Г О С Т Р М Э К 62555— 2015
Было показано (6). что эти допущения могут иметь место на частотах до 3 МГц. В [7] показано также, что
выше 3 МГц наблюдается увеличение потерь тепла из-за нагрева масти вблизи мембраны, которая пропускает
тепло в воду. На такие потери необходимо вводить поправку (см. D.4).
D.3 Пример расширяющейся мишени
Мишень представляет собой цилиндр из оргстекла внутренним диаметром 12 см и высотой 15 см. запол
ненный лабораторным касторовым маслом (удельный коэффициент поглощения 0.8 дБ - см’1 • МГц’17).Верхний
торец цилиндра, обращенный к преобразователю, герметизирован пластиковой мембраной толщиной 10 мкм. а
дно — пластиной из оргстекла толщиной 5 мм. Измеренное отражение ультразвука от входной мембраны не пре
вышало минус 30 дБ на 2 МГц и минус 22 дБ на 5 МГц. Для создания дополнительной теплоизоляции между нагре тым
маслом и стенками мишени внутрь цилиндра помещают открытую сверху тонкостенную камеру. На дно этой
камеры помещают две пластины акустического поглотителя толщиной 2.5 мм каждый: измеренные на 1 МГц отра
жения от этого поглотителя не превышали минус 25 дБ. а потери на поглощение составляли минус 23 дБ • см 1. Эти
поглотители в касторовом масле обеспечивали быстрое выравнивание температуры в масле. Мишень в целом
может быть подвешена к весам или к специальной рамке, обеспечивающей размещение преобразователя сверху
мишени. Используют весы с разрешением 1 мг и максимальной взвешиваемой массой 1200 г. показания весов
выводились на компьютер через интерфейс RS232. Для обеспечения отрицательной плавучести и стабильности
положения мишени, на ее нижний торец был подвешен груз. Термометр с ЖКИ был укреплен на внешней стороне
внутренней камеры, для считывания температуры масла.
Были измерены мощности до 350 Вт. В таких экстремальных условиях могут образовываться воздушные пу
зырьки. но они были отмечены только на частоте 0.8 МГц при уровне мощности выше 300 Вт в фокальной области
внутри мишени и при температуре масла выше 35 *С. При этих условиях возникали потоки пузырьков, но они исче
зали при охлаждении масла в мишени. Каких-либо долговременных изменений свойств мишени не наблюдалось.
Во всяком случае эти условия не рекомендуется воспроизводить на практике, а фокус следует располагать в глуби не
масляной камеры. Повреждений входной мембраны не наблюдалось, но этого можно ожидать при длительном
облучении и нахождении фокуса вблизи мембраны.
D.4 Определение чувствительности к плавучести
Свойства одного из сортов касторового масла приведены в таблицах D.1 и D.2. Чувствительность может из
меняться со временем и зависеть от сорта масла. Однако она не будет зависеть от температуры. Коэффициент
поглощения может также изменяться со временем и зависеть от сорта масла.
Чувствительность при некоторых температурах можно определить достаточно просто экспериментально
путем измерения скорости изменения веса контейнера с касторовым маслом, нагреваемого электричеством и
подвешенного в баке с водой. Это нагрев можно, например, обеспечить, пропуская ток через нихромовую прово
локу длиной 30 см сопротивлением около 33 Ом • м*1 при комнатной температуре. Концы проволоки были под
соединены к двум контактам диаметром 2 мм вилки, а проволока свита в спираль. Были применены два метода
анализа. Первый из них основан на вычислении наклона (тангенса угла спадания) измеренной массы и получе
нии разности наклонов по точкам до и после кахадого периода включения (в средине периода — см. рисунок D.2), а
затем и усреднения этих двух наклонов. Этот метод, примененный Shaw [6). имеет то преимущество, что не
нужно контролировать время нагрева и он менее чувствителен к кратковременным изменениям электрического
возбуждения. Второй метод основан на общем изменении массы мишени. Этот метод сходен с методом изме
рения акустической мощности, но для вычисления скорости изменения здесь необходимо точно знать период
нагрева. В некоторых случаях следует вводить поправку на тепловую энергию, оставшуюся в нагревательном
элементе [7J.
В таблице D.1 приведены значения плотности воды, плотности и удельной теплоемкости касторового мас
ла (Across Organics) в диапазоне температур от 10 "С до 60 "С. вычисленные коэффициенты объемного рас
ширения. массовой (МТ) и объемной (ОТ) теплоемкости, увеличения объема на джоуль поглощенной энергии,
увеличения плавучести в воде на джоуль поглощенной энергии при температуре 23 С на джоуль поглощенной
энергии. В последнем столбце приведены значения повышения плавучести в воде на джоуль поглощенной энер
гии при температуре касторового масла. В нижней строке даны значения неопределенности при 95 % уровне
вероятности.
П р и м е ч а н и е — Сорт касторового масла Acros® Organics является примером коммерчески доступного.
Эта информация дана лишь для удобства пользователя настоящим стандартом и не носит рекламных целей со
стороны МЭК.
26