Bestimmung der effektiven Hydrophongröße für Frequenzen von 1 MHz bis 50 MHz nach neuer Norm IEC 62127-3:2022 (de)
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Abstract:
Der Einfluss der effektiven Größe der Empfangsfläche von Hydrophonen auf die Messung von Ultraschallfeldern hat in letzter Zeit verstärkt Aufmerksamkeit erfahren. Es wird erwartet, dass zukünftige Ausgaben der Mess- und Sicherheitsnormen diesen Aspekt zum Zweck der Harmonisierung stärker betrachten werden. Um die räumliche Mittelung bei Hydrophonmessungen numerisch kompensieren zu können, muss die individuelle Hydrophongröße bestimmt werden. Die kürzlich erschienene Norm IEC 62127-3 Ed.2 liefert diesbezüglich neue Vorgaben für die Messung und die Datenanalyse. Ein an der PTB bestehender Messaufbau wurde dementsprechend angepasst, erweitert und getestet. Eine Reihe von Hydrophonen unterschiedlicher Bauform (Membran-, Nadel- und Kapselhydrophone) wurde durch Messungen der Richtcharakteristik untersucht, wobei eine breitbandige Ultraschallimpulsanregung eingesetzt wurde. Dadurch kann die Auswertung und Ableitung der effektiven Empfängergröße für Frequenzen von 1 MHz bis 50 MHz mit hoher Frequenzauflösung erfolgen. Wo vorhanden, wurden die Ergebnisse mit älteren Daten des vormaligen Messplatzes verglichen, mit dem die Bestimmung bis maximal 20 MHz und nur bei einigen wenigen Frequenzpunkten möglich und zudem deutlich zeitaufwendiger war. Es zeigt sich, dass die normativen Änderungen, insbesondere auch die Festlegung des zu verwendenden Winkelbereichs der Richtcharakteristikdaten, zu einer besser harmonisierten Hydrophoncharakterisierung führen und damit die verbesserte Kompensation der räumlichen Mittelung bei Ultraschallabgabemessungen an medizinischen Geräten unterstützen sollte.