CN101639378A - 一种吸收靶及其应用方法和辐射压力测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种吸收靶及其应用方法和辐射压力测量系统。该吸收靶包括底板和刷毛，其中刷毛固定在底板上。本发明提供的吸收靶和辐射压力测量系统，采用刷毛作为吸声材料，反射系数小、不会产生热量，从而具有测量稳定、测量性能好的优点。

Description

一种吸收靶及其应用方法和辐射压力测量系统

技术领域

本发明涉及声功率测量技术，尤其涉及一种吸收靶及其应用方法和辐射压力测量系统。

背景技术

通常通过对声场的测量来评价声学换能器的性能。在国标GB/T19890-2005中对用于声场测量的系统进行了规范。

现有技术中对声场的测量主要有两种方式。一种方式是用水听器法，其测量声场中的声压波形及其空间分布，从而导出相应的声强和相关参数。由于水听器不能承受高功率，因此只能在小功率条件下进行使用，不能完全反映设备的实际工作情况。另外一种方式是采用辐射压力法测量声功率。辐射压力测量现在多采用吸声橡胶制成的吸收靶，在测量过程中，它的安装与位置有关系，在焦平面时通常会有一个很强的测量值，这与理论是不相符的，而到目前为止尚未有对于其形成原因的令人满意的解释。此外，由于吸声橡胶的声衰减作用会产生热量，损坏吸收靶，也会造成测量的不稳定、不准确。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种测量稳定、性能好的吸收靶。

本发明提供的吸收靶，包括底板和刷毛，刷毛固定在底板上。

其中，刷毛为尼龙纤维，底板由塑料、胶木、或金属构成。该金属可以是铝和不锈钢。

根据本发明的一个实施例，在底板上打有沉孔，通过沉孔将刷毛束固定于底板上。进一步，在刷毛与底板的连接处灌有硅胶层。

根据本发明的一个实施例，刷毛在底板上均匀紧密排列。

本发明还提供了将上述的吸收靶用作辐射压力测量中的吸收靶的应用。

本发明还提供了将上述的吸收靶用作声音屏蔽系统中的吸声装置的应用。

本发明还提供了一种辐射压力测量系统，包括上述的吸收靶；悬吊系统，用于固定吸收靶；和测力系统，用于测量吸收靶受到的辐射压力。

根据本发明的辐射压力测量系统的一个实施例，悬吊系统为连杆系统，测力系统为推拉力计。

本发明提供的吸收靶，采用刷毛作为吸声材料，反射系数小、不会产生热量，从而使得测量稳定、测量性能好。

进一步，底板采用塑料、胶木、或金属等材料、刷毛采用纤维材料，具有制作方便、材料容易获得、制作要求容易满足、不易损坏的优点。

进一步，刷毛在底板上均匀紧密排列，刷毛的长度不同，减小了反射系数和透射系数，从而提高了测试性能。

附图说明

图1为根据本发明的吸收靶的结构示意图；

图2为根据本发明的吸收靶的一个实施例的产品图示；

图3为根据本发明的辐射压力测量系统的一个实施例的结构示意图；

图4为根据本发明的一个辐射压力测量系统的产品图示。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。

辐射压力测量的原理是用吸收靶将声能量吸收，转化为压力，通过测量压力值，从而换算出声功率，进而可以计算出换能器的声转化效率。本发明的毛刷靶(吸收靶)的大量刷毛可以有效地吸收声能量，减少透射和反射，因此能够比较准确地反映声功率的大小。

图1为根据本发明的吸收靶的结构示意图。如图1所示，该吸收靶包括底板101和刷毛102，刷毛102固定在底板101上。

底板的作用包括固定刷毛，应该具有一定的厚度和硬度。本发明的吸收靶底板的材料可以为塑料、胶木、金属等。作为底板的金属可以使用铝、不锈钢等抗锈蚀的材料，能够适应吸收靶主要在水中使用的特点。铝的密度小，可以使靶的自重更轻，适合于精度更高的测量元件，且加工也较容易。刷毛的材料可以尼龙纤维，由于它有一定的硬度，更适合力的吸收和传递。

一种将纤维和底板的结合方法是：在底板上打沉孔，将各束纤维对折植入沉孔中，然后用结实的纤维勒紧。为保证毛刷靶的牢固，还也可以在刷毛与底边连接处灌一薄层硅胶。也可以直接用硅胶将刷毛固定在底板上。

刷毛在底板上的排列应当均匀，平衡性好，保证测量平面的稳定性。此外，刷毛应该尽量紧密排列，以减小超声波的反射。可以将底板上的纤维紧密排列到没有明显的间隙。

根据本发明的吸收靶的一个实施例，刷毛(例如纤维)的长度不同。刷毛的长短不均对测量的结果没有大的影响，但可以使吸收靶反射系数更小。

吸收靶常用于HIFU(高强度聚焦超声)换能器的测量。对于HIFU换能器的测量，吸收靶应该足够大，以吸收全部超声射束。下面的公式描述了圆形吸收靶的半径和换能器满足的位置关系：

${\mathrm{\θ}}_d=\arctan \left(\frac{b}{z_d}\right)\≥45$

其中，b为圆形吸收靶的半径，Z_d为靶的中心和换能器焦点之间的距离。测出的辐射力和声功率的对应关系为：

P(瓦)＝17.25F(克)(2)

图2为根据本发明的吸收靶的一个实施例的产品图示。

本发明的吸收靶，测量性能好、测量稳定，重复性好；使用不受位置限制，操作简便；并且具有制作方便、材料容易获得、制作要求容易满足、不易损坏的优点。此外，还具有反射系数小、透射系数小的优点，在对本发明的吸收靶的测试中，反射系数仅3.3％左右，小于国标要求的5％，而吸声橡胶靶的反射系数一般在7.1％～10％之间；在测试中几乎测量不到透射系数。

需要指出的是，本发明的吸收靶并不限于圆形，而是可以根据需要设计其形状，如长方形等。

图3为根据本发明的辐射压力测量系统的一个实施例的结构示意图。如图3所示，该辐射压力测量系统包括测力系统31、悬吊系统32和吸收靶33。其中，吸收靶33采用本发明的吸收靶。悬吊系统32用于固定吸收靶31；测力系统31用于测量吸收靶33受到的辐射压力。该测试系统可以用于声束向下的测试中。图4为根据本发明的一个辐射压力测量系统的产品图示，其中，悬吊系统是连杆系统，测力系统是推拉力计，通过连杆系统硬连接吸收靶和推拉力计，其中推拉力计的测量精度为0.001N。

根据本发明的辐射压力测量系统的另一个实施例，其中吸收靶、悬吊系统和测量系统的上下位置关系与图3所示的相反，吸收靶位于最上方，而测力系统位于最下方。测力系统可以是电子天平或者测力传感器。

本发明提供的吸收靶，也可以用作各种声音或噪音屏蔽系统中的吸声装置。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (9)

1.一种吸收靶，其特征在于，包括底板和刷毛，所述刷毛固定在所述底板上。

2.根据权利要求1所述的吸收靶，其特征在于，所述刷毛为尼龙纤维，所述底板由塑料、胶木、或金属构成。

3.根据权利要求1所述的吸收靶，其特征在于，所述底板上打有沉孔，通过所述沉孔将所述刷毛束固定于所述底板上，在所述刷毛与所述底板的连接处灌有硅胶层。

4.根据权利要求1所述的吸收靶，其特征在于，所述刷毛在所述底板上均匀紧密排列。

5.根据权利要求1所述的吸收靶，其特征在于，所述吸收靶的底板为圆形，所述吸收靶的半径b满足：

$\arctan \left(\frac{b}{z_d}\right)\≥45$

其中，z_d为吸收靶的中心到待测声学换能器的焦点的距离。

6、一种根据权利要求1至5中任意一项所述的吸收靶的应用方法，用作声音屏蔽系统中的吸声装置。

7.一种根据权利要求1至5中任意一项所述的吸收靶的应用方法，用作辐射压力测量系统中的吸收靶。

8.一种辐射压力测量系统，其特征在于，包括：如权利要求1至5中任意一项所述的吸收靶；悬吊系统，用于固定所述吸收靶；和测力系统，用于测量所述吸收靶受到的辐射压力。

9.根据权利要求8所述的辐射压力测量系统，其特征在于，所述悬吊系统为连杆系统，所述测力系统为推拉力计。

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