ГОСТ Р МЭК 62555—2015
Поэтому
L
можно определить экспериментально по измерениям снижения совокупной силы как функции
расстояния
z
(при этом важно проверить ее изменения в масштабе долей длины волны, вызванные акустическими
отражениями).
П р и м е ч а н и е — Для плоской поглощающей мишени, диаметр которой много больше диаметра колли
мированного круглого преобразователя, значения
L
лежат в диапазоне от 0.6 до 0,8.
Существуют три подхода к определению воздействующей и выходной мощности при измерении сово
купной силы:
a) используя мишень, для которой
L
известно заранее, вычислить выходную мощность из значения сово
купной силы по выражению (Е.4): воздействующая мощность может быть рассчитана из выражения (Е.1);
b
) уменьшить дистанцию
z
так. чтобы exp(-2а/2*) была близка к 1.0 и затуханием можно было пренебречь:
в этом случае радиационная сила будет равна совокупной силе и воздействующая мощность может быть вы
числена из выражения (Е.1);
c) измерить Рц* как функцию расстояния
z
так. чтобы вычислить ее значение на нулевой дистанции (где
ехр(-
2 0
^
2
) = 1) путем экстраполяции и пренебрежения затуханием: в этом случае радиационная сила будет рав
на совокупной сипе на нулевой дистанции, а воздействующая мощность может быть вычислена из выражения
(Е.1*
d) уменьшить
L
до 0. поместив вблизи мишени экранирующую пленку: воздействующая мощность может
быть вычислена по измеренной радиационной силе F. а выходная мощность — из выражения (Е.1).
При линейном распространении волны от фокусирующего преобразователя целесообразно применить такой
же подход, но нужно еще ввести поправку на фокусировку. Для преобразователей с расходящимся пучком мишень
может перекрывать лишь небольшую часть пучка, особенно на больших расстояниях; в этом случав выражение
(Е.4) неприменимо.
Е.2.3 Метод изменения плавучести
Метод изменения плавучести не реализует измерения изменений потока импульса. Изменение выталки
вающей силы (плавучести)
В
позволяет определить воздействующую мощность, а выходную мощность можно
вычислить по выражению (Е.1).
Тем не менее наличие радиационной силы и силы акустических течений оказывает влияние на вес мишени
и поэтому затрудняет определение
В.
Радиационная сила приблизительно в 20 раз больше силы, обусловленной
изменением плавучести за 10 с облучения: она исчезает немедленно после выключения облучения, хотя мишень
может продолжать колебаться еще некоторое время. Величина силы акустических течений оценивается потоком
импульса из выражения (Е.З) и зависит от расстояния и акустической частоты: ее точное представление недо
ступно. но она начинает уменьшаться после выключения облучения и исчезает только через несколько секунд.
Воздействие силы течения можно устранить с помощью экранирующей пленки.
П р и м е ч а н и е — Изменение индицируемого веса, вызванное ослаблением течения, можно спутать с из
менением. вызванным тепловыми потерями масла через входное окно расширяющейся мишени. Оба эффекта
могут действовать одновременно, но если акустические течения оказывают преобладающее влияние над тепло
выми потерями, то действительное изменение плавучести можно определить после того, как акустические течения
остановятся (например через 10-20 с после окончания облучения); однако если доминируют тепловые потери, то
действительным изменением плавучести будет то его значение, которое определяют непосредственно после окон
чания облучения (но даже и в этот момент некоторая часть энергии будет потеряна). Следовательно, в первом слу
чав индицируемый вес приближается к его действительному значению через некоторое время после облучения, а
во втором — он все более расходится с действительным значением. Эти соображения согласуются с анализом
результатов в [7) и доказывают, что для рассмотренного здесь коллимированного преобразователя небольшой
мощности влияние тепловых потерь доминирует над эффектами акустических течений.
Е.З Нелинейное распространение
Е.3.1 Общие положения
Коэффициент поглощения воды изменяется пропорционально квадрату частоты, в связи с чем энергия гар
монических составляющих поглощается больше, чем энергия на основной частоте. Следовательно, как энергия,
так и поток импульса акустической волны будут уменьшаться с расстоянием более быстро, чем при линейном
распространении. Когда ультразвуковая волна распространяется в существенно нелинейной среде, то в некоторых
местах пучка (обычно в фокальной зоне, но может быть и в других местах) возникает акустический «удар». В этом
случае энергия волны теряется очень быстро, а мощность может уменьшаться с расстоянием более чем на 10 %
на сантиметр.
Е.3.2 Метод уравновешивания радиационной силы
В отсутствие пленки, предотвращающей воздействие акустических течений, большая часть энергии, те
ряемой волной на акустические течения, будет перехвачена мишенью и воспринята ею как сила. Тем не менее,
поскольку часть энергии гармоник возрастает по мере удаления от источника, что зависит также и от акустического
давления, не существует простого общего способа точно определить методом уравновешивания радиационной
силы как воздействующую, так и выходную мощность, кроме как размещение экранирующей (течения) пленки
31