ГОСТ Р МЭК 62127-2—2009
мента, и именно поэтому может оказаться необходимым введение поправки на пространственное усреднение {2).
[5], (31J. 132). Оценку значения этой поправки подучают путем вычисления разницы между акустическим давлени ем
в заданной точке поля и давлением, усредненным по поверхности активного элемента (см. (2) и МЭК 62127-1). При
этих расчетах для определения внешних границ поверхности активного элемента следует использовать зна чение
эффективной площади гидрофона Эффективная площадь может быть вычислена по эффективному радиусу
активного элемента гидрофона, определяемому в соответствии с 12.5 (6). Влияние пространственного усреднения
на результаты сканирования наиболее велико в центральной области пучка. Поэтому только для этой области
необходимо определять источник соответствующей неопределенности или вводить поправки на про
странственное усреднение. Измерения предпочтительно проводить на таком расстоянии / от преобразователя,
при котором эффекты пространственного усреднения в центре пучка не превышают 5 %.
0.3.6 Шум
В общем случае сканирование проводят до таких расстояний от оси ультразвукового пучка, на которых
измерительный сигнал все еще превышает шум. Для оценки вклада шумов и введения соответствующих поправок в
сумму квадратов напряжения на гидрофоне следует вначале определить уровень шумов. Это можно сделать,
повторив весь процесс сканирования при выключенном преобразователе и измерив при этом среднеквздратичес-кое
значение напряжения шумов в каждой точке. Значение среднеквадратического напряжения шумов Un(x. у. /)
вычитают из значения измеренного сигнала следующим способом. Если усредненное значение квадратов нвпря-
жения на гидрофоне равно
[U’L{x .y .t,t)\2 .<D5>
то усредненное значение квадратов напряжения на гидрофоне после введения поправки на вклад шумовсоставит
UL{x .y .t.t)2 - (U ;<x.y./.t)]2 - С72(х, у. I ).<06)
Для гидрофона, установленного в крайнюю точку сканирования, сигнал на его выходе может состоять не
только из шумов, но из полезного сигнала, меньшего, чем шумы. В этом случае следует определить величину
вклада той области, которая не включена в площадь сканирования, что можно сделать из теоретической модели
ультразвукового пучка. Давление в точке R дальнего поля круглого поршневого преобразователя пропорцио
нально
2J,(*a. sin »y(frefsin ©).(D.7)
где
к
— волновое число;
аг — эффективный или геометрический радиус ультразвукового преобразователя;
(•) — угол между линией, соединяющей точку R с центром преобразователя, и осью пучка (см. раздел 4);
J. — функция Бесселя первого рода первого порядка.
Такой подход предполагает сферическое сканирование, и поэтому вклад областей, не охваченных сканиро
ванием. следует определять путем суммирования квадратов напряжений при их теоретическом распределении в
сферическом сегменте, ограниченном областью плоского сканирования, и сравнения этих результатов с резуль
татами интегрирования по всей полусфере. Вклад периферийных областей, не охваченных сканированием, при
плоском сканировании следует оценивать точно так же. как и при сферическом сканировании; его следует учиты
вать как поправку в результат сканирования и рассматривать как источник неопределенности, обусловленной
ограничением области сканирования. Вклад периферийных областей обычно мал по сравнению с другими
составляющими.
Может оказаться более практичным проведение сканирования только в области, ограниченной линией, на
которой давление снижается до определенного значения, например до 10 % [26) или до 5 % (33) по сравнению с
максимальным в центре пучка. В этом случае вклад областей, не охваченных сканированием, будет существен
ным. и описанная выше процедура определения поправки обязательна.
П р и м е ч а н и я
1 Если эффективный радиус ультразвукового преобразователя не известен, то вместо него можно
пользоваться значением геометрического радиуса.
2 Значимость вклада шумов в результаты сканирования зависит от метода измерения сигнала гидрофона.
0.3.7 Нелинейность распространения
При калибровке гидрофонов методом плоского сканирования определяют чувствительность гидрофона
на конкретной частоте f. При этом важно, чтобы ультразвуковые волны не были искажены присутствием высоко
частотных составляющих из-за нелинейности распространения. Для оценки значимости влияния этого эффекта
на результаты калибровки гидрофонов методом плоского сканирования предложены две процедуры, выбор
между которыми зависит от конкретной методики измерений и от типа калибруемого гидрофона. Обе процедуры
по существу основаны на том. что неопределенность из-за влияния нелинейности распространения зависит от
потерь в амплитуде основной частотной составляющей в волновой форме акустического давления. 8 первой про
цедуре предполагается, что амплитуда второй гармоники составляет определенный процент 6 от амплитуды на
28