Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
ФОКУСИРОВКА ЗВУКА

ФОКУСИРОВКА ЗВУКА

ФОКУСИРОВКА ЗВУКА -создание сходящихся акустич, волновых фронтов сферич. или цилиндрич. формы. Ф. з. основана на тех же физ. принципах, что и фокусировка световых волн: активная фокусирующая система - акустический концентратор - создаёт непосредственно сходящийся волновой фронт, пассивная - линза или зеркало -изменяет акустич. длину пути kL (k - волновое число, L - геом. длина пути) таким образом, что преобразует плоский или расходящийся фронт в сходящийся. Центр кривизны сходящегося волнового фронта наз. геом. фокусом, а точка, в к-рой концентрация энергии звуковых волн достигает макс, величины, наз. волновым фокусом. Для волновых фронтов, форма к-рых отличается от сферы или прямого кругового цилиндра, геом. и волновой фокусы не совпадают. Расстояние от фокуса до поверхности фокусирующей системы в направлении акустич. оси фронта наз. фокусным расстоянием f. В результате дифракции волн в фокусе образуется фокальное пятно или полоса. Для длиннофокусных фронтов радиус фокального пятна или ширина фокальной полосы , где -длина волны, -радиус зрачка фронта, -угол раскрытия фронта, т. <е. угол между акустич. осью фронта и его краем, а для сферич. и для цилиндрич. фронта.

Сходящиеся волновые фронты при Ф. з. характеризуются, как правило, неравномерным распределением амплитуды и отклонением формы фронта от идеальной сферы или цилиндра, т. н. аберрацией. По сравнению с оптич. фокусировкой при фокусировке в акустике большую роль играет неравномерность амплитуды и меньшую - аберрация, а также существ, роль играют коэф. прохождения и коэф. поглощения в фокусирующих устройствах и окружающей их среде.

При Ф. з. осуществляется усиление звукового давления р, колебат. скорости частиц v и интенсивности звука I. Соответствующие коэф. усиления показывают, во сколько раз возросли величины p, v или I в фокусе по сравнению с их значениями на поверхности волнового фронта фокусирующей системы. Для сферич. фронта

,

для цилиндрич. фронта

В обоих случаях

Ф. з. используется в устройствах для получения звукового изображения в звуковизорах, акустич. микроскопе (см. Микроскопия акустическая )и т. п.; в устройствах для формирования заданной диаграммы направленности эл.-акустич. преобразователей, напр, в гидро- и рыболокаторах, в системах сканирования и т. п.; в устройствах для концентрации УЗ-энергии при использовании её в технол. процессах в УЗ-хирургии и т. п.

Лит.: Каневский И. H., Фокусировка звуковых и ультразвуковых волн, M., 1977. И. H. Каневский.