Page 28 - 《应用声学》2022年第5期

704 2022 年 9 月

2.1 测量系统波动率、脉冲激励信号的重复频率 号，且空气全反射的基频信号能量 (14.16 dB) 远大
以及瞬态空化剂量的期望值的确定 于流动生理盐水产生的基频信号能量 (−1.15 dB)。

2.1.1 系统波动率的测量 图 4(b) 和图 4(c) 也显示在超声作用的时间内，空气
为了测试系统的稳定性，测量了在0.45 MPa的 全反射的基频信号和宽带噪声能量都大于流动生
PNP、100 µs的PL以及 10 Hz 的PRF条件下，流动 理盐水产生的值，且两种条件下这两类能量的时域
生理盐水和流道内为空气时得到的反射信号的频 分布都有波动。图 4(d) 给出了基频信号和宽带噪
谱 (图 4(a)) 以及基频能量 (Fundamental frequency 声能量在超声作用时间内的平均值以及偏差，从
intensity, FFI，频带范围为 (1 ± 0.05)MHz) 和宽带 中可知，宽带噪声的波动比基频能量的波动大，生
噪声(Broadband, BB，计算方法同ICI)在超声作用 理盐水和空气全反射的宽带噪声最大波动分别为
时间内的变化(图4(b)、图4(c))。图4(a)显示这两种 (9.90 ± 1.0)% 和 (12.54 ± 1.32)%，据此，本文选择

条件下得到的信号频谱中主要是 1 MHz 的基频信 α = ±10%作为测量系统的波动率。

20 2.0
ቇඡ ቇඡ
ၷေᄢඵ
0 1.5 ၷေᄢඵ
Ҫဋ/dB -20 FFI/(10 -7 V 2 Ss) 1.0

-40 0.5

-60
0
0 2 4 6 8 10 0 10 20 30 40 50 60
ᮠဋ/MHz ௑ᫎ/s
(a) ቇඡԣၷေᄢඵᄊҪဋ៨ (b) FFIښᡔܦͻၹ௑ᫎЯᄊѬ࣋
2
15
ቇඡ
ࠕࣜ٪ܦ/(10 -11 V 2 Ss) 1 0 ฉүဋ/% 10
ၷေᄢඵ

5

-1 0
0 10 20 30 40 50 60 ቇඡBB
ቇඡFFI
௑ᫎ/s ၷေᄢඵFFI ၷေᄢඵBB
(c) ࠕࣜ٪ܦښᡔܦͻၹ௑ᫎЯᄊѬ࣋ (d) FFIԣࠕࣜ٪ܦᄊฉүဋ

图 4 空气及生理盐水 600 个周期叠加的功率谱，FFI 和宽带噪声在超声作用时间内的分布及其波动范围
Fig. 4 Power spectrum of air and saline accumulated by 600 cycles, distribution and fluctuation range of
FFI and broadband noise during ultrasonic exposure time

2.1.2 脉冲激励信号重复频率的确定 号激励下产生的 ICI 较大，随后则快速下降 (约减

少50%)到相对稳定值(可见图5(b)的局部放大图)。
为了确保在脉冲信号间隔时间内，焦区能够完
这是因为当焦区大小为 d、微泡群流速为 v 时，焦区
全补充进新的微泡溶液，测量了不同 PRF(10 Hz、
内完全补充进新的微泡需要的最少时间t为
25 Hz、60 Hz) 下的 ICI 随超声作用时间的分布，
t = d/v, (11)
PNP均为0.45 MPa，PL为100 µs，超声作用时间为
该时间对应所用的最大重复频率，即临界重复频率
60 s，结果如图 5 所示。当 PRF 小于 25 Hz 时，ICI
PRF c 为
随时间逐渐下降，且不同 PRF 作用下的曲线基本
1
重合；当 PRF 达到 60 Hz 时，第一个周期的脉冲信 PRF c = d/v − PL ≈ v/d. (12)