Разработка методов и средств метрологического обеспечения гидроакустических измерений в диапазоне частот от 0,5 до 15 МГц

• Автор: Еняков, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.11.15
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Менделеево
• Количество страниц: 208 с. : ил.

1. Актуальность исследования

2. Цель и задачи исследования

3. Объект исследования

4.Методологическая и теоретическая основа исследования

5. Научная новизна исследования

6. Практическая значимость исследования

7. Апробация результатов исследований

8. Положения, выносимые на защиту

9. Личное участие автора в работах, включенных в диссерта- 21 цию

10.0 соотношении докторской и кандидатской диссертаций

Глава 1. Состояние метрологического обеспечения гидроакустических измерений в диапазоне частот от 0,5 до 15 МГц и необходимость его развития
Глава 2. Разработка высокочастотных гидрофонов и установки
для их калибровки
1. Разработка высокочастотных гидрофонов 3
2. Разработка установки для градуировки (калибровки) высокочастотных гидрофонов
Глава 3. Разработка метода и средств измерения полной мощности ультразвукового пучка
Глава 4. Разработка государственного эталона единицы
мощности ультразвука в воде
Глава 5. Разработка методов и средств измерений в обеспечение испытаний медицинского ультразвукового оборудования различных типов
1. Параметры гидроакустического поля, используемого в медицинском ультразвуковом оборудовании, и соотношения между
ними
2. Разработка методов и средств измерения параметров гидроакустического выхода аппаратов для ультразвуковой терапии
3. Разработка методов и средств измерения параметров эффективности и безопасности аппаратов экстракорпоральной литот-

рипсии
4. Разработка методов и средств измерения параметров эффективности и безопасности портативных доплеровских датчиков сердцебиения плода
5. Разработка методов оценки безопасности медицинских приборов и систем ультразвуковой диагностики
6. Разработка методов и средств измерения функциональных характеристик медицинских приборов и систем ультразвуковой диагностики
Глава 6. Разработка нормативной и методической документации по метрологическому обеспечению гидроакустических измерений на частотах выше 1 МГц
1. Развитие нормативного обеспечения гидроакустических измерений в мегагерцовом диапазоне частот
2. Проблемы гармонизации и учет национальной специфики при разработке нормативных и рекомендательных документов в области гидроакустических измерений и медицинского ультразвука
3. Краткое содержание и особенности разработанных по результатам диссертационных исследований нормативных и методических документов
Основные результаты работы
Литература
Приложение. Разработанные измерители мощности ультразвукового излучения
1. Актуальность исследования
Началом становления гидроакустических измерений как самостоятельного раздела метрологии, по-видимому, следует считать период между двумя мировыми войнами, когда получили развитие количественные гидроакустические исследования, связанные, прежде всего, с созданием и совершенствованием гидролокационной и навигационной аппаратуры. С тех пор гидроакустические измерения получили широкое применение при решении разнообразных практических и научных задач, связанных с акустическими явлениями в жидкости. Теория и практика гидроакустических измерений наиболее полно подытожена в монографии Р.Дж.Боббера [1], которая стала настольной книгой гидроакусти ков-метрологов. Практически одновременно появились и книги отечественных авторов [2, 3], свидетельствующие о системном подходе наших метрологов к вопросам, связанным с гидроакустическими измерениями. В ведущих метрологических институтах страны (ВНИИМ имени Д.И. Менделеева, а затем во ВНИИФТРИ) стала развиваться метрологическая база в области гидроакустики. Разработки оригинальных методов калибровки* гидрофонов, выполненные А.Н. Голенковым с сотрудниками [4, 5], получили международное признание и включены в перечень методов, рекомендованных Международной электротехнической комиссией в качестве стандартных [6]. Они явились основой для создания во ВНИИФТРИ первых национальных эталонов единицы звукового давления в водной среде (1974 - 77 г.г.) [7, 8]. В 1991 г. был утвержден эталон 2-го поколения ТЭТ 55-91, воспроизводящий размер единицы звукового давления в воде в диапазоне частот от 0,01 Гц до 1 МГц [9]. В настоящее время заканчивается разработка национального эталона 3-его поколения с более высокими точностными характеристиками, но работающего, однако, в том же частотном диапазоне.
* До 1993 г. термины «калибровка» и «градуировка» часто имели одинаковое значение (экспериментальное определение градуировочной характеристики СИ).

или расходящегося), т.е. в поле плоского излучателя поршневого типа на частотах, при которых длина звуковой волны существенно меньше размеров (например, диаметра) излучателя.
Возможны несколько способов сканирования в плоскости, перпендикулярной оси ультразвукового пучка. Наиболее исчерпывающую измерительную информацию, учитывающую структурные особенности пространственного распределения интенсивности в поперечном сечении пучка (асимметрию относительно оси пучка, наличие побочных максимумов и пр.), дает двухмерное растровое сканирование, при котором гидрофон перемещают (последовательно от одной строки к другой) по условной прямоугольной сетке с ячейками одинаковых размеров - точками измерения напряжения. В этом случае измерительная информация (интеграл квадратов напряжений с гидрофона) Я и2 бх бу представляется в виде [90]
М N
Я и2 бх бу = ЕI [1/(1, хт, уп)]2 Ах Ау, (8)
т=1 п=Г

М и N - число точек отсчета в направлениях х и у соответственно (количество точек в строке и количество строк - в терминах растрового сканирования);
1 - расстояние от излучателя до плоскости сканирования;
Ах и Ау - размеры шага перемещения в направлениях х и у соответственно.
Если ультразвуковой пучок симметричен относительно своей оси, то растровое сканирование можно заменить одним линейным, перемещая гидрофон только по диаметру поперечного сечения ультразвукового пучка, существенно снизив тем самым трудоемкость операции сканирования. Измерительная информация в этом случае представляется как [90]
Я и2 бх бу — 71 {2 [и(1, г)]2 г Дг + [И(1, э)]2 ((Дг/2) - я)2}. (9)