一、为什么扫描探头测声功率这么难？
在医用超声设备的安全评价体系中，声输出功率是核心的安全参数之一，直接关系到患者的超声暴露剂量是否在安全范围内。辐射力天平法作为 YY/T 1084-2015 标准规定的测量方法，原理清晰、操作简便，在超声功率测量领域应用广泛。
但这个方法有一个严格的前提条件：声束必须平行且垂直入射靶面，且靶面尺寸要足够大，能够拦截整个声束。对于单晶片探头、小尺寸换能器来说，这个条件很容易满足。然而，现代超声诊断设备绝大多数采用扫描式探头 —— 线阵、tu阵、相控阵、机械扇扫 —— 声束是动态扫描的，根本不是平行声束。直接把扫描声束打到辐射力天平的靶上，测出来的功率值偏差极大，没有参考价值。
这就是超声诊断设备声功率测量用掩模存在的根本原因：它要在不改变声束本质特性的前提下，把 "扫描声束" 转化为 "准平行声束"，让辐射力天平法重新可用。
二、掩模的技术原理：限定孔径的精妙设计
掩模的设计思路说起来并不复杂 ——"取中间、截两边"，但要真正做好，技术含量一点也不低。
核心原理是限定孔径法。 掩模放置在探头和辐射力天平靶之间，中央开有一个标准尺寸的方形透声孔（通常为 1cm×1cm，对应 GB 9706.9 和 IEC 60601-2-37 标准规定）。测量时，探头发出的扫描声束大部分被掩模本体吸收截断，只有探头辐射面中央 1cm 见方区域内发出的准平行声束能够穿过方孔，投射到下方的靶面上。
这样一来，打在靶上的声束就变成了准平行声束，满足辐射力天平法的测量前提条件。再根据测得的通过方孔的声功率值和方孔的精确尺寸，就可以反算出被测设备的声强和声功率参数。
真正的难点在于掩模本身的声学性能。 如果掩模吸收不彻di，被截断的声束会产生反射、衍射，这些杂波一旦到达靶面，就会叠加在有效信号上，导致测量结果偏大。因此，高性能的掩模必须采用多层复合结构 —— 吸收层负责吸收入射声能，反射层进一步阻挡残余声能，各层之间精密匹配。标准要求掩模表面超声反射损耗小于 - 30dB，透过材料的发射损耗低于 - 25dB，这个指标看似简单，实现起来对材料配方和加工工艺要求高。
三、规范使用：细节决定测量准确性
有了合格的掩模，不等于就能测出准确的数据。超声诊断设备声功率测量用掩模的使用过程中，有几个关键细节直接影响结果可靠性。
对中精度是第一要务。 掩模方孔中心、探头声轴、靶面中心三者必须严格在一条垂直线上，横向偏移哪怕只有零点几毫米，通过方孔的声能分布就会发生变化，测量结果就会偏。方孔的边还要和探头的扫描方向严格对齐，不能有角度偏转。经验丰富的检测人员会反复微调位置，通过观察功率计读数的最大值来确认对中状态。
水环境同样关键。 测量必须在脱气水中进行，水中的微气泡会附着在掩模表面，形成散射源，严重干扰测量。每次测量前都要仔细检查掩模表面有无气泡附着，水温也要控制在标准规定的范围内，因为水的声速、声阻抗都和温度有关。
测量流程要标准化。 每个测点建议重复测量 3 次取平均值，减少随机波动；测量前后都要在无掩模状态下做一次全功率比对，确认设备输出稳定；不同类型的探头（线阵、凸阵、相控阵）放置方式和深度设置略有差异，必须严格按照标准要求执行。整个测量过程应符合质控行业规范，建议编制详细的 SOP 并定期开展人员比对，确保不同操作人员、不同时间的测量结果具有一致性和可比性。
四、校准与维护：无源器件也需要定期 "体检"
很多人以为掩模是无源器件，放着不会变，其实不然。超声诊断设备声功率测量用掩模校准是保证数据可靠性的必要环节，绝对不能忽视。
校准主要涵盖三个维度：一是孔径尺寸校准，用工具显微镜或三坐标测量仪精确测量方孔的边长和角度，尺寸偏差必须控制在标准允许范围内。孔径尺寸直接参与声强计算，是量值溯源的关键环节，差之毫厘谬以千里。二是声学性能校准，在标准声场中测试掩模的插入损耗和反射特性，确认吸收层的性能没有随时间衰减，反射损耗指标仍然满足 - 30dB 的要求。三是外观与结构检查，确认掩模表面无划痕、无分层、无气泡，方孔边缘整齐无变形。
日常维护同样重要。每次使用后用脱气水轻轻冲洗表面，自然晾干或用无尘纸吸干；存放时放入专用保护盒，避免方孔边缘磕碰变形；严禁用手触摸方孔内表面，防止油污污染影响声学性能；长期储存应置于阴凉干燥处，避免高温和阳光直射导致材料老化。
校准周期一般建议为一年，掩模经历跌落、磕碰或表面出现明显损伤后应及时送检。校准工作应遵循质控行业规范，由具备声学计量资质的机构实施，确保量值溯源有效。
结语
声功率测量用掩模虽然体积小巧、结构看似简单，却是超声诊断设备声输出安全检测链条上的关键环节。它以限定孔径的巧妙设计，解决了扫描探头声功率无法直接测量的行业难题，让 GB 9706.9 等标准规定的安全检测项目真正落地可执行。
Delta 德尔塔仪器作为专业的医疗器械检测设备供应商，旗下超声计量检测系列产品严格遵循 IEC/EN/GB/ISO 等国内外标准，可为医疗器械检验机构、超声设备厂商和医学计量实验室提供包括声功率测量用掩模在内的完整超声质控解决方案。在医用超声安全标准持续升级的今天，专业的检测器具与规范的操作流程相结合，才能真正守住超声诊断的安全底线。
