Focalizarea sunetului este transformarea undelor acustice sferice sau cilindrice plane sau divergente în cele convergente. La fel ca pentru undele optice și radio, sunetul este focalizat prin reflectare sau refracție.
Principalele caracteristici ale calității sunetului și focalizarea sunt forma și dimensiunile câmpului focal al așa-numitului câștig al presiunii sunetului, care este un raport al presiunii sunetului la centrul (sau axa) a regiunii focale a presiunii la intrarea sistemului. Pentru cel mai simplu caz un fascicul axisimetric rotund converg la un unghi mic, energia principală este concentrată în punctul focal, constituind în acest caz, un cerc de rază r0 = 0,61λF / R. dar câștigul. cu excepția pierderilor este K 2 = πR / λF, unde λ - lungime de undă, F - distanța focală, R - raza pupilei sistemului de focalizare.
Accentul a fasciculului cu ultrasunete poate fi produs printr-o lentila pe baza legii refracției. Dar în acest caz, dacă obiectivul este realizat dintr-un material solid, în care viteza sunetului este mai mare decât în mediul înconjurător, obiectivul de colectare este o lentilă cu suprafețe concave (Fig. 1), dar nu și cu convex ca în optică.
Cunoscând viteza sunetului în materialul lentilei (s2) colectarea și mediul (c1), găsim relația dintre curbura suprafeței lentilelor și distanța focală pentru grinzi paraxial. În aproximație, care este de obicei folosită în optică, obținem:
unde R1 și R2 sunt razele de curbură a suprafețelor lentilei, d este grosimea sa de-a lungul axei principale; Semnul minus corespunde focarului imaginar al lentilei convexe. pentru care razele de curbură trebuie considerate negative. Pentru o lentilă concavă plană (R1 = ∞) cu o rază de curbură a suprafeței concave R2 = R, formula (1) dă
Pentru a calcula câștigul la focalizare ultrasunete lentilă convergentă trebuie luate în considerare, cu excepția impedanțe factori ca lungimea de undă a coeficientului de transmisie prin lentila unghiul de incidență, prin absorbția ultrasunetelor în materialul cristalinului, influența efectelor neliniare asupra focus ultrasunetele.
Focalizarea sunetului este folosită pentru a obține imagini sonore în sunet, într-un microscop ultrasonic, în sisteme de holografie sonoră etc .; pentru formarea unei caracteristici de directivitate date radiatoarelor și receptoarelor acustice; în sistemele de scanare cu fascicul de ultrasunete în dispozitivele de diagnosticare medicală etc .; pentru concentrarea energiei cu ultrasunete în scopul utilizării sale în procesele tehnologice, în chirurgia cu ultrasunete etc.
Focalizarea naturală a sunetului este observată, de exemplu, în peșteri cu un plafon boltit. Se concentrează o atenție parțială a sunetului în canalul sonor subacvatic din mări și oceane. În procesul de concentrarea energiei sunetului se produce concentrarea undelor sonore, care atinge o valoare maximă în punctul central, care coincide, în general, cu o rază de curbură de convergente wavefront. Sistemele de focalizare sunt folosite pentru focalizarea sunetului, care sunt împărțite în sisteme active și pasive. Primul este un emițător concavă creând imediat o Wavefront convergent (de exemplu, noduri de difuzor), în timp ce a doua schimbare lungimea căii acustice kL (unde k - numărul de undă, L - lungimea căii geometric), astfel încât planul convertit sau Wavefront divergente în convergent (de exemplu, lentile acustice sau oglinzi). Figura 1 prezintă metoda de focalizare cu o oglindă acustică.
Focalizarea cu o oglindă acustică
Shadow ultrasunete metoda câmp de vizualizare reduce la iluminare porțiuni ale mediului, cu un indice de refracție optic modificat. Având în vedere că acesta din urmă este schimbat în fază cu r densitatea. E. Cu presiune, imaginea umbra, expus pentru o perioadă mult mai lungă decât perioada de registre de vibrații ultrasonice pentru iluminarea generală a mediului de câmp fascicul ultrasonic „ocupat“, permițându-i acestuia să exploreze structura și geometria.
Figura 1 prezintă o fotografie de umbră a unui fascicul ultrasonic focalizat de o lentilă acustică.
Fotografia de umbra a fasciculului cu ultrasunete
Lentila este un dispozitiv acustic pentru schimbarea convergenței unui fascicul audio (focalizarea sunetului). La fel ca lentila optică, lentila acustică delimitată de două suprafețe de lucru și a făcut dintr-un material în care sunetul de viteză diferită de viteza sunetului în mediu, astfel încât indicele de refracție n diferit de unitate. Pentru a obține cea mai mare transparență a rezistenței de undă a materialului trebuie să fie aproape de impedanța caracteristică a mediului și pierderile vâscoase în ea - este minimă. Lentile acustice pot fi solide, lichide sau gazoase, ultimele două cazuri, carcasa lentilei solide trebuie să aibă cea mai mare transparență. Pentru operarea în lichide sunt lentile din plastic imagini (n = 0,5-0,8), cloroform, tetraclorură de carbon (n = 1,3-1,4). Pentru lucrul cu gaze, de exemplu în aer, împreună cu lentile umplute cu hidrogen sau dioxid de carbon, așa-numitele. lentile acustice neomogen, volumul care este umplut cu mingi, plase și așa mai departe. n. lentile de aer eterogena sunt de difuziune utilizate pentru a îmbunătăți caracteristicile direcționale ale difuzoarelor. Lentilele solide și lichide sunt utilizate pentru imagini de sunet, în scopul inspectării, diagnostice medicale, precum și pentru diferite concentrații de ultrasunete în aplicațiile sale tehnologice și biologice.
1. Frish S.E. Timoreva A.V. Curs de fizică generală. Volumul 1. Bazele fizice ale mecanicii. Molecular physics. Fluctuații și valuri. - 11 ed. sr. - M. Fizmatgiz, 1962.- 466 p. il. P. 445.
2. Krasilnikov V.A. Undele sonore și ultrasonice: Proc. Alocație. - ed. 3 Revizuit. și suplimentare. - M. Fizmatgiz, 1960.- 560 p. il. P. 66.
Suportul pentru cadrele încorporate este necesar.
Trimiteți-le prietenilor: