ГОСТ Р МЭК 61161-2009

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

МОЩНОСТЬ УЛЬТРАЗВУКА В ЖИДКОСТЯХ. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К МЕТОДИКАМ ИЗМЕРЕНИЙ В ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ ОТ 0,5 ДО 25 МГц

State system for ensuring the uniformity of measurements. Ultrasonic power in liquids. General requirements for measuring methods in the frequency range 0,5 to 25 MHz

ОКС 17.020

Дата введения 2011-01-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений" (ФГУП "ВНИИФТРИ") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Управлением метрологии Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2009 г. N 1040-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 61161:2006* "Ультразвук. Измерение мощности. Методы уравновешивания радиационной силы и требования к их выполнению" (IEC 61161:2006 "Ultrasonics - Power measurement - Radiation force balances and performance requirements", IDT).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Март 2019 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

     1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на методики измерения мощности ультразвука в жидкостях и устанавливает:

- метод измерения полной мощности акустического излучения ультразвуковыми преобразователями, основанный на уравновешивании радиационного давления звуковой волны;

- общие принципы построения систем уравновешивания, в которых препятствие (мишень) преграждает измеряемое звуковое поле;

- ограничения на условия использования метода, связанные с эффектами кавитации и роста температуры среды;

- количественные ограничения применения метода, обусловленные расхождением ультразвукового пучка.

В настоящем стандарте приведена информация об источниках неопределенности результатов измерения мощности.

Стандарт распространяется на:

- измерения мощности ультразвука до 1 Вт в диапазоне частот от 0,5 до 25 МГц с использованием системы уравновешивания радиационной силы звуковой волны;

- измерения мощности ультразвука до 20 Вт в диапазоне частот от 0,75 до 5 МГц с использованием системы уравновешивания радиационной силы звуковой волны;

- измерения полной мощности ультразвукового поля преобразователей, излучающих как можно более коллимированный ультразвуковой пучок;

- применение систем уравновешивания радиационной силы с использованием гравитации или какой-либо обратной связи.

Примечание - Термины, приведенные в разделе 3 настоящего стандарта, выделены в тексте полужирным шрифтом.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты:                 

IEC 60050, International Electrotechnical Vocabulary. Chapter 801: Acoustics and electroacoustics. Chapter 802: Ultrasonics (Международный электротехнический словарь. Глава 801. Акустика и электроакустика. Глава 802. Ультразвук)

IEC 60854:1986, Methods of measuring the performance of ultrasonic pulse-echo diagnostic equipment (Методы измерения характеристик ультразвукового эхоимпульсного диагностического оборудования)

IEC 60866:1987, Characteristics and calibration of hydrophones for operation in the frequency range 0,5 MHz to 15 MHz (Гидрофоны для работы в диапазоне 0,5-15 МГц. Характеристики и градуировка)

________________

Заменен на IEC 61127-1:2007, IEC 61127-2:2007, IEC 61127-3:2007.

IEC 61101:1991, The absolute calibration of hydrophones using the planar scanning technique in the frequency range 0,5 MHz to 15 MHz (Гидрофоны, Абсолютная калибровка методом плоскостного сканирования в диапазоне частот 0,5-15 МГц)

________________

Заменен на IEC 61127-1:2007, IEC 61127-2:2007, IEC 61127-3:2007.

IEC 61102:1991, Measurement and characterisation of ultrasonic fields using hydrophones in the frequency range 0,5 MHz to 15 MHz (Измерение и определение характеристик ультразвуковых полей с помощью гидрофонов, работающих в частотном диапазоне 0,5-15 МГц)

________________

Заменен на IEC 61127-1:2007, IEC 61127-2:2007, IEC 61127-3:2007.

IEC 61689:1996, Ultrasonics - Physiotherapy systems - Performance requirements and methods of measurement in the frequency range 0,5 MHz to 5 MHz (Ультразвук. Аппараты для ультразвуковой терапии. Требования к параметрам излучаемого поля и методам их измерения в диапазоне частот от 0,5 до 5 МГц)

________________

Заменен на IEC 61689:2013.

IEC 61846:1998, Ultrasonics - Pressure pulse lithotripters - Characteristics of fields (Ультразвук. Литотрипторы, излучающие импульсы давления. Характеристики полей)

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 акустическое течение (acoustic streaming): Объемное перемещение жидкости под действием звукового поля.

3.2 свободное поле (free field): Звуковое поле в гомогенной изотропной среде, влиянием границ которой на звуковые волны можно пренебречь (изменено по сравнению с IEC 60050-801).

3.3 выходная мощность P, Вт (output power): Усредненная во времени ультразвуковая мощность излучения ультразвукового преобразователя в условиях свободного поля и в какой-то определенной среде, желательно в воде.

3.4 радиационная сила (акустическая радиационная сила) F, Н (radiation force, acoustic radiation force): Усредненная во времени сила, приложенная к телу при воздействии на него звукового поля, за исключением составляющих, связанных с акустическими течениями; или в более общем смысле усредненная во времени сила (за исключением составляющих, связанных с акустическими течениями) в звуковом поле, проявляющаяся на границе раздела двух сред с различными акустическими свойствами.

3.5 радиационное давление (акустическое радиационное давление), Па (radiation pressure, acoustic radiation pressure): Радиационная сила, воздействующая на единичную площадь.

Примечание - Этот термин широко используется в литературе. При этом радиационная сила на единицу площади является тензорной величиной [4], и с точки зрения научной терминологии ее следовало бы относить к тензору акустических радиационных напряжений. В настоящем стандарте предпочтение отдается интегральному значению "акустической радиационной силы". Однако при всяком употреблении в тексте настоящего стандарта термина "акустическое радиационное давление" под ним следует понимать отрицательное значение радиационного напряжения в направлении оси пучка.

3.6 мишень (target): Устройство, специально разработанное для того, чтобы преграждать существенную часть ультразвукового поля и реагировать на радиационную силу.

3.7 ультразвуковой преобразователь (ultrasonic transducer): Устройство, способное преобразовывать электрическую энергию в механическую в ультразвуковом диапазоне частот и/или обратно: механическую энергию в электрическую.

3.8 радиационная проводимость , С (radiation conductance): Отношение акустической выходной мощности к квадрату эффективного (среднеквадратичного) электрического напряжения на входе преобразователя. Эту величину используют для определения параметров электроакустического преобразования ультразвуковых преобразователей.

     4 Список обозначений     

- радиус ультразвукового преобразователя;

- скорость звука (обычно в воде);

- фокусное расстояние фокусирующего ультразвукового преобразователя;

- радиационная сила, действующая на мишень в направлении падения ультразвуковой волны;

- ускорение свободного падения;

- радиационная проводимость;

- волновое число ;

- выходная мощность ультразвукового преобразователя

- нормированное расстояние от ультразвукового преобразователя ;

- расстояние между мишенью и ультразвуковым преобразователем;

- амплитудный коэффициент затухания плоских волн в среде (обычно в воде);

- фокальный угол (угол раскрытия) фокусирующего ультразвукового преобразователя ;

- угол между направлением падения ультразвуковой волны и нормалью к отражающей поверхности мишени;

- длина ультразвуковой волны;

- плотность среды распространения (обычно воды).

Примечание - Под направлением падающей волны в определениях для и подразумевается ось звукового поля.

     5 Требования к системам уравновешивания радиационной силы

5.1 Общие положения

Система уравновешивания радиационной силы должна состоять из мишени, связанной с весами. Ультразвуковой пучок должен быть направлен вертикально сверху или снизу или горизонтально на мишень, и его воздействующую на мишень радиационную силу следует измерять с помощью весов. Ультразвуковую мощность следует определять по разнице между значениями силы, с которой мишень воздействует на весы, при приложении к ней ультразвукового излучения и при его отсутствии, в соответствии с выражениями, приведенными в приложении В. Калибровку системы можно выполнять посредством прецизионных грузиков известной массы.

Примечание - Возможные типы конструкции системы уравновешивания представлены на рисунках F.1-F.7 приложения F. Каждая конструкция имеет свои особенности, рассмотренные в приложении F.

5.2 Типы мишеней