聲輻射計
正文
由測量聲輻射能引起的穩恆的聲輻射壓力以確定聲功率的儀器。此方法用來測量較高頻率（一般在 50KHz以上）的超聲聲源的總聲功率不僅是很有效的，且被認為是一種精密的測量方法。1963年國際電工委員會(IEC)採用此法作為校準超聲治療設備（見超聲學）的標準方法。聲輻射計的測量原理是：在自由聲場中，當一束平面聲波垂直入射到一尺寸大于波長及聲束橫截面的平面靶上時，靶受到一個由聲輻射壓力引起的力F,若聲波能量不能穿透靶，只能被靶反射或吸收,則力F等於靶前的聲能密度k乘以聲束的截面積S。在平面行波中，聲功率W與聲能密度k間的關係為W＝kSс，其中с為媒質中的聲速。於是力F與聲功率W有如下的關係：
F＝(1+r)kS＝(1+r)W/с,
式中r為靶的聲能反射係數。對於全吸收的靶r=0，全反射的靶r=1。則聲輻射計的靈敏度MW為
MW＝F/W＝(1+r)/с。
對於全反射靶，媒質為蒸餾水，水溫為20°C，此時聲速 с＝1483m/s，則靈敏度 MW＝1.35mN/ W（相當於0.138gf/W）。此靈敏度對於瓦級聲功率,用一般的精密天平就能測量,其準確度不難達到5％；但對於毫瓦級其至更小的聲功率的測量那就比較困難了，這不僅由於測力設備（如電子天平）的精度所限，還由於在測量過程中水的表面張力、空氣中的塵埃、溫度和氣壓的變化對水中靶的浮力的影響以及對流、振動等對測量的干擾都是與被測量的力是同一數量級的。目前測量毫瓦級聲功率的準確度可達到5％,能測量的最小聲功率為3.5μW,但此時測量誤差為11％（標準偏差）。圖為一種實驗室用典型的聲輻射計的結構示意圖。它主要由測量靶、測力天平和水槽三部分組成。
聲輻射計