GB/T 7966-2022 声学 超声功率测量 辐射力天平法及其要求

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ICS17.140
CCS A 59
中华人民共和国国家标准
GB/T7966-2022/IEC61161:2013代替GB/T7966—2009
声学
超声功率测量
辐射力天平法及其要求
Acoustics-Ultrasonic power measurement-Radiation force balances and the requirements

(IEC61161:2013,Ultrasonics—Power measurement-Radiation force balances and performance requirements,IDT)
2022-03-09发布 2022-10-01实施
国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会 发布

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1范围
本文件规定了基于使用辐射力天平测定超声换能器总辐射声功率的方法;阐明了由靶截取待测声场并使用辐射力天平测量的原理;明确了辐射力方法在发生空化和温升情况下的使用限制;明确了辐射力方法在发散和聚焦波束情况下的定量使用限制;提供了利用辐射力法估计发散和聚焦波束声功率的资料;提供了评估所有测量不确定度的资料。
本文件适用于:
a)使用辐射力天平,0.5MHz~25MHz频率范围内不超过1W的超声功率的测量;
b)使用辐射力天平,0.75MHz~5MHz频率范围内不超过20W的超声功率的测量;
c)平行型、发散型和聚焦型超声场总超声功率的测量;
d)使用重力型或力反馈型辐射力天平的测量。
(见A.1)。
注1:聚焦波束在焦点前区段会聚,焦点之后发散。
注2:在高强度治疗超声(HITU)范围内,即分别超过1W或超过20W的超声功率的测量,由IEC62555处理。
2规范性引用文件
本文件没有规范性引用文件。
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
声冲流acoustic streaming
声场引起的流体整体性运动。

3.2
自由场free field
各向同性均匀媒质中边界影响可以忽略不计的声场。
[来源:GB/T2900.86一2009,定义801-23-28,有修改:不包含“声”字]
3.3
输出功率output power
P
在规定媒质(首选水)中,规定条件下,超声换能器向近似自由场中发射的时间平均超声功率。
注:输出功率的单位为瓦特(W),

3.4
辐射力radiation force
声辐射力acoustic radiation force
F
由声场引起,作用于声场中物体上,除声冲流引起的分量之外的时间平均力;或者更广义地说,在声场中,出现在声学特性不同的两种媒质界面处或单一衰减媒质中的时间平均力(除声冲流引起的分量之外)。
注:辐射力、声辐射力的单位为牛顿(N)。
3.5
辐射压radiation pressure
声辐射压acoustic radiation pressure
单位面积上的辐射力。
注:该术语在文献中被广泛使用。然而严格地说,单位面积上的辐射力是一个张量力,使用严格的科学术语时,宜称之为声辐射应力张量。本文件中通常首选积分量“声辐射力”。无论何时,凡是术语“声辅射压”出现时,将被理解为是在声轴方向上的法向辐射应力的负值,
注2:辐射压、声辐射压的单位为帕斯卡(Pa),
3.6
靶target
专门设计,用以截取整个超声场和用作辐射力作用目标的器件。
3.7
超声换能器ultrasonic transducer
超声频率范围内,能实现电能转换成机械能或机械能转换成电能的装置。
3.8
辐射导radiation conductance
G
声输出功率与换能器输入电压的有效值(RMS)平方之比。
注1:用于表征超声换能器电声转换的特性。
注2:辅射导的单位为西门子(S)。

4符号
下列符号适用于本文件。
a:圆形发射超声换能器的半径。
b:,b,:分别为矩形发射超声换能器x向和y向长度的一半(即2b,和2b,为换能器的边长)。
c:声速(通常为水中的数值)。
d,,dy:分别为聚焦超声换能器x-z平面和y-z平面的几何焦距。
d:d,=d,=d时,聚焦超声换能器的几何焦距。
F:沿入射超声波方向作用于靶上的辐射力。
g:重力加速度。
G:辐射导。
hd:矩形换能器对角线的一半,hd=(b,2+b,2)1/2。
hh:bx和b,的调和平均值,hh=2/(1/b,十1/b,)。
k:圆波数,k=2/入。
P:超声换能器的输出功率。
s:距圆形超声换能器的归一化距离,s=z入/a2。
z:靶和超声换能器间的距离。

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