ФОКУСИРОВКА ЗВУКА

Создание сходящихся волновых фронтов сферич. или цилиндрич. формы. Ф. з. основана на тех же физ. принципах, что и фокусировка световых волн: активная фокусирующая система — концентратор акустический — 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 фокус 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 r0=b(lf/R), где R»fwm— радиус зрачка фронта, wm— угол раскрытия фронта, т. е. угол между акустич. осью фронта и его краем, а (3=0,61 для сферич. и b=0,5 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 коэфф. прохождения и коэфф. поглощения в этих фокусирующих устройствах и окружающей их среде.

При Ф. з. осуществляется усиление звукового давления р, колебательной скорости частиц v и интенсивности звука I. Соответствующие коэфф. усиления Кр, Kv, КI 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 K(c)p=(f/l)sin(wm/2), для цилиндрич. К(ц)p=?(f/l•2wm). В обоих случаях KI=KpKv»K2p.

Ф. з. используется в устройствах для получения звукового изображения в звуковизорах, микроскопе акустическом, системах голографии акустической и т. п., в устройствах для формирования заданной диаграммы направленности электроакустических преобразователей, напр. в гидро- и рыболокаторах, в системах сканирования УЗ луча в приборах мед. диагностики и т. п.; в устройствах для концентрации УЗ энергии при использовании её в технологич. процессах в УЗ хирургии и т. п.