关于声辐射计介绍

[拼音]：shengfusheji

[外文]：acoustical radiometer

由测量声辐射能引起的稳恒的声辐射压力以确定声功率的仪器。此方法用来测量较高频率（一般在 50KHz以上）的超声声源的总声功率不仅是很有效的，且被认为是一种精密的测量方法。1963年国际电工委员会(IEC)采用此法作为校准超声治疗设备（见超声学）的标准方法。

声辐射计的测量原理是：在自由声场中，当一束平面声波垂直入射到一尺寸大于波长及声束横截面的平面靶上时，靶受到一个由声辐射压力引起的力F，若声波能量不能穿透靶，只能被靶反射或吸收，则力F等于靶前的声能密度k乘以声束的截面积S。在平面行波中，声功率W与声能密度k间的关系为W＝kSс，其中с为媒质中的声速。于是力F与声功率W有如下的关系：

F＝(1+r)kS＝(1+r)W/с，

式中r为靶的声能反射系数。对于全吸收的靶r=0，全反射的靶r=1。则声辐射计的灵敏度MW为

MW＝F/W＝(1+r)/с。

对于全反射靶，媒质为蒸馏水，水温为20°C，此时声速 с＝1483m/s，则灵敏度 MW＝1.35mN/ W（相当于0.138gf/W）。此灵敏度对于瓦级声功率，用一般的精密天平就能测量，其准确度不难达到5％；但对于毫瓦级其至更小的声功率的测量那就比较困难了，这不仅由于测力设备（如电子天平）的精度所限，还由于在测量过程中水的表面张力、空气中的尘埃、温度和气压的变化对水中靶的浮力的影响以及对流、振动等对测量的干扰都是与被测量的力是同一数量级的。目前测量毫瓦级声功率的准确度可达到5％，能测量的最小声功率为3.5μW，但此时测量误差为11％（标准偏差）。

图为一种实验室用典型的声辐射计的结构示意图。它主要由测量靶、测力天平和水槽三部分组成。