Большая Советская Энциклопедия (ФО)

Фокусировка звука

Фокусиро'вка зву'ка, преобразование плоских или расходящихся сферических или цилиндрических акустических волн в сходящиеся. Так же как для оптических и радиоволн, Ф. з. осуществляется методами отражения или преломления. Естественная Ф. з. наблюдается, например, в пещерах со сводчатым потолком. Частичная Ф. з. наблюдается в подводном звуковом канале в морях и океанах. В процессе Ф. з. происходит концентрация энергии звуковых волн, которая достигает максимальной величины в фокусе, совпадающем обычно с радиусом кривизны сходящегося волнового фронта. Для Ф. з. пользуются фокусирующими системами, которые подразделяются на активные и пассивные. Первые представляют собой вогнутый излучатель, непосредственно создающий сходящийся волновой фронт (например, концентраторы акустические ), тогда как вторые изменяют акустическую длину пути kL (где k – волновое число, L – геометрическая длина пути) таким образом, что преобразуют плоский или расходящийся волновой фронт в сходящийся (например, акустические линзы ). Основными характеристиками качества Ф. з. являются форма и размеры фокальной области и т. н. коэффициент усиления по звуковому давлению, представляющий собой отношение звукового давления в центре (или на оси) фокальной области к давлению на входе системы. Для простейшего случая осесимметричного круглого пучка, сходящегося под малым углом, основная энергия оказывается сосредоточенной внутри т. н. фокального пятна, представляющего собой в данном случае окружность радиусом r₀ = 0,61lF/R , а коэффициент усиления, без учёта потерь, равен К = pR ² /lF, где l – длина волны, F – фокусное расстояние, R – радиус зрачка фокусирующей системы.

Ф. з. используется для получения звукового изображения в звуковизорах, в ультразвуковом микроскопе, в системах звуковой голографии и т.п.; для формирования заданной характеристики направленности акустических излучателей и приёмников; в системах сканирования ультразвукового луча в приборах медицинской диагностики и т.п.; для концентрации ультразвуковой энергии с целью её использования в технологических процессах, в ультразвуковой хирургии и т.п.

Лит.: Матаушек И., Ультразвуковая техники, пер. с нем., М., 1962; Розенберг Л. Д., Звуковые фокусирующие системы, М. – Л., 1949; его же, Фокусирующие излучатели ультразвука, в кн.: Источники мощного ультразвука, М., 1967 (Физика и техника мощного ультразвука, [кн. 1]).