第一节　声波的基本特性和基本概念

声波是机械波的一种。声波产生的条件，一是需要声源（波源），二是需有能够传播这种机械振动的介质。波动（简称波）是振动在介质中传播的过程。机械振动在介质中传播形成机械波，例如水波、声波。

波动只是振动状态的传播，介质的质点并不随波前进。如果各质点振动方向和波的传播方向相互垂直，这种波则称为横波。纵波是指质点振动方向和波的传播方向平行的一种波，介质中各个质点沿着波的传播方向振动，形成疏密相间的质点分布波形。声波是一种纵波。

波从波源出发，在介质中向各个方向传播，在某一时刻，由波动到达的各质点所联成的面称波前或波阵面，波前上各点具有相同的振动相位。波前的形状决定了波的类型，波前为平面的称为平面波；波前是球面的称为球面波。

声波在介质中传播的速度称为声速，一般用c表示。声速的大小取决于介质的密度和弹性模量。人体软组织的平均声速约为1 540m/s，和水的声速相近。在超声诊断的频率范围内，软组织的声速基本上不随超声波的频率变化。不同的软组织声速有所不同。不同的软组织的声速虽然不相同，但差别不大。软组织的声速与其成分（如多种蛋白质、脂肪和水的含量）有密切的关系。一般地说，声速随组织中蛋白质含量增加而增加，随水分和脂肪含量增加而减低。

波动传播时，同一方向上两个相邻的相位相差为2π的质点之间的距离，即一个完整波的长度，称为波长，用λ表示。波动传过一个波长距离所需要的时间，称为波的周期，用T表示；单位时间内通过某点的完整波的数目称为频率，用f表示，单位为赫兹（Hz）。各波动参数存在以下关系：c=f·λ，T=1/f。已知软组织中的声速约为1 540m/s，因此在软组织中1MHz的超声波的波长约为1.5mm，常用的3MHz的超声波的波长约为0.5mm，7MHz的超声波的波长约为0.2mm。

声波以频率划分，可分为次声波、声波和超声波三大类。超过20kHz的声波是超声波。

声阻抗（acoustic impedance）定义为介质中波阵面一定面积上的声压与通过该面积的体积速度的复数比值。声阻抗率（specific acoustic impedance）是指介质中某点的声压与质点速度的比值。介质的声特性阻抗（acoustic characteristic impedance，Z）定义为平面自由行波在介质中某点的声压与质点速度的比值，其值等于介质的密度与介质的声速的乘积，即：

Z=ρ·c

声特性阻抗反映了介质一种声学特性，其单位为瑞利（Rayl）或kg/m2·s。不同的软组织的声特性阻抗值差别不大，但软组织与空气及骨之间的声特性阻抗值差别很大。