医用超声诊断仪超声源输出声强测量结果的不确定度评定

　　1　测量

　　测量依据:JJG639-98《医用超声诊断仪超声源检定规程》

　　测量方法:采用UPM-DT-1型超声功率计直接测量出被检仪器配用指定探头时的输出声功率P,同时测出该探头的有效辐射面积S,由此计算得出被检仪器的输出声强I。

　　测量对象:选取一台阿洛卡SSD-280LS医用超声诊断仪配用的线阵探头作为被测对象。

　　2　数学模型

　　由测量方法可知:

　　式中ISAPA为被检仪器的输出声强(mW/);P为被检仪器的输出声功率(mW);S为配用探头的有效辐射面积()。

　　3　方差和灵敏系数

　　考虑到各输入量估计值彼此独立,由数学模型(1)可得:

　　则:　　

　　4　标准不确定度分量的评定

　　4.1　输出声功率的测量不确定度u(P)

　　4.1.1　超声功率计测量引起的不确定度分量u(L)

　　由资料可知其最大允许误差为±10%,按均匀分布处理,k= 。

　　则:urel(L)=10%/ ≈5.8%

　　又在测量30mW时其u(L)=30mW×5.8%≈1.7mW

　　取自由度ν(L)=50

　　4.1.2　仪器分辨力引起的不确定度分量u(M)

　　仪器的分辨力为2mW,分散区间半宽为1mW,按均匀分布作B类评定,k= 。

　　则:u(M)=1mW ≈0.58mW

　　取自由度ν(M)=50

　　4.1.3　重复性测量引起的不确定度分量u(N)

　　重复性引起的不确定度可以通过连续测量得到测量列,并采用A类方法进行评定。在正常工作条件下,重复测量10次,测得超声输出声功率Xi为:28,30,32,30,34,28,32,34,28,30(单位:mW)。

　　平均值:-X=30.6mW

　　单次测量标准差为:

　　又由于在测量过程中,探头与超声功率计接收靶对正时,不同人员和不同时间以及对不同的被检仪器的测量存在不同程度的偏离。因此,再任意选取3台同等级同型号的医用超声诊断仪超声源,在复现性条件下分别连续测量10次,又获得3组测量列。每组测量列分别按上述方法计算得到单次实验标准差,即:S2(Xi)=2.68mW,S3(Xi)=2.05mW,S4(Xi)=2.15mW。根据上述4组测量列的标准偏差可求得合并样本标准差为:

　　则重复性测量引起的不确定度分量:

　　自由度ν(N)=m(n-1)=36

　　由于以上三个分量相互独立,则

　　自由度为ν(P)≈∞

　　4.2　探头有效辐射面积的测量不确定度u(S)

　　探头的有效辐射面积可由公式求得:

　　S=L1L2(4)

　　式中S为探头有效辐射面积(cm2);L1、L2为探头有效辐射尺寸的长与宽(cm)。

　　则

　　在实际测量时,我们采用UPM-DT-1超声功率计,其反射靶直径为8cm,而SSD-280LS医用超声诊断仪的探头长和宽分别为11.5cm、1.8cm,因此可以取L1=8cm,L2=1.8cm。并取u(L1)=u(L2)=0.1cm。