Page 190 - 《应用声学》2024年第1期

186 2024 年 1 月

3.4 焦距对声场和温度场的影响 大声压达到 26.6 MPa 和 16.4 MPa，最高温度达到
◦
当换能器开口直径为 20 mm、激励声功率为 145 C和82 C。结果表明焦距增大时，声场和温度
◦
10 W、加热时间为 10 ms 时，分别在 11.2 mm 和 场值随之减小。
12 mm 两个焦距下评估焦距的改变对声场和温度 3.5 F数对声场和温度场的影响
场的影响。径向压力和温度分布如图 10 所示。表 6 在换能器曲率半径为 12 mm、激励声功率为
为−6 dB 焦域的尺寸。
10 W、加热时间为 10 ms 时，探究 F 数 (F 数表示换
30 能器曲率半径与开口直径之比) 对声场和温度场的
11.2 mm 影响。在这一步中，保持焦距不变，改变换能器开口
12.0 mm
直径。F 数为 0.6 和 0.652 时，沿径向的压力和温度
20 分布如图11所示。表7为不同F数下焦域尺寸。
ࣨϙ/MPa

10
15 0.652
0.600
0 10
-2 -1 0 1 2 ࣨϙ/MPa
य़Քᡰሏ/mm
(a) ܦԍय़ՔѬ࣋ 5
160
11.2 mm 0
140 12.0 mm -2 -1 0 1 2
य़Քᡰሏ/mm
120
ພए/C 100 100 (a) ܦԍय़ՔѬ࣋

80 0.652
0.600
60
80
40
-2 -1 0 1 2 ພए/C
य़Քᡰሏ/mm 60
(b) ພएय़ՔѬ࣋
图 10 不同焦距时焦点处声压和温度的径向分布 40
Fig. 10 Pressure and temperature distribution -2 -1 0 1 2
at radial (r) directions (mm) with different focal य़Քᡰሏ/mm
length (b) ພएय़ՔѬ࣋
图 11 不同 F 数时焦点处声压和温度的径向分布
表 6 不同焦距下焦域尺寸
Fig. 11 Pressure and temperature distribution at ra-
Table 6 Focal field size at different focal
dial (r) directions (mm) with different F number
lengths
表 7 不同 F 数下焦域尺寸
焦距/mm 焦长/mm 焦宽/mm 焦域面积/mm 2
Table7 Focal field size at different F number
11.2 0.53 0.2 0.083
12 0.638 0.2 0.100 F 数 焦长/mm 焦宽/mm 焦域面积/mm 2
0.652 0.825 0.2 0.13
由结果可知，随着焦距的增大，焦点声压减小，
0.6 0.638 0.2 0.100
焦域面积逐渐增大，单位面积声能减小，导致焦点
处的最高温度减小。在焦距为 11.2 mm 和 12 mm 由结果可知，F 数减小时，声压和温度分别从
时，焦长分别为 0.53 mm 和 0.638 mm。焦点处最 11.6 MPa 和 62.1 C 增加到 16.4 MPa 和 82 C。当
◦
◦