4.4. Акустическое поле

4.4.1. Акустическое поле (Acoustic field, sound field):

1. Область существования акустических волн. Представляется в виде распределения амплитуды волны в пространстве.

2. Трехмерная структура излучения, полученная от источника акустической энергии [10].

4.4.2. Ближняя зона, зона Френеля (Near field, Fresnel-zone):

1. Прилегающая к излучателю зона, в которой акустическое поле имеет вид чередующихся между собой максимумов и минимумов, ограниченная расположением последнего максимума, после которого происходит монотонное уменьшение амплитуды с расстоянием. Протяженность ближней зоны круглого пьезоэлемента

,

где D - диаметр пьезоэлемента; λ - длина волны.

2. Зона, в которой вследствие интерференции звуковое давление не меняется монотонно с расстоянием. Эта зона ограничена последним максимумом звукового давления на оси пучка [10].

1 - излучатель; 2 - граница пучка; 3 - акустическая ось пучка; 4 - дальняя зона; rб - протяженность ближней зоны; θ - угол расхождения пучка

4.4.3. Дальняя зона, зона Фраунгофера (Far field, Fraunhofer zone):

1. Область акустического поля, начинающаяся после последнего максимума ближней зоны. В дальней зоне амплитуда волны монотонно убывает с увеличением расстояния от излучателя.

2. Зона ультразвукового пучка, начинающаяся после последнего максимума давления на оси пучка [10].

4.4.4. Переходная зона (Transitive zone) - часть дальней зоны, в которой закон изменения амплитуды волны с расстоянием отличается от закона для сферического излучателя. Для круглых и квадратных излучателей находится на расстоянии от одной до трех ближних зон.

4.4.5. Прожекторная зона (Searchlight zone) - область акустического поля, расположенная в ближней зоне излучателя, в которой волну можно считать плоской.

4.4.6. Акустический пучок, звуковой пучок, ультразвуковой пучок (Acoustic beam, sound beam, ultrasonic beam):

1. Пространственная геометрическая фигура, в пределах которой сосредоточена основная энергия упругой волны.

2. Направленно распространяющаяся акустическая волна, обычно близкая по форме к конусу, в пределах которого сосредоточена большая часть акустической энергии [10].

4.4.7. Эффективный акустический центр (Effective acoustic center) - условная точка, из которой исходят лучи, формирующие в дальней зоне излучателя сферический фронт волны.

Примечание. В общем случае может быть несколько таких точек в разных продольных сечениях акустического пучка. Это возможно, например, в поле наклонного преобразователя вследствие разных закономерностей расхождения лучей в дальней зоне в разных осевых плоскостях акустического пучка.

4.4.8. Акустическая ось преобразователя (Probe axis):

1. Линия, соединяющая точки максимальной амплитуды колебательной величины в дальней зоне излучающего в однородную среду преобразователя, и ее продолжение до эффективного акустического центра.

Примечания: 1. В преобразователе с акустической задержкой направление акустической оси в среде определяется законом синусов.

2. Для преобразователя с осесимметричным активным элементом, имеющим одинаковый коэффициент преобразования во всех точках, акустическая ось совпадает с геометрической осью.

3. От акустической оси отсчитываются угловые координаты, используемые для построения характеристики направленности преобразователя.

4. Если у преобразователя имеется несколько эффективных акустических центров, то в ближней зоне возможна неоднозначность в выборе соответствующей линии, которая устраняется при рассмотрении акустического поля в фиксированной осевой плоскости.

2. Геометрическая ось, проходящая через точку выхода преобразователя и служащая направлением, от которого отсчитываются угловые координаты, используемые для построения характеристики направленности преобразователя [10].

4.4.9. Акустическая ось пучка, центральный лун (Beam axis, central ray) - линия, соединяющая точки максимумов амплитуды волны в дальней зоне, продолженная до эффективного акустического центра.

Примечания: 1. Для случая однородной среды центральный луч совпадает с акустической осью.

2. Если у преобразователя имеется несколько эффективных акустических центров, то в ближней зоне возможна неоднозначность в выборе соответствующей линии, которая устраняется при рассмотрении акустического поля в фиксированной осевой плоскости.

4.4.10. Квазиискривление акустической оси (Quasibend of acoustic axis) - изменение угла ввода, наблюдаемое при использовании наклонного преобразователя и измерении координат глубоко залегающих отражателей, вызываемое тем, что при поиске максимальной амплитуды эхосигнала от несплошности принимается волна под углом, меньшим угла ввода, и проходящая меньшее расстояние. Квазиискривление увеличивается с увеличением расхождения ультразвукового пучка и повышением затухания в среде.

4.4.11. Край пучка (Beam edge) - граница акустического пучка в дальней зоне, на которой звуковое давление уменьшается до определенной части своего значения на оси пучка [10].

Примечание. Имеет форму конической поверхности.

4.4.12. Форма пучка (Beam profile) - форма акустического пучка, ограниченного его краями [10].

4.4.13. Расхождение пучка (Beam divergence, beam spread) - увеличение площади сечения акустического пучка с расстоянием в дальней зоне, приводящее к уменьшению амплитуды волны.

4.4.14. Угол расхождения пучка (Divergence angle) - угол между прямыми, образованными при пересечении края пучка плоскостью, проходящей через его акустическую ось.

4.4.15. Фокусировка акустического поля (Focusing of acoustic field) - увеличение амплитуды поля на определенном расстоянии от преобразователя, достигаемое путем сужения сечения ультразвукового пучка.

4.4.16. Фокус, точка фокуса (Focus, focal point):

1. Точка на акустической оси, в которой амплитуда поля имеет максимум.

2. Точка на акустической оси, в которой звуковое давление имеет максимум [10].

4.4.17. Фокус раздельно-совмещенного преобразователя (Focus of dual search unit) - точка в акустическом поле излучателя раздельно-совмещенного преобразователя, при помещении в которую ненаправленного отражателя достигается максимальная амплитуда эхосигнала. Расположена немного ближе к преобразователю, чем точка пересечения акустических осей излучателя и приемника.

4.4.18. Фокусное расстояние (Focal distance) - расстояние от геометрического центра рабочей поверхности фокусирующего преобразователя до фокуса.

4.4.19. Фокальная зона (Focal zone, depth of focus):

1. Область в акустическом пучке фокусирующего преобразователя, в которой амплитуда волны превышает определенную часть от ее максимального значения.

2. Область в акустическом пучке фокусирующего преобразователя, в которой звуковое давление превышает определенную часть от его максимального значения [10].