IEC 61161:2013
(Main)Ultrasonics - Power measurement - Radiation force balances and performance requirements
Ultrasonics - Power measurement - Radiation force balances and performance requirements
IEC 61161:2013 specifies a method of determining the total emitted acoustic power of ultrasonic transducers based on the use of a radiation force balance; establishes general principles for the use of radiation force balances in which an obstacle (target) intercepts the sound field to be measured; establishes limitations of the radiation force method related to cavitation and temperature rise; establishes quantitative limitations of the radiation force method in relation to diverging and focused beams; provides information on estimating the acoustic power for diverging and focused beams using the radiation force method; and provides information on assessment of overall measurement uncertainties. This International Standard is applicable to the measurement of ultrasonic power up to 1 W based on the use of a radiation force balance in the frequency range from 0,5 MHz to 25 MHz; the measurement of ultrasonic power up to 20 W based on the use of a radiation force balance in the frequency range 0,75 MHz to 5 MHz; the measurement of total ultrasonic power in well-collimated, diverging and focused ultrasonic fields; and to the use of radiation force balances of the gravimetric type or force feedback type. This third edition cancels and replaces the second edition published in 2006. It constitutes a technical revision. This edition includes the following significant technical changes with respect to the previous edition:
- whereas the second edition tacitly dealt with circular transducers only, the present edition as far as possible deals with both circular and rectangular transducers, including a number of symbols for rectangular transducers;
- attention is paid to focused cases and the influence of scanning has been added;
- the method of calibrating the radiation force balance now depends on whether the set-up is used as a primary or as secondary measurement tool;
- and Annex B (basic formulae) has been updated and in Annex C the buoyancy change method is mentioned (see also future IEC 62555).
Ultrasons - Mesurage de puissance - Balances de forces de rayonnement et exigences de fonctionnement
La CEI 61161:2013 spécifie une méthode pour déterminer la puissance acoustique totale émise par des transducteurs ultrasonores, basée sur l'usage d'une balance de forces de rayonnement; établit les principes généraux pour utiliser les balances de forces de rayonnement dans lesquelles un obstacle dénommé cible intercepte le champ acoustique à mesurer; établit des limitations de la méthode de forces de rayonnement relatives à la cavitation et à l'élévation de la température; établit des limitations quantitatives de la méthode de forces de rayonnement par rapport aux faisceaux divergents et focalisés; fournit des informations concernant l'évaluation de la puissance acoustique pour les faisceaux divergents et focalisés par la méthode de la force de rayonnement; et fournit des informations concernant l'évaluation des incertitudes de mesure globales. La présente Norme internationale est applicable au mesurage de la puissance ultrasonore jusqu'à 1 W par utilisation d'une balance de forces de rayonnement dans la plage de fréquences de 0,5 MHz à 25 MHz; au mesurage de la puissance ultrasonore jusqu'à 20 W par utilisation d'une balance de forces de rayonnement dans la plage de fréquences de 0,75 MHz à 5 MHz; au mesurage de la puissance ultrasonore totale de transducteurs dans des champs ultrasonores possédant une bonne collimation, divergents et focalisés; et à l'utilisation de balances de forces de rayonnement de type gravimétrique ou à retour de force. Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition publiée en 2006. Elle constitue une révision technique. Cette édition inclut les modifications techniques majeures suivantes par rapport à l'édition précédente:
- alors que la deuxième édition a implicitement traité des transducteurs circulaires uniquement, la présente édition traite dans la mesure du possible des transducteurs circulaires et rectangulaires et inclut également un certain nombre de symboles destinés aux transducteurs rectangulaires;
- une plus grande d'attention est accordée aux cas focalisés et l'influence du balayage a été ajoutée;
- la méthode d'étalonnage de la balance de forces de rayonnement dépend désormais de l'utilisation ou non de la configuration comme outil de mesure primaire ou secondaire;
- et l'Annexe B (formules fondamentales) a été actualisée et l'Annexe C fait mention de la méthode de changement de flottabilité (voir aussi la future CEI 62555).
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
IEC 61161 ®
Edition 3.0 2013-01
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Ultrasonics – Power measurement – Radiation force balances and performance
requirements
Ultrasons – Mesurage de puissance – Balances de forces de rayonnement et
exigences de fonctionnement
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from
either IEC or IEC's member National Committee in the country of the requester.
If you have any questions about IEC copyright or have an enquiry about obtaining additional rights to this publication,
please contact the address below or your local IEC member National Committee for further information.
Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les
microfilms, sans l'accord écrit de la CEI ou du Comité national de la CEI du pays du demandeur.
Si vous avez des questions sur le copyright de la CEI ou si vous désirez obtenir des droits supplémentaires sur cette
publication, utilisez les coordonnées ci-après ou contactez le Comité national de la CEI de votre pays de résidence.
IEC Central Office Tel.: +41 22 919 02 11
3, rue de Varembé Fax: +41 22 919 03 00
CH-1211 Geneva 20 info@iec.ch
Switzerland www.iec.ch
About the IEC
The International Electrotechnical Commission (IEC) is the leading global organization that prepares and publishes
International Standards for all electrical, electronic and related technologies.
About IEC publications
The technical content of IEC publications is kept under constant review by the IEC. Please make sure that you have the
latest edition, a corrigenda or an amendment might have been published.
Useful links:
IEC publications search - www.iec.ch/searchpub Electropedia - www.electropedia.org
The advanced search enables you to find IEC publications The world's leading online dictionary of electronic and
by a variety of criteria (reference number, text, technical electrical terms containing more than 30 000 terms and
committee,…). definitions in English and French, with equivalent terms in
It also gives information on projects, replaced and additional languages. Also known as the International
withdrawn publications. Electrotechnical Vocabulary (IEV) on-line.
IEC Just Published - webstore.iec.ch/justpublished Customer Service Centre - webstore.iec.ch/csc
Stay up to date on all new IEC publications. Just Published If you wish to give us your feedback on this publication
details all new publications released. Available on-line and or need further assistance, please contact the
also once a month by email. Customer Service Centre: csc@iec.ch.
A propos de la CEI
La Commission Electrotechnique Internationale (CEI) est la première organisation mondiale qui élabore et publie des
Normes internationales pour tout ce qui a trait à l'électricité, à l'électronique et aux technologies apparentées.
A propos des publications CEI
Le contenu technique des publications de la CEI est constamment revu. Veuillez vous assurer que vous possédez
l’édition la plus récente, un corrigendum ou amendement peut avoir été publié.
Liens utiles:
Recherche de publications CEI - www.iec.ch/searchpub Electropedia - www.electropedia.org
La recherche avancée vous permet de trouver des Le premier dictionnaire en ligne au monde de termes
publications CEI en utilisant différents critères (numéro de électroniques et électriques. Il contient plus de 30 000
référence, texte, comité d’études,…). termes et définitions en anglais et en français, ainsi que
Elle donne aussi des informations sur les projets et les les termes équivalents dans les langues additionnelles.
publications remplacées ou retirées. Egalement appelé Vocabulaire Electrotechnique
International (VEI) en ligne.
Just Published CEI - webstore.iec.ch/justpublished
Service Clients - webstore.iec.ch/csc
Restez informé sur les nouvelles publications de la CEI.
Just Published détaille les nouvelles publications parues. Si vous désirez nous donner des commentaires sur
Disponible en ligne et aussi une fois par mois par email. cette publication ou si vous avez des questions
contactez-nous: csc@iec.ch.
IEC 61161 ®
Edition 3.0 2013-01
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Ultrasonics – Power measurement – Radiation force balances and performance
requirements
Ultrasons – Mesurage de puissance – Balances de forces de rayonnement et
exigences de fonctionnement
INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
PRICE CODE
INTERNATIONALE
CODE PRIX X
ICS 17.140.50 ISBN 978-2-83220-617-1
– 2 – 61161 © IEC:2013
CONTENTS
FOREWORD . 4
INTRODUCTION . 6
1 Scope . 7
2 Normative references . 7
3 Terms and definitions . 7
4 List of symbols . 9
5 Requirements for radiation force balances . 9
5.1 General . 9
5.2 Target type . 10
5.2.1 General . 10
5.2.2 Absorbing target . 10
5.2.3 Reflecting target . 10
5.3 Target diameter . 11
5.4 Balance/force measuring system . 11
5.5 System tank . 11
5.6 Target support structures . 11
5.7 Transducer positioning . 11
5.8 Anti-streaming foils . 11
5.9 Transducer coupling . 12
5.10 Calibration . 12
6 Requirements for measuring conditions . 12
6.1 Lateral target position . 12
6.2 Transducer/target separation . 12
6.3 Water . 12
6.4 Water contact . 13
6.5 Environmental conditions . 13
6.6 Thermal drifts . 13
7 Measurement uncertainty . 13
7.1 General . 13
7.2 Balance system including target suspension . 13
7.3 Linearity and resolution of the balance system . 13
7.4 Extrapolation to the moment of switching the ultrasonic transducer . 14
7.5 Target imperfections . 14
7.6 Reflecting target geometry . 14
7.7 Lateral absorbers in the case of reflecting target measurements . 14
7.8 Target misalignment . 14
7.9 Ultrasonic transducer misalignment . 14
7.10 Water temperature . 14
7.11 Ultrasonic attenuation and acoustic streaming . 14
7.12 Foil properties . 14
7.13 Finite target size . 15
7.14 Plane-wave assumption . 15
7.15 Scanning influence . 15
7.16 Environmental influences . 15
7.17 Excitation voltage measurement . 15
7.18 Ultrasonic transducer temperature . 15
61161 © IEC:2013 – 3 –
7.19 Nonlinearity . 15
7.20 Acceleration due to gravity . 15
7.21 Other sources . 16
Annex A (informative) Additional information on various aspects of radiation force
measurements . 17
Annex B (informative) Basic formulae . 30
Annex C (informative) Other methods of ultrasonic power measurement . 36
Annex D (informative) Propagation medium and degassing . 37
Annex E (informative) Radiation force measurement with diverging ultrasonic beams . 38
Annex F (informative) Limitations associated with the balance arrangements . 42
Bibliography . 46
Figure 1 – Section through an absorbing target . 16
Figure 2 – Linearity check: balance readout as a function of the input quantity . 16
Figure E.1 – Piston result (oscillating curve) for P/cF as a function of ka . 39
Figure E.2 – P/cF as a function of ka for four different pseudo-trapezoidal amplitude
distributions . 39
Figure E.3 – Ratio of the radiation conductance G as obtained using a convex-conical
reflecting target to an absorbing target versus the value of ka [29] . 41
Figure F.1 – Arrangement A . 42
Figure F.2 – Arrangement B, with convex-conical reflecting target . 43
Figure F.3 – Arrangement B, with absorbing target . 43
Figure F.4 – Arrangement C, with absorbing target . 43
Figure F.5 – Arrangement E, with absorbing (a) or concave-conical reflecting (b) target . 43
Figure F.6 – Arrangement F, with convex-conical reflecting target . 44
Figure F.7 – Arrangement F with absorbing target . 44
Table F.1 – Advantages and disadvantages of different arrangements . 45
– 4 – 61161 © IEC:2013
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
ULTRASONICS – POWER MEASUREMENT –
RADIATION FORCE BALANCES AND PERFORMANCE REQUIREMENTS
FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to othe
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.