ГОСТ Р МЭК 61828—2012
3.3 Общее описание фокусируемых полой
Новью термины для описания фокусируемого поля, излучаемого ультразвуковым преобразова
телем известной конструкции, приведены в 4.2. На рисунке 1 показаны первичные геометрические
соотношения, используемые при их определениях. Основополагающая информация об этих опреде
лениях содержится в приложении А.
Указанные в 4.2 определения измеряемой фокусировки могут быть использованы также для
описания сфокусированного акустического поля неизвестного источника по результатам измерений. В
этом случае плоскость измерений в качестве плоскости апертуры источника выбирают возможно
ближе к излучателю. Для определения характеристик эффективной фокусировки поля используют
понятие эквивалентной акустической апертуры как апертуры источника в этой плоскости. Для опре
деления параметров фокусировки ультразвукового преобразователя известной конструкции его рас
сматривают как устройство с обусловленным набором конструктивных особенностей, компенсиро
ванного расстояния и среды распространения. При этих измерениях требования к линейности поля
желательны, но не обязательны, необходимо лишь указать параметр нелинейности среды распро
странения. На рисунке 2 показаны некоторые определения, требуемые для этих измерений.
3.3.1 Общее описание поля преобразователей известной конструкции
Из рассмотрения полей, излучаемых фокусирующими преобразователями известной конструк
ции. могут быть найдены общие характеристики сфокусированного поля. По сравнению с геометриче
ской оптикой ультразвуковая фокусировка описывается не столь однозначно из-за возможной
ди фракции в ультразвуковом пучке, связанной с размерами преобразователя, соизмеримого с
длиной волны. Естественная фокусировка пучка сочетается с фокусировкой в линзе или другом
фокусирую щем устройстве. В результате комбинации этих фокусировок местоположение
наименьшей ширины пучка на уровне минус 6 дБ в общем случав не совпадает с геометрическим
фокусом фокусирующего устройства и находится от преобразователя приблизительно на расстоянии
где
2
Т — переходный интервал, фокусное расстояние при естественной фокусировке:
F — геометрическое фокусное расстояние (поясненное в приложении А).
Выражение (1) показывает, что расстояние до положения минимальной ширины пучка не может
превышать переходного интервала, даже если геометрическое фокусное расстояние больше этого
интервала.
Между характеристиками сфокусированных и несфокусированных полей существует приблизи
тельное соотношение. Профили пучка в продольной плоскости на осевом расстоянии z в фокусиро
ванном поле совпадают по форме с профилем пучка в несфокусированном поле на эквивалентном
расстоянии
2
С[см. приложение А для аппроксимаций, используемых при выводе выражения (А.8)].
Из выражения (2) видно, что хорошей аппроксимацией поля фокусирующего преобразователя (в
продольной плоскости) будут все формы профиля пучка нефокусирующего преобразователя того же
самого размера в ближнем и дальнем полях на расстоянии между ультразвуковым преобразователем и
его геометрическим фокусом. В точке геометрического фокуса эквивалентное расстояние становит ся
бесконечным и выражение (2) в ней не работает, поскольку форма профиля пучка становится та кой
же. которую получают в дальнем поле нефокусирующего преобразователя тех же самых разме ров.
Изменение поля фокусирующего преобразователя ускоряется в соответствии с выражением (2) по
сравнению с полем нефокусирующего преобразователя, и ширина пучка становится меньше, чем у
нефокусирующего преобразователя, на расстояниях, приближающихся к геометрическому фокусно
му.
В некотором отношении это согласуется и с определением переходного интервала как расстоя
ния. отделяющего ближнее и дальнее поля нефокусирующего преобразователя: этот участок может
(D
z
(верно при z* F и F положительном).
(
2
)
5