场的测量和 特 征 描 绘 (Ultrasonics—Hydrophones—Part 1: Measurement and characterization of medical ultrasonic fields)

IEC 61689: 2022 超声理疗设备 0. 5 MHz~5 MHz 频率范围内声场要求和测量方法 (Ultrasonics—Physiotherapy systems—Field specifications and methods of measure_ ment in the frequency range 0. 5 MHz to 5 MHz)

凡是注日期的引用文件 , 仅注日期的版本适用于本规程 ; 凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本规程 。

3 术语和计量单位

3. 1 术语

JJF 1001 、JJF 1034 和GB/T 3947—1996 界定的及以下术语和定义适用于本规程 。

3. 1. 1 超声输出功率 ultrasonicoutput power

在规定条件下和规定媒介中(优选为水), 超声换能器向近似为自由场中发射的时间平均超声输出功率 。

[来源: JJF 1034—2020 , 6. 15]

3. 1. 2 超声换能器 ultrasonictransducer

将其他形式的能量转换成超声信号或能量 , 或将超声信号或能量转换成其他形式

能量的器件 。

[来源: JJF 1034—2020 , 6. 31]

3. 1. 3 声工作频率 acoustic-working frequency

水听器置于声场中空间峰值时间峰值位置时 ,其输出的声信号的频率 。 [来源: IEC 62127-1: 2022 , 3. 3]

3. 1. 4 波束横截面积 beam cross-sectional area

在 垂 直 于 声 束 准 直 轴 的 特 定 平 面 上 , 均 方 声 压 之 和 为 总 均 方 声 压 75% 时 的 最 小面积 。

[来源: YY/T 0750—2018 , 3. 13]

3. 1. 5 有效辐射面积 effective radiating area

在距离治疗头前端 0. 3 cm 处确定的波束横截面积 ABCS(0 . 3), 与由式 (1) 给出的无量纲因子 Fac 的乘积 。

F ac = 1.333 (1)

[来源: YY/T 0750—2018 , 3. 23]

3. 1. 6 波束不均匀系数 beam non-uniformity ratio

最大有效值声压的平方与有效值声压平方的空间平均比值 。其中 , 在有效辐射面积内进行空间平均 , 波束不均匀性系数 RBN 由式(2) 确定 。

式中:

fi max ——最大有效值声压;

AER ——有效辐射面积;

pmst ——总均方声压;

A 0 ——格栅式扫描的单位面积 。

[来源: YY/T 0750—2018 , 3. 15]

3. 1. 7 有效声强 effective intensity

由 Ie =P/AER 所确定的声强 ,式中 ,P 是超声输出功率 ,AER 是有效辐射面积 。 [来源: YY/T 0750—2018 , 3. 22]

3. 2 计量单位

本规程采用 GB/T 3102. 7 规定的量和单位 。

4 概述

超声理疗设备一般由电源 、主机和治疗头组成 , 如图 1 所示 。 电源部分主要为将220 V 交流电转换为直流电并向主机提供电能的装置 ; 主机部分主要为高频电功率发生器 、控制电路 、信息显示及操作界面 , 一般具有计时 、 占空比调节 、有效声强调节等功能 ; 治疗头部分主要为将高频电能转化成超声声能的超声换能器 。

超声理疗是指采用安全剂量的超声能量作用于人体 , 对机体产生刺激并改善其功能 , 以到达治疗疾病或缓解症状为目的的一种无损伤治疗方法 , 其作用机理主要为热效应和机械效应等 , 超声的热效应可使局部血管扩张 、血流加速 , 超声的机械效应可以解除挛缩 。超声理疗设备主要应用于颈 、肩 、腰腿痛等康复 , 药物透入 、骨骼愈合等治疗 , 软组织扭搓伤 、半月板损伤等运动损伤康复 。

图 1 超声理疗设备结构示意图

5 计量性能要求

5. 1 超声输出功率

超声输出功率的标称值与实际测量值的偏差应不超过±20% 。

5. 2 有效辐射面积

有效辐射面积的标称值与实际测量值的偏差应不超过±20% 。

5. 3 有效声强

在额定输出功率值下最大有效声强不应超过 3 W/cm2 。

5. 4 声工作频率

声工作频率的实际测量值应在 0. 5 MHz~5 MHz 范围内 , 标称值与实际测量值的偏差应不超过±10% 。

5. 5 波束不均匀系数

所有治疗头的波束不均匀系数的标称值与实际测量值的偏差应不超过±30% , 同时应不超过 8 . 0。

6 通用技术要求

6. 1 标志

超声理疗设备应至少具有以下标志:

a) 制造厂商的名称或商标;

b) 产品型号和序列号 。

6. 2 外观和供电

6. 2. 1 超声理疗设备各操作件及附件应完好有效 。

6. 2. 2 治疗头在常温下应具有水密性 。

6. 2. 3 超声理疗设备应采用使用说明书规定的优选电源供电 ,供电电压应在使用说明书规定的电压范围之内 。

7 计量器具控制

计量器具控制包括首次检定 、后续检定和使用中检查 。

7. 1 检定条件

7. 1. 1 检定环境条件

超声理疗设备的检定环境条件如下:

——空气温度: 15 ℃~30 ℃ ;

——水温: 20 ℃~26 ℃ ;

——相对湿度: ≤80% ;

——大气压力: 80 kPa~108 kPa。

7. 1. 2 计量标准及主要配套设备

超声理疗设备检定用计量标准及主要设备的要求如下 。

a) 超声功率计:

声功率范围: 覆盖 0 . 5 W~20 W ;

最大允许误差: ±10% 。

b) 超声声场测量系统:

水槽尺寸不小于 300mm×200mm×200 mm;运动控制单元定位精度优于±0 . 03 mm,重复定位精度优于±0 . 02 mm ;具备有效辐射面积 、有效声强 、声工作频率 、波束不均匀系数等超声声场参数分析功能 。

c) 数字示波器:

具有 2 通道 ,带宽不小于 100 MHz ,采样率不低于 500 MHz ,幅值测量 MPE 为±3%,频率分辨力优于 5 kHz。

d) 水听器:

频 率 范 围 覆 盖 0. 5 MHz~20 MHz , 平 坦 度 优 于 ±4 dB , 灵 敏 度 不 低 于 -270 dB (ref. 1 V/μPa), 有效直径不大于 1 mm 。

e) 温度计:

温度范围: 0 ℃~50 ℃ ;

分辨力: 0. 1 ℃ ;

最大允许误差: ±0 . 2 ℃ 。

f) 溶氧测量仪:

溶氧度范围覆盖: 0 mg/L~20 mg/L;

分辨力: 0. 1 mg/L;

最大允许误差: ±3% 。

7. 2 检定项目

超声理疗设备的检定项目见表 1。

表 1 超声理疗设备的检定项目一览表

7. 3 检定方法

7. 3. 1 通用技术要求

目视检查或手动操作 ,超声理疗设备:

a) 面板或铭牌上应具有 6. 1 所要求的标志;

b) 外观应符合 6. 2. 1 和 6. 2. 2 的要求;

c) 电源应符合 6. 2. 3 的要求 。

7. 3. 2 超声输出功率

超声输出功率检定装置示意图如图 2 所示 , 检定步骤按下列进行:

a) 将温度为 20 ℃~26 ℃的除气蒸馏水注入超声功率计的水槽中 , 并记录溶氧量 ,水槽内壁 、吸声材料和靶(反射靶或吸收靶) 等表面不应附有气泡 。

b) 测量时治疗头的辐射面应直接与液体耦合 , 以避免附加耦合层引起的误差 。测量前 , 治疗头表面 、靶应进行清洁处理 ,并应在除气蒸馏水中浸泡 2 h。

c) 设备通电 ,按说明书规定的预热时间进行预热 。

温度计 溶氧测量仪

图 2 超声输出功率检定装置示意图

注 : 图 2 中靶可以采用反射靶或吸收靶 ,水槽周围应做吸声处理。

d) 按照设备正常工作模式的最大输出功率进行超声输出功率检定 ,记录超声输出功率值 P , 重复测量次数 n≥3。

注 :应记录设备工作模式 ,如连续波模式或准连续波模式 ,若工作在准连续波模式还应记录占空比。

e) 按式(3) 计算输出超声输出功率 n 次重复检定的平均超声输出功率值 P:

7. 3. 3 有效辐射面积

治疗头的有效辐射面积 AER 应使用水听器 , 在垂直于声束准直轴距治疗头输出端面 0. 3 cm 的平面上 ,对声场采用格栅式扫描法来确定 ,从波束横截面积 ABCS(0 . 3) 导出治疗头有效辐射面积 , 扫描装置示意图如图 3 所示 。检定具体步骤如下:

a) 将(23±3) ℃的除气蒸馏水注入超声声场测量系统的水槽中 ,并记录溶氧量,将水听器固定于声场扫描机构上 ,水槽内壁表面和水听器表面不应附有气泡 。

b) 测量时治疗头的辐射面应直接与除气蒸馏水耦合 。测量前 , 治疗头表面应进行清洁处理 ,并应在除气蒸馏水中浸泡 2 h。

c) 设备通电 ,按说明书规定的预热时间进行预热 。

d)按照设备正常(准连续波)工作模式 ,并将设备有效声强示值设置为 0 . 2 W/cm2,利用水听器对距离治疗头 0 . 3 cm 的平面进行格栅式扫描 ,并通过示波器进行信号采集,获得水听器信号峰峰值的二维数据阵 。

注:

1 以声束准直轴为中心点 ,每条栅格线上的测量点必须为奇数 ,扫描的宽度至少有 31 个测量点。

2 扫描的边界应足够大 ,使扫描边界之外任何部分的信号电平至少低于峰值信号 26 dB。

e) 将水听器移动至声信号远低于噪声的位置 , 通过示波器获取噪声电压峰峰值 , Un, 若 每 个 测 量 点 的 水 听 器 信 号 为 Ui , 则 修 正 噪 声 作 用 后 的 水 听 器 信 号 Ui ′,见式(4):

Ui ′ = (Ui2 - U) 1 2 (4)

f) 总均方声压 pmst 与水听器信号 Ui ′ 的关系 , 由式(5) 确定:

式中:

N ——扫描点的总数;

Ui ′——第 i个扫描点处的修正噪声后的电压值(峰值或有效值);

ML ——水听器电缆末端有载灵敏度 。

g) 将 Ui ′值以递减次序排列 ,应进行第二次求和 , 直到获得满足式(6) 和式(7)的 n 值 。

h) 波束横截面积 ABCS(0 . 3) 由 A0 ×n确定 , 其中 A0 是格栅式扫描法中的单位面积(A0 =s2 ,s 是扫描中相邻点之间的距离 , 即步幅)。 为了可靠测定 ABCS(0 . 3), 确定ABCS( 0. 3) 值所包括的点的数目 n 应大于 100。

i) 治疗头的有效辐射面积 AER 应由式(8) 确定:

AER = F ac ABCS ( 0 .3 ) = 1.333ABCS (8)

图 3 声场扫描装置示意图

7. 3. 4 有效声强

有效声强 Ie 应由式(9) 确定:

Ie = P/AER (9)

式中:

P ——超声输出功率;

AER ——有效辐射面积 。

7. 3. 5 声工作频率

a) 将水听器放置于距离治疗头前端 0 . 3 cm 处 ,并扫描找到空间峰值对应位置;

b) 通过示波器采集水听器输出信号 ,并进行 FFT 频谱分析;

c) 将 频 谱 峰 值 幅 度 下 降 3 dB 所 对 应 的 上 、下 截 止 频 率f1 和f2 的 算 术 平 均 值 , 即

作为声工作频率 。

2 ,

7. 3. 6 波束不均匀系数

波束不均匀性系数 RBN 应由式(10) 计算:

RBN (10)

式中:

pmax——声 场 内 声 压 的 最 大 值 。 可 将 7. 3. 3 中 格 栅 式 声 场 扫 描 中 的 最 大 值 最 作为pmax 。

7. 4 检定结果的处理

7. 4. 1 经检定合格的超声理疗设备出具检定证书 ; 检定不合格的超声理疗设备出具检定结果通知书 ,并注明不合格的项目 。

7. 4. 2 检定证书和检定结果通知书的内页格式分别见附录 A 和附录 B 。

7. 4. 3 超声理疗设备检定中的测量不确定度应按 JJF 1059. 1 的要求评定 。不确定度评定的示例见附录 C 。

7. 5 检定周期

超声理疗设备的检定周期为 1 年 。

附录 A

检定证书的内页格式

附录 B

检定结果通知书的内页格式

附录 C

测量不确定度的评定示例

超声理疗设备检定的参数包括: 超声输出功率 、有效辐射面积 、有效声强 、声工作频率 、波束不均匀系数 。

C . 1 超声输出功率

C . 1. 1 标准不确定度

C . 1. 1. 1 测量重复性引入的不确定度

对设备进行功率测量时由读数分散性(重复性) 引入的标准不确定度(urel-1), 以1 W 为例 ,对其进行 10 次独立测量: 1. 052 W 、1. 054 W 、1. 054 W 、1. 056 W 、1. 058 W 、 1. 054 W 、1. 056 W 、1. 058 W 、1. 056 W 、1. 056 W 。

a) 10 次独立测量结果的算术平均值为 Pi =1. 055 W 。

b) 10 次测量结果的标准偏差为 s W ,则测量重复性引入的相对标准不确定度为:

C . 1. 1. 2 由瓦级超声功率计引入的不确定度

瓦级超声功率计的最大允许误差为±10% , 故瓦级超声功率计引入的相对标准不确定度为 urel-2 = 10%/3 ≈ 5. 77% 。

C . 1. 1. 3 由声速变化引入的标准不确定度

ct = 1 557 - 0.024 5 ×( 74 - t )2

若测量温度为 23 ℃ , 测量温度变化±3 ℃时 , 以均匀分布考虑:

u ( ct ) = [ 2 × 0.024 5 m /(s·℃·℃)×( 74 ℃ - 23 ℃ ) ]× 1.73 ℃ ≈ 4.32 m/s

C . 1. 2 合成标准不确定度

影响超声理疗设备超声输出功率的各不确定度分量互不相关 , 不确定度来源及相对合成标准不确定度如表 C . 1 所示 。

表 C. 1 超声输出功率的不确定度来源及相对合成标准不确定度

合成标准不确定度计算式为:

C . 1. 3 扩展不确定度

取包含因子 k= 2 , 扩展不确定度为:

Urel = 2 × 5.78% = 11.56%

扩展不确定度取 Urel = 11. 6%(k= 2)。

C . 2 有效辐射面积

C . 2. 1 测量模型

AER = F ac ABCS = F ac s2 n

式中:

AER ——被检超声理疗设备的有效辐射面积 , cm2;

s ——格栅式扫描中的扫描步幅 , cm;

F ac ——无量纲因子;

n ——满足式(5) 和式(6) 的 n 值 。

合成方差为:

uER = c ac u ac + c u + c u

式中灵敏系数为:

cF ac = s2 n

cs = 2F ac sn

cn = F ac s2

考虑扫描截断 、扫描步幅和空间平均效应等因素的影响 , 有效辐射面积 AER 的合成方差可以表示为:

uER = uER ( A ) + c ac u ac ( B ) + c u( B ) + u2 ( 截断 ) + u2 ( 步幅 ) + u2 ( 空间平均 )

C . 2. 2 标准不确定度

C . 2. 2. 1 测量重复性引入的不确定度

考虑扫描截断 、扫描步幅和空间平均效应等因素的影响 , 有效辐射面积 AER 的合成方差可以表示为:

对有效辐射面积进行 6 次独立测量 ,有效辐射面积 AER 分别为 :12. 42 cm2 、11. 97 cm2、 12. 16 cm2 、13. 40 cm2 、12. 30 cm2 、12. 17 cm2 。

---

a) 6 次独立测量结果的算术平均值为 AER =12. 40 cm2 。

b) 6 次测量结果的标准偏差为 s . 51 cm2 , 则测量重复性引入相对标准不确定度为:

C . 2. 2. 2 由扫描步幅引入的相对标准不确定度

扫描步幅引入的相对标准不确定度取决于扫描系统分辨力和重复定位精度 , 超声声场测量系统的运动控制单元分辨力优于±10 μm , 重复定位精度优于±20 μm , 按照均匀分布考虑:

则:

C . 2. 2. 3 由 n 值引入的相对标准不确定度

经 过 查 阅 文 献 (Uncertainty assessment of effective radiating area and beam non - uniformity ratio of ultrasound transducers determined according to IEC 61689: 2007. Metrologia ,46 , 367- 374. 2009), 由 n 值引入的相对标准不确定度约为 1. 20% , 即:

urel-3 = 1.20%

C . 2. 2. 4 由无量纲因子 Fac 引入的相对标准不确定度

根 据 IEC 61689: 2022 , 由 无 量 纲 因 子 Fac 引 入 的 相 对 标 准 不 确 定 度 约 为 0. 83%,即:

urel-4 = 0.83%

C . 2. 2. 5 其他原因引入的相对标准不确定度

根据 IEC 61689: 2022 , 其他原因引入的相对标准不确定度包括扫描截断 、步幅选择 、空间平均效应 ,分别约为 0. 6% 、1. 0% 、1. 0% , 即:

urel-5 = 0.6%

urel-6 = 1.0%

urel-7 = 1.0%

C . 2. 3 合成标准不确定度

影响有效辐射面积的各不确定度分量互不相关 , 不确定度来源及相对合成标准不确定度如表 C . 2 所示 。

表 C. 2 有效辐射面积的不确定度来源及相对合成标准不确定度

合成标准不确定度计算式为:

C . 2. 4 扩展不确定度

取包含因子 k= 2 , 扩展不确定度为:

Urel = 2 × 4.57% ≈ 9.2%

扩展不确定度取 Urel = 9. 2%(k= 2)。

C . 3 有效声强

C . 3. 1 测量模型

Ie = P/AER

式中:

P ——超声输出功率;

AER ——有效辐射面积 。

合成方差为:

ue = c u + cER uER

式中灵敏系数为:

cP = 1/AER

cAER = -P/A R

C . 3. 2 标准不确定度

根据 C . 1 和 C . 2 , 超声输出功率 P 的测量平均值为 1. 055 W , 有效辐射面积 AER 的测量平均值为 12. 40 cm2 , 因此有效声强的测量值为 0. 085 W/cm2 。

C . 3. 2. 1 由超声输出功率引入的相对标准不确定度

根据 C . 1 对超声输出功率 P 的不确定度的评定可知: P 的测量平均值为 1. 055 W ,相对标准不确定度为 5. 78% 。则:

C . 3. 2. 2 由有效辐射面积引入的相对标准不确定度

根据 C. 2 对有效辐射面积AER 的不确定度的评定可知:AER 的测量平均值为 12 . 40 cm2,

相对标准不确定度为 5. 64% 。则:

C . 3. 3 合成标准不确定度

影响有效辐射面积的各不确定度分量互不相关 , 不确定度来源及相对合成标准不确定度如表 C . 3 所示 。

表 C. 3 有效声强的不确定度来源及相对合成标准不确定度

合成标准不确定度计算式为:

C . 3. 4 扩展不确定度

取包含因子 k= 2 , 扩展不确定度为:

Urel = 2 × 8.08% = 16.16%

扩展不确定度取 Urel = 16. 2%(k= 2)。

C . 4 声工作频率

C . 4. 1 标准不确定度

C . 4. 1. 1 测量重复性引入的不确定度

对示波器采集的声压信号进行频谱分析 , 得到声工作频率 , 由重复性引入的标准不确定度(urel-1), 对其进行 6 次独立测量 , 测量结果均为 1. 099 MHz , 因此测量重复性引入的相对标准不确定度为 0。

C . 4. 1. 2 由频率分辨率引入的不确定度

频谱分析的频率分辨率为 0. 001 MHz ,按照均匀分布:

则:

C . 4. 1. 3 由示波器引入的不确定度

示波器引入的不确定度按照 3%(k= 2) 计算 ,则:

urel-3 = 1.5%

C . 4. 2 合成标准不确定度

影响声工作频率的各不确定度分量互不相关 , 不确定度来源及相对合成标准不确定度如表 C . 4 所示 。

表 C. 4 声工作频率的不确定度来源及相对合成标准不确定度

合成标准不确定度计算式为:

C . 4. 3 扩展不确定度

取包含因子 k= 2 , 扩展不确定度为:

Urel = 2 × 1.51% = 3.02%扩展不确定度取 Urel = 3. 1%(k= 2)。

C . 5 波束不均匀系数

C . 5. 1 测量模型

式中:

pmax ——扫描平面上空间和时间声压峰峰值 ,Pa;

AER ——有效辐射面积 , cm2;

pmst ——扫描平面上的总均方声压 ,Pa2;

s ——格栅式扫描中的扫描步幅 , cm 。

合成方差为:

uBN = cmax umax + cER uER + cmst u mst + c u

式中灵敏系数为:

C . 5. 2 标准不确定度

C . 5. 2. 1 声压峰值pmax 引入的不确定度

由于声压为电压与声压灵敏度的乘积 , 且在波束不均匀系数计算过程中 , 声压灵敏度为中间量 , 可用电压峰值 Vmax 替代声压峰值pmax 。

C . 5. 2. 1. 1 测量重复性引入的不确定度

对扫描平面上空间声压峰峰值进行 6 次独立测量: 0. 553 V 、0. 541 V 、0. 525 V 、 0. 573 V 、0. 569 V 、0. 551 V 。

--

a) 6 次独立测量结果的算术平均值为 Vi =0. 552 V 。

b) 6 次测量结果的标准偏差为 s V , 则测量重复性引入的相对标准不确定度为:

C . 5. 2. 1. 2 数字示波器幅值测量引入的不确定度

数字示波器幅值测量引入的不确定度 , 所使用的数字示波器幅值测量不确定度优于 3%(k= 2), 因此数字示波器幅值测量引入的相对标准不确定度为 1. 5% 。

C . 5. 2. 1. 3 合成相对标准不确定度

影响声压峰值的各不确定度分量互不相关 , 声压峰值的合成相对标准不确定度计算式为:

声压峰值pmax 引入的相对标准不确定度 urel-1 为:

--

urel-1 = cp max up max = cp max Vi × 2.01% = 4.02%

C . 5. 2. 2 有效辐射面积 AER 引入的不确定度

根据 C . 2 的分析可知 ,AER 的相对标准不确定度为 5. 64% 。

有效辐射面积 AER 引入的相对标准不确定度 urel-2 为:

C . 5. 2. 3 扫描平面上的总均方声压 pmst 引入的不确定度

同 C . 5. 2. 1 , 可用总均方电压 vmst 替代总均方声压 pmst。

C . 5. 2. 3. 1 测量重复性引入的不确定度评定

对 扫 描 平 面 的 总 均 方 电 压 进 行 6 次 独 立 测 量 : 288. 3 V2 、 285. 5 V2 、 276. 2 V2、 298. 9 V2 、299. 5 V2 、322. 9 V2 。

--

a) 6 次独立测量结果的算术平均值为 vms t i =295. 2 V2 。

b) 6 次测量结果的标准偏差为 s 则测量重复性引入的相对标准不确定度为:

C . 5. 2. 3. 2 数字示波器幅值测量引入的不确定度

数字示波器幅值测量引入的不确定度 urel-32 , 所使用的数字示波器幅值测量不确定度优于 3%(k= 2), 因此相对标准不确定度为 1. 5% 。

总均方电压引入的相对标准不确定度: urel-32 = 3% 。

C . 5. 2. 3. 3 合成相对标准不确定度

影响总均方声压的各不确定度分量互不相关 ,合成相对标准不确定度计算式为:

总均方声压 pmst 引入的相对标准不确定度 urel-3 为:

C . 5. 2. 4 由格栅式扫描中的扫描步幅 s 引入的不确定度

超声声场测量系统的运动控制单元分辨力优于±10 μm ,重复定位精度优于±20 μm,按照均匀分布考虑 , 步幅 s 的相对标准不确定度为:

扫描步幅 s 引入的相对标准不确定度 urel-4 为:

urel-4 = | cs | urel-s = | cs | s × 1.84% = 3.68%

C . 5. 3 合成标准不确定度

影响波束不均匀系数的各不确定度分量互不相关 , 不确定度来源及相对合成标准不确定度如表 C . 5 所示 。

表 C. 5 波束不均匀系数的不确定度来源及相对合成标准不确定度

合成标准不确定度计算式为:

C . 5. 4 扩展不确定度

取包含因子 k= 2 , 扩展不确定度为:

Urel = 2 × 8.70% = 17.4%扩展不确定度取 Urel = 17. 4%(k= 2)。

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  • 本文由 发表于 2026年4月30日 16:24:12
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