Construction of Ultrasonic Power Measurement System and Its Performance Evaluation

초음파 파워 측정 시스템 구성 및 성능평가

  • 조문재 (한국표준과학연구원 물리표준부 음향진동그룹) ;
  • 김용태 (한국표준과학연구원 물리표준부 음향진동그룹) ;
  • 윤용현 (한국표준과학연구원 물리표준부 음향진동그룹) ;
  • 정성수 (한국표준과학연구원 물리표준부 음향진동그룹)
  • Published : 2005.11.01

Abstract

The precise measurement of ultrasonic power is important to the qualify assurance and the safety of medical ultrasonic equipments In the Present work, a brier theory was introduced to determine the ultrasonic Power from the time valving balance-indication due to the radiation force acting on an absorbing target and/or other causes such as buoyancy during the repetition of on/off behavior of ultrasonic irradiation. The developed automated system measuring the ultrasonic power was described in detail with the precise mechanical alignment tool , the electric signal generation network, the control and measurement network and the appropriate procedure. The ultrasonic power measured by the developed system was compared to the reference data calibrated by the other national metrology institute at 1 MHz, 5 MHz, 10 MHz, and 15 MHz over the range 10 mW to 10 W. Their relative differences are within $5\%$.

초음파 파워의 정확한 측정은 초음파 의료 장비의 품질 보증과 안전성에 중요하다. 본 논문에서는 초음파 조사가 on/off를 반복하는 동안의 표적에 작용하는 방사 힘과 부력과 같은 다른 원인에서 기인하는 저울 지시 값의 시간에 따른 변화로부터 초음파 파워를 결정하는 간단한 이론을 제시하였다. 아울러 개발된 초음파 파워 측정 시스템에 대해 정밀 기계적 정렬장치, 전기신호 발생부 구성, 제어 및 측정부 구성 및 적절한 절차와 함께 상세히 기술하였다. 본 시스템으로 1 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz에서 10 mW에서 10 W범위에 걸쳐 측정된 결과를 다른 나라에서 교정된 기준 데이터와 상호 비교한 결과 상대 편차가 $5\%$ 이내로 확인되었다.

Keywords

References

  1. M. J. Herry, 'Experimental studies on acoustic radiation pressure', J. Acoust. Soc. Am., 27 (5) 891-896, 1955 https://doi.org/10.1121/1.1908068
  2. International Electrotechnical Commission, IEC 61102, 'Measurement and characterisation of ultrasonic fields using hydrophones in the frequency 0.5 MHz to 15 MHz', 1994
  3. M.E. Haran and H.F. Stewart, 'Comparison of an acousto-ootic and a radiation force methods of measuring ultrasonic power', J. Acoust. Soc. Am., 57 (6), 1436-1440, 1975 https://doi.org/10.1121/1.380582
  4. J. Zieniuk, R. C. Chivers, 'Measurement of ultrasonic exposure with radiation force and thermal methods', Ultrasonics, 14, 161, 1976
  5. 김용태, 조문재, 윤용현, 부유천, '초음파 조사에 의한 두부의 열감도,' 한국음향학회지,23 (7), 503-513,2004
  6. International Electrotechnical Commission, IEC 61161, 'Ultrasonic power measurement in liquids by radiation force balance method in the frequency 0.5 MHz to 25 MHz', 1994
  7. 윤용현, 김용태, 조문재, 김호철, '측정불확도 평가결과를 이용한 초음파 파워 측정용 전자저울의 기능설정 최적화,' 2003년도 한국음향학회 학술발표대회 논문집, 22 (1s),221-224,2003
  8. 김용태,이용봉,조문재,정성수, 정완섭 '진단 및 치료수준의 초음파 파워 정밀 측정 기법: 2002년도 한국음향학회 추계학술발 표대회 논문집,21(2s),119-124, 2002
  9. J. M. M. Pinkerton, 'The absorption of ultrasonic waves in liquids and its relation to molecular constitution', Proc. Phy. Soc., 62, 129-141, 1949
  10. L. E. Kinsler, et al, Fundamentals of Acoustics, (4th ed. John Wiley & Sons, New York, 2000), P. 121
  11. M. J, Jho, Y. T. Kim, Y. H. Yun, and S. J. Suh, 'Primary measurement of ultrasonic power at the Korea Research Institute of Standards and Science: Proceedings of ICA2004, 1, 665-666, 2004
  12. K. Beissner, 'Acoustic radiation pressure in the near field,' J. Sound & Vib. 93 (4) 537-548, 1984 https://doi.org/10.1016/0022-460X(84)90422-X
  13. T. Kikuchi and S. Sato, 'Research on ultrasonic standards at ETL -Ultrasonic power measurement system by using radiation force method-,' Technical report of IEICE, US 2000-9 (2000-5), 9-16, 2000
  14. M. Hodnett and B. Zeqiri. 'A detector for monitoring the onset of cavitation during therapy-level measurement of ultrasonic power: Book of Abstracts of Advanced Metrology for Ultrasound in Medicine, April 2004 Teddington, UK
  15. 부유천,김용태,조문재,김민곤,김호철,'고체 시료의 초음파 감 쇠계수 측정 시스템 개발,' 2005년도 한국음향학회 학술발표대회 논문집,24 (15), 181-184. 2005