Фокусування звуку - фізична енциклопедія

ФОКУСУВАННЯ ЗВУКА -створення сходяться акустич, хвильових фронтів сферич. або циліндричні. форми. Ф. з. заснована на тих же фіз. принципах, що і фокусування світлових хвиль: активна фокусуються система - акустичний концентратор - створює безпосередньо сходиться хвильовий фронт, пасивна - лінза або дзеркало -ізменяет акустич. довжину шляху kL (k - хвильове число. L - геом. довжина шляху) таким чином, що перетворює плоский або розходиться фронт в сходиться. Центр кривизни сходиться хвильового фронту зв. геом. фокусом, а точка, в якій концентрація енергії звукових хвиль досягає макс, величини, наз. хвильовим фокусом. Для хвильових фронтів, форма яких брало відрізняється від сфери або прямого кругового циліндра, геом. і хвильової фокуси не збігаються. Відстань від фокуса до поверхні фокусує системи в напрямку акустич. осі фронту зв. фокусною відстанню f. В результаті дифракції хвиль в фокусі утворюється фокальна пляма або смуга. Для довгофокусних фронтів радіус фокального плями або ширина фокальної смуги. де-довжина хвилі, радіус зіниці фронту, -кут розкриття фронту, тобто кут між акустич. віссю фронту і його краєм, а для сферич. ідля цилиндрич. фронту.

Сходяться хвильові фронти при Ф. з. характеризуються, як правило, через нерівномірний розподіл амплітуди і відхиленням форми фронту від ідеальної сфери або циліндра, т. н. аберацією. У порівнянні з оптич. фокусуванням при фокусуванні в акустиці велику роль грає нерівномірність амплітуди і меншу - аберація, а також істот, роль відіграють коеф. проходження і коеф. поглинання в фокусирующих пристроях і навколишнього їхньому середовищі.

При Ф. з. здійснюється посилення звукового тиску р. колебат. швидкості частинок v і інтенсивності звуку I. Відповідні коеф. посилення показують, у скільки разів зросли величини p, v або I в фокусі в порівнянні з їх значеннями на поверхні хвильового фронту фокусує системи. Для сферич. фронту

,

для цилиндрич. фронту

В обох випадках

Ф. з. використовується в пристроях для отримання звукового зображення в звуковізорах, акустич. мікроскопі (див. Мікроскопія акустична) і т. п .; в пристроях для формування заданої діаграми спрямованості ел - акустич. перетворювачів, напр, в гідро- і риболокатор, в системах сканування і т. п .; в пристроях для концентрації УЗ-енергії при використанні її в технол. процесах в УЗ-хірургії та т. п.

Літ .: Канівський І. H. Фокусування звукових і ультразвукових хвиль, M. 1977. І. H. Каневський.

Схожі статті