GB／T 7966-2022标准规范下载简介

GB／T 7966-2022 声学 超声功率测量 辐射力天平法及其要求.pdf简介：

GB/T 7966-2022 是*国国家标准，全称为《声学 超声功率测量 辐射力天平法及其要求》。这个标准主要规定了如何使用辐射力天平法来测量超声波的功率，这是一种常见的声学测试方法，尤其适用于测量超声波在空气或其他介质*的能量传输。

辐射力天平法的基本原理是基于声波的辐射力与其功率成正比的特性。通过测量超声波在特定介质*的辐射力，可以计算出其对应的功率。这种方法通常用于测量声波的输出功率，例如超声清洗设备、超声探伤仪等设备的功率。

标准*详细规定了测量设备的要求、测量方法、数据处理和结果报告的步骤，以及测量误差和精度的要求。它对于保证超声波设备的功率测量准确性和一致性，以及进行相关声学研究和产品质量控制有着重要的指导意义。

需要注意的是，实际操作时需要严格按照标准进行，以确保测量结果的可靠性。

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点对超声波束垂直向上的高灵敏度精密天平时尤其重要[18,19]（图F.1)。在高谐振超声换能器的测量 *，消除由附加耦合膜引起的阻抗变化是相当重要的。

GB/T7966—2022/IEC61161:2013

参考文献L20」*给出了采用耦合膜时便于测量的装置的详细技术说明。只要防冲流膜能够按 为要求适当地安装并且它的传输系数被单独确定，则该装置就能很好地完成大多数宽带换能器的 创量。

SY／T 0603-2019 玻璃纤维增强塑料储罐技术规范利用已知质量的小码进行校准以检查天平本身。利用参考超声换能器进行校准以检查包含 内的整个测量系统。

A.6.1靶的横向位置

百圆罐形反射靶在超声波束作用下 的现象，这一点需给予特别注意。靶可能移动 到声强较低的区域，作用于靶上波束的人射角度也可能发生改变。

A.6.2换能器与靶的距离

在声传播路径上超声吸收会引起声冲流，鉴于这一事实，超声换能器表面与靶或膜（若使用)与靶之 间的距离宜尽可能小。 注：最小距离可能会受换能器或靶的形状或方向限制，或者会受考温升或声反射等影响因素时引入的限制。 务必将吸收靶尽可能地靠近超声换能器安放，以避免任何*及发散声场结构的问题。 对于凹形圆锥反射靶，应避免反射波对超声换能器产生任何作用。因此，这类靶应放置在能够避免 这种影响的距离之外[21]，这个最小的距离取决于每个换能器和靶的具体情况，因此需要单独评估。 另一方面，凸形反射靶的顶部可以与超声换能器的表面相接触布置，但是这并不意味着靶覆盖超声 换能器辐射的整个半空间。即使（在发散场结构的情况下）几乎整个声场都到达了凸形圆锥，这种情况 还是可能会在入射角不同于平面波公式假设的条件下发生，并可能导致实际辐射力的减少。如果对所 讨论的超声换能器的声场是否充分准直有任何怀疑（这种情况主要在低ka值时出现，也意味着在低频 或小直径超声换能器时出现），则应改变换能器与靶之间的距离并进行重复测量。如果辐射力随距离增 加而减少超过了因超声衰减而引起的减少，表明靶的尺寸或靶的类型不合适。 用吸收靶进行大功率测量时，换能器与靶之间的距离不宜太小。因被吸收的超声会使吸收靶生热，

为了避免空化，规定输出功率超过1W时使用除气水。在输出功率更小时，精密测量最好也使用 除气水。但在许多情况下，如果能小心防止换能器或靶表面产生气泡，也可选用未经除气的蒸馏水。 注1：水*溶氧量随时间增加，见附录D和IEC/TR62781。增加的速度与水槽的尺寸及对水的扰动有关。 注2：IEC/TR62781*介绍了利用添加剂抑制空化的方法。 注3：如果所用的水*含气量已达饱和，测量过程*水温升高将产生气泡。这是因为气体溶解度随着温度的升高而 降低。

放人水槽后，擦去超声换能器表面、靶及膜（若使用的话）表面的气泡（注意不要损坏表面）。测 前，将上述部件浸泡在除气水*，有助于改善与水的接触。某些材料可能需要浸泡几个小时以达到 接触。 注：将吸收靶与水一起除气，可以防止吸声材料可能的浸润不佳。前提是材料在真空*不会被损坏

放人水槽后，擦去超声换能器表面、靶及膜（若使用的话）表面的气泡（注意不要损坏表面）。测量 前，将上述部件浸泡在除气水*，有助于改善与水的接触。某些材料可能需要浸泡几个小时以达到充 接触。 注：将吸收靶与水一起除气，可以防止吸声材料可能的浸润不佳。前提是材料在真空*不会被损坏

GB/T7966—2022/IEC61161.2013

尽可能地密闭测量水槽以减少由于液体表面蒸发而带来的冷却效应而导致的测量液体的热对流。 如图F.4所示的测量装置，将测量水槽密闭起来是很难或几乎不可能的，因而需要对因液体表面蒸 发而导致的天平读数漂移进行修正。 应该对所用测量液体（水）的温度进行测定。因为计算功率时所用的水*声速值取决于水的温度 见A.7.10)。 注：在天平读数*很容易观察到环境振动及空气流动的影响。

对于反射靶，热漂移在某些情况下对测量结果可能产生影响，虽然程度不会很大。 图F.4所示的天平结构大大降低了靶浮力变化的影响。但即使如此，还是建议记录天平读 间的变化。

A.7.2包括悬吊靶的天平系统

本项要求将确保自动计人穿过水表面的悬吊丝的影响。 .7.3天平系统的线性度和分辨力

A.7.4超声换能器开启瞬间的推算

严格说来，需要知道从靶发散到各个方向上的无用声波携带的动量，以评估靶的缺陷对辐射力天平 测量准确度的影响。因为实际上无法得知，下面所述的简化平面波近似足以满足要求。在平面波假设 *，超声辐射压等于总的声能密度。透过吸收靶向前传播的声波[例如图F.1a)所示的装置导致辐射 力的减少，减少幅度由透过的能量密度决定，即由靶后面存在的能量密度决定。利用该靶作为障碍物， 并在原来的靶后面立即放置另一附加靶，测得相应的辐射力，便可得出靶对辐射力减小的影响幅度。需 特别注意，在如图F.1a)所示的测量装置*，透射波在水表面的反射使得辐射力测量值双倍减少。 吸收靶产生的反射波或背向散射波导致辐射力增大，该增量取决于反射波的能量密度。对平面吸 收靶，该影响可以通过对理想反射体的脉冲回波信号的对比评估。但是，对具有表面结构的靶，这种测 量所确定的仅是空间相*的分量，并不表示反射的总能量。在这种情况下，反射能量的评估可以在反射 声场*利用水听器扫描和对声压平方的积分获得。除此之外还可以利用吸收靶特性的其他信息给出反 射能力的上限值（即一个等效平面靶的反射率）。靶的反射作用除增大测得的辐射力之外，还会反作用 于超声换能器，改变其输出特性8，将靶略微倾斜或使用更好的靶可以减小这种**效应。如果发生* *，将引起辐射力的振荡，改变频率或改变靶与超声换能器之间的距离可以观察到这种振荡[8]。任何残 余王*引起的不确定度可由振荡幅度予以评估。

注：吸收靶的反射或背向散射特性可能与人射角度有关，这在斜波束（扫描）情况下尤为重要。可使用一个准直性 良好的换能器检查人射角，具体方法为，将换能器与测力装置放在一条直线上，之后使吸收靶（而不是换能器和 天平)倾斜。为保证靶能够完全接收全部波束，即使在倾斜位置倾斜角度也不能太高。对理想吸收靶，结果与 倾角无关。 对反射靶的情况，前面对传输声波及其影响的讨论同样有效。然而，反射波可能同时来自靶和侧向 吸声材料[参照图F.1b)、图F.2和图F.6]，因而需要更周到的考虑。 总之，准确度最可靠的评估可以借助不同类型靶的比对测量实现。靶的声学特性随频率变化而显 著变化，因此任何不确定度的评估都应针对每一感兴趣的频率单独进行。在频率低于2MHz时，很难 设计出声学性能良好的靶。 为了减少相*反射波的影响，建议进行两次测量然后取平均值，两次测量时靶的位置间隔为传声液 体（水）*声波波长的1/4

A.7.6反射靶的几何尺寸

正如B.2所讨论的，锥形反射靶的圆锥角会影响测量结果。具体而言，标称角度为45°的凸圆 射靶的圆锥半角在45°士1°范围内，产生的功率不确定度为3.5%。标称角度为63°的凹圆锥形反 为圆锥半角在63°士1°范围内（就是说6=27°，符号定义见B.2），产生的声功率测量不确定度为1.8） 注：附录E给出了在发散声场的情况下，靶尺寸所产生影响的其他资料

A.7.7反射靶测量情况下的侧向吸声体

在图F.1b)、图F.2、图F.5b)和图F.6所示的装置*，侧向吸声材料的缺陷将使反射波返回至靶表 面，导致测得的辐射力数值增大。反射波能量密度与所处非相*的状况有关，此外，还可能出现**效 应（见A.7.5）。

如果超声换能器和测力装置之间是对**线的，但靶的角度不正确，便要考虑靶未对准的影响。 按照B.2*所给出的公式，作用于全吸收靶上的辐射力对靶的倾斜是不敏感的，但在反射靶的情况 下，测量结果取决于靶的正确朝向。例如，对于45°的平面反射靶，其角度的不确定度为士1°时，将带来 3.5%的声功率测量不确定度。圆锥形反射靶的偏心度所产生的影响不能以通用公式的形式给出，但一 情况下，影响比平面反射靶要小得多，尤其当靶与波束*心对*时。对于与45°锥形反射靶对*的圆 柱对称波束，其角度未对*的灵敏度将会进一步地降低。 凹形圆锥反射靶的优点是能够随悬吊

.7.9超声换能器未对准

若靶和力测量装置相互之间是*线的，但超声换能器定向或位置不正确，此时需考超声换能器未 对*对测量结果不确定度的影响。 在使用足够大尺寸的全吸收靶时，表观辐射力与未对准偏差角的余弦成正比。使用45°凸锥形反 射靶时，若假定有士3mm位置偏差及士3°的角度偏离误差[22]，这种偏差用肉眼对*是可能的，则最大 可能产生3%的测量不确定度。 如果进行重复测量并在每次测量前将换能器从测量系统*移开后重新安装，不确定度评估需包括 对超声换能器未对准带来的随机误差的检查。另外，也可能存在换能器未对准的系统性误差。

由于水*的声速取决于水温L23，1C的温度测量不确定度将导致0.2%的声功率测量不确定度。

GB/T 7966—2022/IEC 61161:2013

当测量声功率大于1W时，可能引起明显的温升，应考虑实际温升的影响

A.7.11超声衰减和声冲流

A.7.13有限的靶尺寸

A.5.3*，给出了基于误差2%准则的最小靶尺寸的计算公式。如果实际靶的宽度比A.5.3规定 50%以上GB 50425-2019 纺织工业环境保护设施设计标准，则可以认为其引人的不确定度分量仅为1%或更低[14]。但是建议根据A.6.2检查靶 辐射力的影响，使衰减和声冲流的影响在可接受的范围内（见7.11）。 严格地讲，该公式适用于吸收靶。在A.5.3和附录E*给出了用于凸圆锥形反射靶的限制条件。

A.7.14平面波假设

如果声场具有发散或者聚焦特性，则B.2*的平面波公式就不再严格有效。B.5和B.6*给出了在 使用吸收靶时因偏离平面波声场计算公式产生的误差值的理论估算[29,30]，对发散声场*使用凸圆锥形 反射靶的讨论见E.2

DB22∕T 5032-2019 给水排水顶管工程技术标准A.7.15扫描的影响

由于环境振动、空气流动或温度变 可通过重复测量检查。理想情况 在不同的日期进行四组测量，且每组测 重复四次以上

A.7.17激励电压测量