강도 값, 충격 계수

강도 값 (Intensity Values)

우리는 강도가 빔 영역에 따라 변하는 것을 보았습니다. 강도는 빔이 좁은 곳에서 높고 빔의 측면 부분에서 덜 강합니다. 이것은 빔 강도가 공간적으로 변한다는 것을 의미합니다. 진단 초음파는 초음파의 펄스를 몸 안으로 보낸다. 그것은 연속적인 소리의 빔을 몸 안으로 보내지 않는다. 이것은 펄스 초음파 빔의 소리의 강도가 시간에 따라 균일하지 않다는 것을 의미한다. 시스템이 전송 중일 때에는 음의 강도가 높아야 하고, 시스템이 수신 중일 때에는 음의 강도가 낮아져야 합니다. 이는 빔 강도가 시간적으로 변화한다는 것을 의미합니다. 그래서, 펄스 초음파 빔의 강도는 공간적으로 그리고 시간적으로 변화한다. 결과적으로, 물리학자들은 강도를 공간 강도와 시간 강도로 분리한다. 공간 강도 (Spatial Intensity)란? 사운드 빔은 모양이 균일하지 않습니다. 사운드 빔은 변환기의 다른 깊이에서 직경과 면적이 다릅니다. 사운드 빔의 모양을 생각하는 간단한 방법은 "모래시계"입니다. 빔은 변환기만큼 넓게 시작하여 초점 영역에서 좁아졌다가 다시 넓어집니다. 점의 밀도는 빔의 강도를 나타냅니다. 강도는 빔의 초점 영역(가장 작은 빔 영역)에서 가장 높습니다. 3개의 빔 단면은 빔 전체의 강도 분포를 보여줍니다. 또한 강도는 빔의 중심에서 가장 높고 가장자리로 갈수록 감소합니다. 알아야 할 두 가지 공간 강도가 있습니다. 공간 피크(SP)와 공간 평균(SA)입니다. SP 강도는 가장 높은 공간 강도입니다. 초점에서 빔의 중심에서 발견되는 강도입니다. SA 강도가 더 낮습니다. 전체 빔에 걸친 평균 강도입니다. 일반적으로 변환기 면에서 측정됩니다. 시간적 강도 (Temporal Intensity)란? 펄스 초음파 빔은 시간적 강도에 있어서도 다양합니다. 알아야 할 세 가지 시간 강도가 있습니다: 시간 피크(TP), 펄스 평균(PA) 및 시간 평균(TA). TP가 가장 높고 TA가 가장 낮습니다. TP는 펄스가 전송되는 동안 기록된 순간 최대 강도입니다. PA는 펄스가 전송되는 동안 기록된 평균 강도입니다. TA는 전체 온-오프 주기에 걸쳐 기록된 평균 강도이며 TP 또는 PA보다 현저히 낮습니다. 가장 높은 시간 강도 값은 시간 피크이고, 가장 낮은 값은 시간 평균이며, 중간 값은 펄스 평균입니다. *TP(Temporal Peak)>PA(Pulse Average)>TA(Temporal Averge)

 

충격 계수 (Duty Factor, DF)

TA 강도는 Duty Factor(=Duty Cycle)라는 요소에 의해 TP 강도와 관련됩니다. 듀티 팩터는 소리가 켜져 있는 시간과 총 시간(소리 켜짐 및 꺼짐 시간)의 비율을 나타내는 단위 없는 분수입니다. 예를 들어 사운드가 2 µs 동안 켜져 있고 18 µs 동안 꺼져 있으면 Duty Factor는 2 µs/(2 µs + 18 µs) = 2/20 = 시간의 10%(0.1)가 됩니다. 당신의 듀티 팩터는 무엇입니까? 하루 24시간 중 8시간을 일한다고 가정해 보겠습니다. 듀티 팩터(하루의 총시간에 대해 "켜져 있는" 시간)는 시간의 1/3을 일 있기 때문에 8/24 = 0.333이 됩니다. 펄스 초음파 시스템에서 Duty Factor는 일반적으로 0.001입니다. 왜냐하면 시간의 1/1000 동안만 전송하기 때문입니다. 나머지 시간에는 에코를 수신합니다. 이것을 연속파라고 하는 다른 유형의 초음파와 대조하십시오. 연속적인 파동은 항상 소리를 전달한다! 듀티 팩터는 1.0(100%)입니다. 그것은 단순히 항상 켜져 있다. 

시간 평균(Temporal Average, TA)과 시간 피크 강도 (Temporal Peak, TP)

TA intensity = TP intenstiy × Duty factor
TA 강도는 TP 강도 및 듀티 계수에 정비례합니다. 이러한 요인 중 하나를 증가시키면 TA 강도가 높아집니다. 반대로 이러한 요인 중 하나를 줄이면 TA 강도가 낮아집니다. Duty factor를 변경하는 모든 것은 TA 강도를 변경합니다.

공간적 강도와 시간적 강도 결합
SPTP	공간적 피크, 시간적 피크
SPTA	공간적 피크, 시간 평균
SATP	공간 평균 시간적 피크
SATA	공간 평균, 시간 평균
SPPA	공간적 피크, >펄스 평균
SAPA	공간 평균, 펄스 평균

* SPTP는 가장 높은 강도 값, SATA는 가장 낮은 강도 값, SPTA는 초음파의 생물학적 영향에 대한 실험에 사용되는 값. 

강도 값을 정리하면, ∙초음파 강도는 공간적, 시간적으로 다양합니다.  ∙SP는 가장 높은 공간 강도입니다. 초점 영역의 빔 중앙에서 발견됩니다. ∙SA 강도는 평균 공간 강도입니다. 트랜스듀서 면에서 빔 전체의 평균입니다. ∙TP는 가장 높은 시간 강도입니다. 그것은 맥박에서 발견됩니다. ∙TA는 가장 낮은 시간 강도입니다.  ∙TA = TP x DF ∙초음파의 일반적인 듀티 계수는 0.001(0.1%)입니다. ∙공간적 강도와 시간적 강도를 결합할 수 있습니다. ∙SPTP는 가장 높은 강도의 조합입니다.  ∙SATA는 가장 낮은 강도의 조합입니다.