ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ ФОКУСИРУЮЩИЕ

Общие требования к методикам измерения параметров ультразвукового излучения

IEC 61828:2001

Ultrasonics — Focusing transducers — Definitions and measurement methods for the transmitted fields

(IDT)

Издание официальное

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. №184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1    ПОДГОТОВЛЕН Всероссийским научно-исследовательским институтом физико-технических и радиотехнических измерений Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного 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 29 ноября 2012 г. № 1455-ст

Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 61828:2001 «Ультразвук. Фокусирующие преобразователи. Определения и методы измерения излучаемых полей» (IEC 61828:2001 «Ultrasonics. Focusing transducers. Definitions and measurement methods for the transmitted fields»).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного между* народного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2004 (пункт 3.5).

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

4    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правипа применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). 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 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 (gost.ru)

© Стандартинформ, 2014

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ Р МЭК 61828-2012

Содержание

1    Область применения…………………………………………………………………………………………………………………….1

2    Нормативные ссылки…………………………………………………………………………………………………………………….1

3    Общие положения…………………………………………………………………………………………………………………………2

3.1    Фокусирующие преобразователи…………………………………………………………………………………………….2

3.2    Требования к системе и методам измерений…………………………………………………………………………..4

3.3    Общее описание фокусируемых полей……………………………………………………………………………………5

4    Определения параметров фокусировки…………………………………………………………………………………………7

4.1    Основные положения……………………………………………………………………………………………………………..7

4.2    Термины и определения…………………………………………………………………………………………………………7

5    Список обозначений…………………………………………………………………………………………………………………..14

6    Процедуры измерений………………………………………………………………………………………………………………..15

6.1    Общие положения……………………………………………………………………………………………………………….15

6.2    Нахождение оси пучка………………………………………………………………………………………………………….15

6.3    Определение параметров фокусирующего преобразователя………………………………………………..17

6.4    Измерения других параметров фокусировки фокусирующего преобразователя………………….. 18

Приложение А (справочное) Характеристики фокусирующих преобразователей.

Основные положения…………………………………………………………………………………………….28

Приложение В (справочное) Методы определения оси пучка для идеальных пучков……………………….32

Приложение С (справочное) Методы определения оси пучка для неидеальных пучков…………………..34

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов

ссылочным национальным стандартам Российской Федерации……………………………..35

Библиография………………………………………………………………………………………………………………………………36

III

ГОСТ Р МЭК 61828-2012 (IEC 61828:2001)

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ ФОКУСИРУЮЩИЕ

Общие требования к методикам измерений параметров ультразвукового излучения

State system for ensuring the uniformity of measurements.

Ultrasonic focusing transducers.

General requirements to measurement methods of ultrasound radiation parameters

Дата введения — 2014—05—01

1    Область применения

Настоящий стандарт распространяется на фокусирующие ультразвуковые преобразователи и устанавливает:

–    определения характеристик ультразвукового поля, излучаемого фокусирующими преобразователями медицинского применения:

–    определения, касающиеся теоретического описания ультразвуковых полей, генерируемых фокусирующими преобразователями, и измерений параметров этих полей;

–    методы измерения характеристик фокусирующих преобразователей;

–    методы нахождения оси пучка, генерируемого ультразвуковыми преобразователями.

Настоящий стандарт распространяется на фокусирующие ультразвуковые преобразователи.

работающие в частотном диапазоне, характерном для их медицинского применения (от 0.5 до 40 МГц) как для лечения, так и диагностики.

В стандарте указано, как могут быть описаны характеристики поля, излучаемого преобразователями. с учетом их конструкции, а также по результатам измерений при отсутствии предварительных сведений о деталях конструкции конкретного преобразователя. Излучаемое ультразвуковое поле при заданном возбуждении преобразователя измеряют с помощью гидрофона в стандартной среде распространения (например, воде) или в какой-либо определенной среде. Настоящий стандарт рассматривает только среды, в которых параметры поля сходны с полем в жидкости (т. е. в которых влияние сдвиговых компонентов волны и анизотропии упругости незначительно), например мягкие ткани или тканеимитирующие гели. Рассмотрены также и некоторые особенности ультразвукового поля, связанные с его теоретическим описанием и конструкцией преобразователя. Эти определения рекомендуется использовать в научных обсуждениях, при конструировании преобразователей, а также при оценке эффективности и безопасности систем, использующих фокусирующие преобразователи.

В настоящем стандарте по возможности использованы определения из других стандартов в области ультразвука, но также добавлены новые определения, связанные с фокусировкой поля и установлением его параметров.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты. В случае датированных ссылок следует применять только указанные стандарты, для недатированных ссылок — последнее издание ссылочного стандарта (включая любые поправки).

Издание официальное

МЭК 60050(801 ):1994 Международный электротехнический словарь (IEV). Глава 801. Акустика и электроакустика (IEC 60050(801 ):1994. International Electrotechnical Vocabulary (IEV) — Chapter 801: Acoustics and electroacoustics)

МЭК 61102:1991 Измерение и описание ультразвуковых полей с помощью гидрофонов в частотном диапазоне от 0,5 до 15 МГц (IEC 61102:1991. Measurement and characterization of ultrasonic fields using hydrophones in the frequency range 0,5 MHz to 15 MHz)

МЭК 61157:1992 Требования к представлению параметров акустического выхода медицинского диагностического ультразвукового оборудования (IEC 61157:1992, Requirements for the declaration of the acoustic output of medical diagnostic ultrasonic equipment)

МЭК 61689:1996 Ультразвук. Системы для физиотерапии. Требования к параметрам и методам их измерения в частотном диапазоне от 0.5 до 5 МГц (IEC 61689:1996, Ultrasonics — Physiotherapy systems — Performance requirements and methods of measurement in the frequency range 0.5 MHz to 5 MHz)

3 Общие положения

Содержащаяся в настоящем разделе информация представляет собой пояснение к определениям. приведенным в разделе 4. и к методам измерений, рассмотренным в разделе 6.

3.1    Фокусирующие преобразователи

Термин «фокусирующий преобразователь» используют в общем случае для обозначения устройства. которое излучает более узкое поле в заданной области по сравнению с обычным, «нефокусирующим» преобразователем. «Нефокусирующий» преобразователь имеет, тем не менее, естественный фокус, так что необходимо отличать фокусирующий преобразователь с более высокой концентрацией амплитуд давления (при заданной мощности) от нефокусирующего с его естественным фокусом. Например, нефокусирующий преобразователь, изготовленный в виде одиночного диска из однородно поляризованной пьезокерамики, излучает пучок, интенсивность которого в обычном фокусе может быть в четыре раза больше усредненной интенсивности источника, а ширина пучка (на уровне минус 6 дБ) может быть приблизительно в два раза меньше его ширины на выходе источника. Поэтому для количественного различия фокусирующего и нефокусирующего преобразователей в 4.2.33 приведено определение фокусирующего преобразователя.

3.1.1    Методы фокусировки

Наипростейшим методом фокусировки ультразвукового преобразователя, заимствованным из оптики, считают применение ультразвукового преобразователя в виде вогнутой поверхности или использование линзы, как это показано на рисунке 1. В верхней части этого рисунка показан криволинейный преобразователь радиусом R с фокусом в центре кривой поверхности, где R — условно положительное число. Как и в геометрической оптике, фокусное расстояние F равно R и тоже положительно. В средней части рисунка 1 показан преобразователь с плоско-вогнутой линзой, выполненной из материала со скоростью звука c_L, радиусом криволинейной поверхности Rlens. излучающий в среду, имеющую скорость звука с*. Для акустики с* как правило, меньше c_L, т. е. коэффициент преломления п (равный с* / c_L) меньше 1. В этом случае радиус считают отрицательным, и фокусное расстояние. из геометрической акустики, равное Rlens. деленному на (л-1), будет положительным. Для сравнения в нижней части рисунка показан типичный пример из оптики с выпуклой линзой, где л > 1 и радиус считают положительным, поэтому положительно и фокусное расстояние.

3.1.2    Известные и неизвестные фокусирующие преобразователи

Для фокусирующих преобразователей, как правило, используемых в медицинских ультразвуковых приборах, внешним осмотром трудно определить фокусирующие ли они или нефокусирующие. Это затруднено, поскольку в них могут быть применены различные методы фокусировки, такие как использование кривой формы, специальных отражателей, решеток с электронным управлением фазой или задержками, линз Френеля, экранов и пр. как отдельно, так и в комбинациях. В связи с этим общее определение фокусирующего преобразователя должно быть основано не на его конструкции, а на характеристиках излучаемого им поля. Если фокусирующий источник будет определен в параметрах излучаемого им поля давления, то его будет относительно легко измерить с помощью гидрофона.

Различают также ультразвуковые преобразователи с известной конструкций и те. информации о конструктивных особенностях которых недостаточна. Для первых преобразователей из теоретических

2

ГОСТ РМЭК 61828—2012

предположений об их геометрическом фокусном расстоянии могут быть определены или смоделированы параметры фокусировки. Информацию о преобразователях второй категории, относящихся, по сути, к «черным ящикам», получают только из результатов измерений параметров излучаемого ими поля.

В общем случае параметры фокусировки определяют по результатам измерений, процедура выполнения которых изложена в разделе 6. Рассмотренные в разделе 6 методы измерений относятся к случаю, когда преобразователь излучает в известную среду распространения и при заданных условиях возбуждения В связи с тем. что сведения о конструкции преобразователя недостаточны, а полномасштабное исследование поля ограничено, требуется ввести определения параметров фокусировки. показанных на рисунке 2. Эти определения приведены в разделе 4. а пояснения к их применению рассмотрены в 3.1.5.

3.1.3    Фокусировка и ширина пучка

Ранее измерения характеристик пучка с помощью гидрофонов проводили в районе осевого пика акустического давления. Например, глубину зондирования определяли по спаданию интенсивности или на ближней, или на дальней сторонах пика интенсивности по оси пучка. Для пучков с осевой симметрией этот осевой пик может быть соотнесен с геометрическим фокусным расстоянием. Для типовых прямоугольных решеток электронная фокусировка в азимутальной плоскости и физическая линза в перпендикулярной к ней плоскости могут дать пики давления в различных точках вдоль оси пучка. Каждый из этих пиков может быть найден по результатам измерений ширины пучка, выполненных в соответствующих ортогональных плоскостях. Поэтому дополнительные определения основаны на значениях ширины пучка в обусловленных плоскостях, содержащих ось пучка. — продольных плоскостях (см. рисунок 7). Определения фокусировки должны также различать естественную и намеренно созданную фокусировку.

3.1.4    Новые определения параметров фокусировки

В настоящем стандарте введены новые параметры фокусировки и уточнены определения уже существующих параметров. Например, термины аближнее поле» и «дальнее поле» часто необоснованно применяют для фокусирующих преобразователей, хотя в действительности они определены только для нефокусирующих преобразователей. Для фокусирующих преобразователей применимы определения ближней зоны Френеля, дальней зоны Френеля и фокальной зоны Фраунгофера. Эти определения, более детально рассмотренные в 3.3 и обоснованные в приложении А. проиллюстрированы на рисунке ЗЬ и применимы только для преобразователей с круглой апертурой и хорошей фокусировкой. показанных на рисунке 4. Необходимы и другие понятия, чтобы устранить какие-то неопределенности в применении преобразователей, например, уточнить определение фокусировки в какой-либо конкретной плоскости.

В настоящем стандарте используют следующие определения, касающиеся фокусирующего преобразователя:

Для ультразвуковых преобразователей известных конструкций (см. рисунок 5) фокусирующий преобразователь — это электроакустическое устройство, излучающее пучок, ширина которого (по уровню спадания до минус 6 дБ) на заданном расстоянии (меньшем половины переходного интервала от апертуры преобразователя) в продольной плоскости меньше половины ширины апертуры преобразователя в этой плоскости. При измерениях ультразвуковых преобразователей неизвестной геометрии (см. рисунок 2) или при отсутствии непосредственного доступа к ультразвуковому преобразователю (если он встроен в какое-либо устройство) более приемлемо определение, основанное на результатах измерений. В этом случае фокусирующий преобразователь определяют как электроакустическое устройство, излучающее пучок, ширина которого (по уровню спадания до минус 6 дБ) на заданном расстоянии (меньшем половины переходного интервала от апертуры преобразователя) в продольной плоскости меньше половины ширины апертуры преобразователя (по уровню спадания до минус 20 дБ в этой же плоскости), измеренной как можно ближе к преобразователю.

Для преобразователей в виде решеток с прямоугольной геометрией продольной плоскостью будет плоскость xz или уг, включающая в себя ось z как ось пучка. Нефокусирующими преобразователями считают те. которые не удовлетворяют указанным выше условиям.

3.1.5    Применения определений термина «фокусировка»

В 3.1.4 даны два определения фокусировки, применимые в двух случаях:

а) для преобразователей известной конструкции: это определение требуется для их описания, моделирования и конструирования;

3

Ь) второе определение применимо для измерений характеристик фокусировки реальных преобразователей неизвестной конструкции или при несовершенстве их исполнения.

Первое определение не используют для реальных измерений. В соответствии со вторым определением по методикам, рассмотренным в разделе 6. устанавливают, относится ли преобразователь неизвестной конструкции к фокусирующим преобразователям. Знания о конструкции преобразователя (в соответствии с первым определением) могут быть применимы только при планировании измерений. Если результаты измерений соответствуют критериям второго определения, то преобразователь считают фокусирующим независимо от того, была ли его фокусировка предусмотрена конструкцией или нет.

3.1.6 Существующие определения для терапевтических преобразователей (лечебных головок)

Определение фокусировки, принятое в настоящем стандарте, не соответствует относящимся к параметрам ультразвукового пучка терминам «расходящийся», «коллимированный» или «сходящийся», используемыми в МЭК 61689. Определение типа пучка основано на рассмотрении энергии и площади ее распределения, важных для преобразователей для ультразвуковой физиотерапии. Определение фокусировки, данное в настоящем стандарте, основано на другом параметре: ширине пучка на уровне минус 6 дБ. Это определение применимо для идентификации существования и нахождения поля наивысшей концентрации. Положения настоящего стандарта к преобразователям для физиотерапии допускается применять лишь в том случае, если под фокусировкой понимают «горячие точки» таких преобразователей с высоким отношением неоднородности пучка.

3.2 Требования к системе и методам измерений

В 3.1 было указано, что излучающее устройство следует рассматривать как одно целое, потому что фокусирующий преобразователь не может быть определен по характеристикам отдельных его элементов. Параметры фокусировки медицинских ультразвуковых систем измеряют для какой-либо выбранной линии сканирования при заданных условиях электрического возбуждения датчика и в определенной среде распространения.

3.2.1    Волновые формы акустического давления

В связи с тем. что поле, излучаемое ультразвуковым преобразователем, характеризуется широким разнообразием волновых форм акустического давления, должны быть обеспечены измерения широкополосных и узкополосных импульсов, сигналов непрерывной волны и даже сигналов, волновая форма которых искажена из-за нелинейности распространения. С этой целью в настоящем стандарте используют один основной параметр измеряемого поля — интеграл квадратов давления в импульсе (см. пункт 3.33 в МЭК 61102). Для волновых форм определенного типа в условиях линейного распространения интеграл квадратов давления в импульсе может быть отнесен к более привычным терминам акустического давления. Например, для линейных сигналов непрерывной волны интеграл квадратов давления в импульсе, деленный на период, представляют как среднеквадратическое акустическое давление в квадрате. В других случаях, связанных с отношениями этих интегралов, такие отношения могут быть выражены как отношения квадратов эквивалентных давлений, и тогда отношения квадратных корней интегралов квадратов давления в импульсе считают аналогами отношений эквивалентных давлений.

3.2.2    Излучаемые поля

Поле, излучаемое ультразвуковым преобразователем, зависит от его ширины полосы, а также типа используемого возбуждения Для моделирования ультразвукового пучка часто используют непрерывно-волновое возбуждение, как это рассмотрено в приложении А. При моделировании импульсного возбуждения ультразвукового преобразователя необходимо учитывать волновую форму, отклик элемента ультразвукового преобразователя на импульс, а также граничные условия. В связи с тем. что ширина полосы импульса акустического давления, излучаемого элементом, увеличивается, то импульсное поле становится более гладким по сравнению с полем непрерывной волны.

Излучаемое поле зависит не только от волновой формы электрического возбуждения и среды распространения, но и от амплитуды на входе преобразователя. Это связано с нелинейностью распространения, часто наблюдаемой в рассматриваемых ультразвуковых полях. Этот эффект определяют параметром нелинейности распространения (см. 3.25 МЭК 61102) . в соответствии с которым распространение допускается рассматривать как линейное, если этот параметр менее 0.2.

ГОСТ Р МЭК 61828-2012

3.3 Общее описание фокусируемых полей

Новые термины для описания фокусируемого поля, излучаемого ультразвуковым преобразователем известной конструкции, приведены в 4.2. На рисунке 1 показаны первичные геометрические соотношения, используемые при их определениях. Основополагающая информация об этих определениях содержится в приложении А.

Указанные в 4.2 определения измеряемой фокусировки могут быть использованы также для описания сфокусированного акустического поля неизвестного источника по результатам измерений. В этом случае плоскость измерений в качестве плоскости апертуры источника выбирают возможно ближе к излучателю. Для определения характеристик эффективной фокусировки поля используют понятие эквивалентной акустической апертуры как апертуры источника в этой плоскости. Для определения параметров фокусировки ультразвукового преобразователя известной конструкции его рассматривают как устройство с обусловленным набором конструктивных особенностей, компенсированного расстояния и среды распространения. При этих измерениях требования к линейности поля желательны, но не обязательны, необходимо лишь указать параметр нелинейности среды распространения. На рисунке 2 показаны некоторые определения, требуемые для этих измерений.

3.3.1 Общее описание поля преобразователей известной конструкции

Из рассмотрения полей, излучаемых фокусирующими преобразователями известной конструкции. могут быть найдены общие характеристики сфокусированного поля. По сравнению с геометрической оптикой ультразвуковая фокусировка описывается не столь однозначно из-за возможной дифракции в ультразвуковом пучке, связанной с размерами преобразователя, соизмеримого с длиной волны. Естественная фокусировка пучка сочетается с фокусировкой в линзе или другом фокусирующем устройстве. В результате комбинации этих фокусировок местоположение наименьшей ширины пучка на уровне минус 6 дБ в общем случае не совпадает с геометрическим фокусом фокусирующего устройства и находится от преобразователя приблизительно на расстоянии

Zm._n=-^£^.    О)

где Zt — переходный интервал, фокусное расстояние при естественной фокусировке;

F — геометрическое фокусное расстояние (поясненное в приложении А).

Выражение (1) показывает, что расстояние до положения минимальной ширины пучка не может превышать переходного интервала, даже если геометрическое фокусное расстояние больше этого интервала.

Между характеристиками сфокусированных и несфокусированных полей существует приблизительное соотношение. Профили пучка в продольной плоскости на осевом расстоянии z в фокусированном поле совпадают по форме с профилем пучка в несфокусированном поле на эквивалентном расстоянии z_c [см. приложение А для аппроксимаций, используемых при выводе выражения (A.8)J.

Из выражения (2) видно, что хорошей аппроксимацией поля фокусирующего преобразователя (в продольной плоскости) будут все формы профиля пучка нефокусирующего преобразователя того же самого размера в ближнем и дальнем полях на расстоянии между ультразвуковым преобразователем и его геометрическим фокусом. В точке геометрического фокуса эквивалентное расстояние становится бесконечным и выражение (2) в ней не работает, поскольку форма профиля пучка становится такой же. которую получают в дальнем поле нефокусирующего преобразователя тех же самых размеров. Изменение поля фокусирующего преобразователя ускоряется в соответствии с выражением (2) по сравнению с полем нефокусирующего преобразователя, и ширина пучка становится меньше, чем у нефокусирующего преобразователя, на расстояниях, приближающихся к геометрическому фокусному.

В некотором отношении это согласуется и с определением переходного интервала как расстояния. отделяющего ближнее и дальнее поля нефокусирующего преобразователя; этот участок может

5

быть найден при подобном представлении сфокусированного поля. Сфокусированное поле может быть разделено на три участка: ближняя зона Френеля, фокальная зона Фраунгофера и дальняя зона Френеля, как это показано на рисунке ЗЬ. Соответствующие расстояния между этими зонами определяют как ближний переходный интервал Zntd

(3)

и дальний переходный интервал Zftd

1    1    1

^ZFTD    ^ZT    ^F

Более подробная информация об этих интервалах содержится в приложении А.

3.3.2 Плоскость сканирования и управление пучками

Предусмотрены не только фокусировка пучков, но и изменение их направления. Это направление соответствует линии сканирования и оси пучка для какой-либо заданной группы элементов ультразвукового преобразователя. Плоскость (или поверхность) сканирования — это плоскость (или поверхность). содержащая все линии ультразвукового сканирования. Плоскость сканирования называют также азимутальной плоскостью В большинстве случаев толщинная плоскость ортогональна азимутальной плоскости и содержит центральную линию сканирования, соответствующую направлению неотклоненного пучка.

Структура линий сканирования зависит от формата изображения, геометрии ультразвукового преобразователя и способа его возбуждения. Ниже рассмотрены некоторые примеры сканирования: секторное (угловое), линейное (сдвиговое) и двухмерное.

Секторное (угловое) сканирование выполняют с помощью механического качания одиночного преобразователя в арке или изменением электронного возбуждения группы элементов ультразвукового преобразователя, вызывающим угловые отклонения пучка. Результирующая структура линий сканирования имеет веерообразный вид. дающий секторный формат изображения.

Неуправляемый пучок направлен в сторону излучения без какого-либо отклонения. Направление этого пучка соответствует центральной линии сканирования секторного сканирования. Как правило. для симметричного ультразвукового преобразователя неуправляемый пучок может быть выбран вблизи оси или плоскости симметрии ультразвукового преобразователя.

Линейное сканирование осуществляют последовательным возбуждением активных элементов или групп элементов ультразвукового преобразователя вдоль поверхности электронной решетки (или механическим перемещением одиночного преобразователя).

Если решетка элементов плоская и линейная, то группа параллельных линий сканирования образует прямоугольный формат изображения. При вогнутой форме линейной решетки последовательное возбуждение групп элементов ультразвукового преобразователя приводит к угловому разделению линий сканирования, что образует секторный формат изображения. В этом случае угловые отклонения пучка связаны с геометрией преобразователя, а не с каким-либо электронным управлением.

В большинстве случаев для отклонения и фокусировки пучка используют комбинацию этих методов. Для рассмотренных выше ситуаций механические линзы с фиксированным фокусным расстоянием применяют только для фокусировки в толщинной плоскости. Для двухмерных решеток плоскость сканирования не зависит напрямую от формы или геометрии решетки. В этом случае фокусировки в толщинной и азимутальной плоскостях одинаковы. Для управления и фокусировки пучка в каком-либо выбранном направлении относительно апертуры преобразователя могут быть одновременно задействованы диагональные сегменты решетки или все элементы решетки. В большинстве методов, применяемых для формирования трехмерного изображения, решетку перемещают через серию плоскостей, позволяющую получить изображаемый объем. В этом случае положение каждой плоскости сканирования является функцией времени и связано с соответствующей ортогональной толщинной плоскостью. Существует центральная линия сканирования в плоскости сканирования, а

6

ГОСТ РМЭК 61828—2012

центральную плоскость сканирования часто располагают вблизи оси или плоскости симметрии ультразвукового преобразователя.

4 Определения параметров фокусировки

4.1    Основные положения

Рассмотренные ниже определения относятся к трем основным категориям. Во-первых, это определения. непосредственно применимые для описания и моделирования фокусированных полей. Вторая группа определений относится к измерениям фокусированных полей. Некоторые из терминов второй группы относятся и к первой категории. В третью группу включены общеупотребительные термины, касающиеся фокусировки. Определения, используемые ранее, должны быть модифицированы или обусловлены специально, чтобы устранить неоднозначность при их применении. Перечисленные в 4.2 определения приведены не по группам, а в алфавитном порядке (при их обозначении на английском языке).

4.2    Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

4.2.1    волновая форма акустического импульса (acoustic pulse waveform): Зависимость от времени мгновенного акустического давления в какой-либо заданной точке акустического поля, рассматриваемая за период времени, достаточно большой, чтобы включить в себя всю существенную акустическую информацию об отдельном одиночном или заполненном импульсе или одном периоде непрерывной волны (см. МЭК 61102).

Примечание — В некоторых случаях, таких, например, как модулированный по амплитуде импульс, вся последовательность импульсов может быть образована в виде группы близко расположенных импульсов, отстоящих друг от друга по времени, много меньшем, чем период повторения всей последовательности

4.2.2    кольцеобразная [кольцевая] решетка (annular array): Какая-либо группа элементов ультразвукового преобразователя с излучающими элементами, расположенными в одной и той же плоскости или на криволинейной поверхности, состоящая из концентрических элементов с электрическим управлением фазой возбуждения для формирования акустического пучка.

4.2.3    апертурная разность акустического пути (aperture path difference) Д. м: Разность длин акустического пути от геометрического фокуса до края апертуры преобразователя и до точки пересечения оси пучка с плоскостью апертуры преобразователя в какой-либо заданной продольной плоскости для неотклоненного пучка (более подробно см. рисунок 6 и приложение А).

4.2.4    аподизация (apodization): Изменение амплитуды возбуждения по апертуре преобразователя.

4.2.5    среднеарифметическая частота акустического воздействия (arithmetic-me a n working frequency); f^. Гц: Арифметическое среднее частот fi и f₂, на которых амплитуда спектра акустического давления становится на 3 дБ ниже амплитуды пикового значения.

4.2.6    осевая разность акустического пути (axial field-point path difference) Д\ м: Разность длин акустического пути от какой-либо заданной точки на оси пучка до края апертуры преобразователя и от этой же точки до точки пересечения оси пучка с плоскостью апертуры преобразователя в той же самой продольной плоскости, для которой была определена апертурная разность акустического пути (более подробно см. рисунок 6).

4.2.7    азимутальная ось (azimuth axis): Ось пересечения азимутальной плоскости и плоскости апертуры источника (плоскости измерения) или плоскости апертуры преобразователя (воображаемой) (см. рисунок 7).

4.2.8    азимутальная плоскость (azimuth plane): Плоскость сканирования для сканирующего ультразвукового преобразователя или главная продольная плоскость для несканирующего ультразвукового преобразователя.

4.2.9    площадь пучка (beam area) А_й, м . Площадь в какой-либо заданной плоскости, перпендикулярной к оси пучка, содержащая все точки, для которых интеграл квадратов давления в импульсе больше какой-либо определенной части максимального значения интеграла квадратов давления в импульсе в этой плоскости. Если положение плоскости не указано, то она представляет собой плоскость, содержащую точку, соответствующую пространственному и временному пику акустического давления для всего акустического поля (см. МЭК 61102).

7