ГОСТР МЭК 61161— 2009
При у-» 0 или d -* м приведенное выше выражение преобразуется в формулу для плосхой волны. Пока не
будет получено (теоретически или экспериментально) иное независимое выражение, различив в этих формулах
может рассматриваться как возможный вклад фокусировки поля в оценку неопределенности измерений.
В.6 Ниже приведена приблизительная формула для вычисления радиационной силы при использовании
конического отражателя в сфокусированном ультразвуковом поле. Она основана на следующих предположениях.
Ультразвуковое поле, создаваемое круглым преобразователем со сферической поверхностью в непогло
щающей жидкости, считается состоящим из акустических лучей, каждый из которых распространяется вдоль пря
мой линии и полностью отражается от поверхности мишени как плоская волна, у— фокальный полуугол.
Коническая мишень — это идеальный твердый или мягкий отражатель. Ее вершина размещается на оси
поля между преобразователем и его фокусом. Геометрия мишени характеризуется углом 0. как это определено в
разделе 4. Типичные значения 0 вогнутых отражателей лежат между 25* и 30". Для выпуклых отражателей эти
значения следует понимать как отрицательные, и тогда типичное значение 0 = - 45*.
Мишень полностью перекрывает все поле. т.е. не существует лучей, которые не попадали бы на мишень.
Отраженные лучи свободно распространяются до бесконечности или пока полностью не поглотятся где-
либо идеальным поглотителем. Ни один из лучей не возвращается на преобразователь. В случае с вогнутой
мишенью многократныхотражений не существует.
В этом случае выражение имеет вид
Р = 4 cF У. function (у, 0 ),
где function(у. 0) = (1- cos у)I [(1 - cos 2у)(1 + cos 20) - (2у- sin
2
y)sin 20].(В.5)
П р и м е ч а н и я
1 Угол у фигурирует в приведенной формуле не только в тригонометрических функциях и поэтому должен
выражаться в радианах.
2 Если = 0 - 45", то в соответствии с (В.5) значение P/cF составит 0.98 (т.е. разница между значениями,
вычисленными по формулам (В.2) и (В.5). составит 2 %) при значении у. соответствующем d =32а. Этообстоятель
ство и является основой для соответствующих рекомендаций в 5.2.3.
Следует отметить, что приведенное выше выражение переходит в ступенчатую функцию Хевисайда, когда
вершина конуса перемещается через фокус.
Приведенная выше формула получена на основе несовершенной модели, и поэтому ее следует рассматри
вать как аппроксимацию. Эффектами дифракции здесь можно пренебречь, как и мнимыми частями скорости
частиц, появляющимися, когда акустические лучи не параллельны друг другу. Локальное отклонение от
прямого распространения (например, в результате дифракции) гложет привести к увеличению или уменьшению
радиаци онной силы, тогда как при использовании поглотителя дифракция приводит к уменьшению
радиационной силы.
П р и м е ч а н и е — Тем не менее, существует экспериментальное и численное подтверждение правильно
стиакустической модели, положенной воснову выражения (В.5) [37]. В этом конкрегном эксперименте с выпуклым
коническим отражателем с углом 0 = - 45" выражение (В.5) было приблизительно верным, когда расстояние
между преобразователем и вершиной конуса превышало 20 мм и было меньше на 10 мм и более фокусного
расстояния. На расстояниях, меньших 20 мм. при явном наличии отражений между преобразователем и конусом
измеряемая сила возрастает и примерно удваивается на очень малых расстояниях; на расстояниях от фокуса,
меньших 10 мм. и за фокусом измеряемая сила постепенно уменьшается от дофокусного значения, определяе
мого выражением (В.5). до более низких значений за фокусом.
17