Page 124 - Giáo trình môn học Nguyên lý tạo ảnh

Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn phương truyền sóng
1.2.1. Chu kỳ và tần số sóng âm
Chu kỳ là khoảng thời gian sóng siêu âm thực hiện một quá trình nén và dãn còn
gọi là một dao động, đơn vị là giây (s).
Tần số là số chu kỳ thực hiện trong 1s, đơn vị là Hz.
Giữa tần số và chu kỳ có quan hệ như sau:
1
T = (3.3)
f
1.2.2. Vận tốc sóng âm
Vận tốc sóng là quãng đường sóng truyền đi được sau một đơn vị thời gian.
Trong lý thuyết đàn hồi, người ta có chứng minh được trong môi trường đẳng hướng,
vận tốc sóng dọc bằng:

1 
v = = [m/s] (3.4)
 
Trong đó:
 : hế số đàn hồi là đại lượng đặc trưng cho sự giảm thể tích của môi trường khi có
lực tác động lên môi trường. Môi trường càng dễ giảm thể tích thì hệ số đàn hồi càng
cao.
 : tỷ khối của môi trường còn gọi là khối lượng riêng của môi trường hay mật độ

môi trường, là khối lượng các hạt môi trường trên một đơn vị thể tích. Khi tỷ khối
tăng thì có nhiều số lượng các hạt chứa trong một thể tích đã cho, các hạt với số
lượng lớn hơn sẽ yêu cầu lực lớn hơn để tạo ra chuyển động phân tử, và cũng cần một
lực lớn hơn để dừng chúng lại. Vì vậy nếu xét trên cơ sở tỷ khối thì ta thấy tốc độ
siêu âm trong xương (tỷ khối cao) sẽ thấp hơn trong không khí (tỷ khối thấp).
 = 1  : gọi là suất đàn hồi (suất Young).
Từ công thức trên ta thấy nếu tăng tỷ khối mà hệ số đàn hồi giữ không đổi thì
tốc độ âm thanh sẽ giảm. Hệ số đàn hồi và tỷ khối của một môi trường cụ thể lại phụ
thuộc lẫn nhau, sự thay đổi tỷ khối thường đi đôi với sự thay đổi khả năng nén giảm
thể tích và ngược lại. Tuy nhiên khả năng nén giảm thể tích thay đổi rất nhanh, nên
nó trở thành yếu tố ảnh hưởng lớn trong công thức (3.4). Tổng kết chúng ta thấy rằng

khi tỷ khối tăng thì mật độ các phân tử trong môi trường sẽ tăng, nên khả năng lan
truyền dao động càng nhanh, tuy trong công thức  tỷ lệ nghịch với v nhưng dù  có
tăng thì β/  sẽ tăng nhiều hơn, do đó tốc độ âm thanh đi qua môi trường cũng tăng
theo  , dù có ngoại lệ song đối với các đối tượng chụp siêu âm (không khí, phổi, mỡ,
mô mềm, xương) thì điều trên vẫn đúng. Bảng 3.1 đưa ra tốc độ âm thanh trong một
số tổ chức của cơ thể.
Bảng 3.1. Đặc tính của các môi trường khác nhau.

Vật liệu Tỷ khối(kg / m ) Tốc độ âm Trở kháng
3
thanh(m/ ) âm(10 6 kg / m 2 s / )
s
Không khí 1.2 330 0.0004
Nước( 20 ) 1000 1480 1.48
0
c
Gan 1060 1550 1.64
Cơ 1080 1580 1.70

124