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IEC 61689 Ed. 4.0 b:2022 Ultrasonics - Physiotherapy systems - Field specifications and methods of measurement in the frequency range 0,5 MHz to 5 MHz, 2022
- English [Go to Page]
- CONTENTS
- FOREWORD
- INTRODUCTION
- 1 Scope
- 2 Normative references
- 3 Terms and definitions
- 4 Symbols
- 5 Ultrasonic field specifications
- 6 Conditions of measurement and test equipment used [Go to Page]
- 6.1 General
- 6.2 Test vessel
- 6.3 Hydrophone
- 6.4 RMS peak signal measurement
- 7 Type testing reference procedures and measurements [Go to Page]
- 7.1 General
- 7.2 Rated output power
- 7.3 Hydrophone measurements
- 7.4 Effective radiating area [Go to Page]
- 7.4.1 Effective radiating area measurements
- 7.4.2 Hydrophone positioning
- 7.4.3 Beam cross-sectional area determination
- 7.4.4 Active area gradient determination
- 7.4.5 Beam type determination
- 7.4.6 Effective radiating area calculation
- 7.4.7 Beam non-uniformity ratio calculation
- 7.4.8 Testing requirements
- 7.5 Reference type testing parameters
- 7.6 Acceptance criteria for reference type testing
- 8 Routine measurement procedure [Go to Page]
- 8.1 General
- 8.2 Rated output power
- 8.3 Effective radiating area
- 8.4 Beam non-uniformity ratio
- 8.5 Effective intensity
- 8.6 Acceptance criteria for routine testing
- 9 Sampling and uncertainty determination [Go to Page]
- 9.1 Reference type testing measurements
- 9.2 Routine measurements
- 9.3 Uncertainty determination
- Annexes [Go to Page]
- Annex A (normative) Guidance for performance and safety [Go to Page]
- A.1 General
- A.2 Rated output power
- A.3 Effective intensity
- A.4 Beam non-uniformity ratio [Go to Page]
- A.4.1 General
- A.4.2 Rationale behind using a limiting value for the beam non-uniformity ratio (RBN)
- Annex B (normative) Raster scan measurement and analysis procedures [Go to Page]
- B.1 General
- B.2 Requirements for raster scans
- B.3 Requirements for analysis of raster scan data [Go to Page]
- B.3.1 General
- B.3.2 Total mean square acoustic pressure
- B.3.3 Calculation of the beam cross-sectional area, ABCS
- Annex C (normative) Diametrical or line scan measurement and analysis procedures [Go to Page]
- C.1 General
- C.2 Requirements for line scans
- C.3 Analysis of scans
- Annex D (informative) Rationale concerning the beam cross-sectional area definition
- Annex E (informative) Factor used to convert the beam cross-sectional area (ABCS) at the face of the treatment head to the effective radiating area (AER)
- Annex F (informative) Determining acoustic power through radiation force measurements
- Annex G (informative) Validity of low-power measurements of the beam cross-sectional area (ABCS)
- Annex H (informative) Influence of hydrophone effective diameter
- Annex I (informative) Effective radiating area measurements using a radiation force balance and absorbing apertures [Go to Page]
- I.1 General
- I.2 Concept of aperture method
- I.3 Requirements for the aperture method [Go to Page]
- I.3.1 Radiation force balance
- I.3.2 Apertures
- I.4 Measurement procedure for determining the effective radiating area
- I.5 Analysis of raw data to derive the effective radiating area
- I.6 Implementation of the aperture technique
- I.7 Relationship of results to reference testing method
- Annex J (informative) Guidance on uncertainty determination
- Annex K (informative) Examples of pulse duration and pulse repetition period of amplitude modulated waves
- Bibliography
- Figures [Go to Page]
- Figure A.1 – Normalized, time-averaged values of acoustic intensity (solid line) and of one of its plane-wave approximations (broken line), existing on the axis of a circular piston source of ka = 30, plotted against the normalized distance sn, where sn = λz/a2
- Figure A.2 – Histogram of RBN values for 37 treatment heads of various diameters and frequencies
- Figure E.1 – Conversion factor Fac as a function of the ka product for ka product between 40 and 160
- Figure I.1 – Schematic representation of aperture measurement set-up
- Figure I.2 – Measured power as a function of aperture diameter for commercially available 1 MHz physiotherapy treatment heads
- Figure I.3 – Cumulative sum of annular power contributions, previously sorted in descending order of intensity contributions, plotted against the cumulative sum of their respective annular areas
- Figure K.1 – Example 1: Tone-burst (i.e. rectangular modulation waveform)
- Figure K.2 – Example 2: Half-wave modulation with no filtering of the AC mains voltage
- Figure K.3 – Example 3: Full-wave modulation with no filtering of the AC mains voltage
- Figure K.4 – Example 4: Half-wave modulation with filtering of the AC mains voltage; filtering insufficient to define the wave as continuous wave (3.17)
- Figure K.5 – Example 5: Full-wave modulation with filtering of the AC mains voltage; filtering insufficient to define the wave as continuous wave (3.17)
- Tables [Go to Page]
- Table C.1 – Constitution of the transformed array [B] used for the analysis of half-line scans
- Table F.1 – Necessary target size, expressed as the minimum target radius b, as a function of the ultrasonic frequency, f, the effective radius of the treatment head, a1, and the target distance, z, calculated in accordance with A.5.3.1 of IEC 61161:2013(see [8])
- Table G.1 – Variation of the beam cross-sectional area ABCS(z) with the indicated output power from two transducers
- Table H.1 – Comparison of measurements of the beam cross-section alarea ABCS(z) made using hydrophones of geometrical active elemen tradii 0,3 mm, 0,5 mm and 2,0 mm
- Table I.1 – Aperture measurement check sheet
- Table I.2 – Annular power contributions
- Table I.3 – Annular intensity contributions
- Table I.4 – Annular intensity contributions, sorted in descending order
- Table I.5 – Annular power contributions, sorted in descending order of intensity contribution
- Table I.6 – Cumulative sum of annular power contributions, previously sorted in descending order of intensity contribution, and the cumulative sum of their respective annular areas
- Français [Go to Page]
- SOMMAIRE
- AVANT-PROPOS
- INTRODUCTION
- 1 Domaine d’application
- 2 Références normatives
- 3 Termes et définitions
- 4 Symboles
- 5 Spécifications du champ ultrasonique
- 6 Conditions de mesure et appareils d'essai utilisés [Go to Page]
- 6.1 Généralités
- 6.2 Bac d'essai
- 6.3 Hydrophone
- 6.4 Mesurage du signal de crête efficace
- 7 Modes opératoires et mesurages de référence pour les essais de type [Go to Page]
- 7.1 Généralités
- 7.2 Puissance de sortie assignée
- 7.3 Mesurages de l'hydrophone
- 7.4 Surface émettrice efficace [Go to Page]
- 7.4.1 Mesurages de la surface émettrice efficace
- 7.4.2 Positionnement de l’hydrophone
- 7.4.3 Détermination de la surface de la section droite du faisceau
- 7.4.4 Détermination du gradient de régression linéaire
- 7.4.5 Détermination du type de faisceau
- 7.4.6 Calcul de la surface émettrice efficace
- 7.4.7 Calcul du taux de non-conformité du faisceau
- 7.4.8 Exigences d’essai
- 7.5 Paramètres des essais de type de référence
- 7.6 Critères d’acceptation des essais de type de référence
- 8 Modes opératoires de mesure des essais individuels de série [Go to Page]
- 8.1 Généralités
- 8.2 Puissance de sortie assignée
- 8.3 Surface émettrice efficace
- 8.4 Taux de non-conformité du faisceau
- 8.5 Intensité efficace
- 8.6 Critères d'aptitude pour les essais individuels de série
- 9 Échantillonnage et détermination de l'incertitude [Go to Page]
- 9.1 Mesurages des essais de type de référence
- 9.2 Mesurages individuels de série
- 9.3 Détermination de l'incertitude
- Annexes [Go to Page]
- Annexe A (normative) Recommandations relatives aux performances et à la sécurité [Go to Page]
- A.1 Généralités
- A.2 Puissance de sortie assignée
- A.3 Intensité efficace
- A.4 Taux de non-conformité du faisceau [Go to Page]
- A.4.1 Généralités
- A.4.2 Justification relative à l'utilisation d'une valeur limite du taux de non-conformité du faisceau (RBN)
- Annexe B (normative) Modes opératoires de mesure et d'analyse du balayage de trame [Go to Page]
- B.1 Généralités
- B.2 Exigences relatives aux balayages de trame
- B.3 Exigences relatives à l'analyse des données du balayage de trame [Go to Page]
- B.3.1 Généralités
- B.3.2 Pression acoustique carrée moyenne totale
- B.3.3 Calcul de la surface de la section droite du faisceau, ABCS
- Annexe C (normative) Modes opératoires de mesure et d'analyse du balayage diamétral ou de ligne [Go to Page]
- C.1 Généralités
- C.2 Exigences relatives aux balayages de ligne
- C.3 Analyse des balayages
- Annexe D (informative) Justification relative à la définition de la surface de la section droite du faisceau
- Annexe E (informative) Facteur de conversion de la surface de la section droite du faisceau (ABCS) sur la face du transducteur en surface émettrice efficace (AER)
- Annexe F (informative) Détermination de la puissance acoustique par des mesurages de la force de rayonnement
- Annexe G (informative) Validité des mesurages à faible puissance de la surface de la section droite du faisceau (ABCS)
- Annexe H (informative) Influence du diamètre effectif de l'hydrophone
- Annexe I (informative) Mesurages de la surface émettrice efficace à l'aide d'une balance de forces de rayonnement et d'ouvertures absorbantes [Go to Page]
- I.1 Généralités
- I.2 Concept de la méthode d’ouverture
- I.3 Exigences relatives à la méthode d’ouverture [Go to Page]
- I.3.1 Balance de forces de rayonnement
- I.3.2 Ouvertures
- I.4 Mode opératoire de mesure permettant de déterminer la surface émettrice efficace
- I.5 Analyse des données brutes pour déduire la surface émettrice efficace
- I.6 Mise en œuvre de la technique d’ouverture
- I.7 Relation entre les résultats et la méthode d’essai de référence
- Annexe J (informative) Recommandations relatives à la détermination de l'incertitude
- Annexe K (informative) Exemples de durée d’impulsion et de période de répétition des impulsions des ondes modulées en amplitude
- Bibliographie
- Figures [Go to Page]
- Figure A.1 – Valeurs moyennes normalisées, en fonction du temps, de l'intensité acoustique (trait plein) et d'une de ses approximations en onde plane (trait discontinu), existant sur l'axe de la source circulaire à piston de ka = 30, tracées en fonction de la distance sn normalisée, où sn = λz/a2
- Figure A.2 – Histogramme de valeurs de RBN pour 37 transducteurs de diamètre et fréquence différents
- Figure E.1 – Facteur de conversion Fac en fonctiondu produit ka compris entre 40 et 160
- Figure I.1 – Représentation schématique d'une configuration des mesures d’ouverture
- Figure I.2 – Puissance mesurée en fonction du diamètre d’ouverture des transducteurs pour physiothérapie à 1 MHz disponibles dans le commerce
- Figure I.3 – Cumul des apports de puissance annulaire, préalablement classés par ordre décroissant d'apport d'intensité, tracé en fonction du cumulde leurs surfaces annulaires respectives
- Figure K.1 – Exemple 1: salve d’impulsions (c’est-à-dire forme d’onde en modulation rectangulaire)
- Figure K.2 – Exemple 2: Modulation de demi-onde sans filtrage de la tension du réseau en courant alternatif
- Figure K.3 – Exemple 3: Modulation de pleine onde sans filtrage de la tension du réseau en courant alternatif
- Figure K.4 – Exemple 4: Modulation en demi-onde avec filtrage de la tension du réseau en courant alternatif; le filtrage est insuffisant pour définir l’ondecomme une onde entretenue (3.17)
- Figure K.5 – Exemple 5: Modulation en pleine onde avec filtrage de la tension du réseau en courant alternatif; le filtrage est insuffisant pour définir l’onde comme une onde entretenue (3.17)
- Tableaux [Go to Page]
- Tableau C.1 – Structure du réseau transformé [B] utilisé pour l'analyse des demi-balayages de ligne
- Tableau F.1 – Dimension nécessaire de la cible, exprimée par son rayon minimal b, en fonction de la fréquence ultrasonore f, du rayon efficace du transducteur, a1,et de la distance de la cible z, calculée selon A.5.3.1 de l’IEC 61161:2013(voir [8])
- Tableau G.1 – Variation de la surface de la section droite du faisceau ABCS(z) avec la puissance de sortie indiquée de deux transducteurs
- Tableau H.1 – Comparaison des mesurages de la surface de la section droite du faisceau ABCS(z) réalisés avec des hydrophones à élément actifde rayons géométriques de 0,3 mm, 0,5 mm et 2,0 mm
- Tableau I.1 – Feuille de contrôle de mesure d’ouverture
- Tableau I.2 – Apports de puissance annulaire
- Tableau I.3 – Apports d’intensité annulaire
- Tableau I.4 – Apports d'intensité annulaire, classés par ordre décroissant
- Tableau I.5 – Apports de puissance annulaire, classés par ordre décroissant d'apport d'intensité
- Tableau I.6 – Cumul des apports de puissance annulaire, préalablement classés par ordre décroissant d'apport d'intensité, et cumul de leurs surfaces annulaires respectives [Go to Page]