IEC 61161:2006

NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
INTERNATIONAL
Deuxième édition
STANDARD
Second edition
2006-12
Ultrasons – Mesurage de puissance –
Balances de forces de rayonnement
et exigences de fonctionnement

Ultrasonics – Power measurement –
Radiation force balances and
performance requirements
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 61161:2006
Numérotation des publications Publication numbering
Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI As from 1 January 1997 all IEC publications are
sont numérotées à partir de 60000. Ainsi, la CEI 34-1 issued with a designation in the 60000 series. For
devient la CEI 60034-1. example, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1.
Editions consolidées Consolidated editions
Les versions consolidées de certaines publications de la The IEC is now publishing consolidated versions of its
CEI incorporant les amendements sont disponibles. Par publications. For example, edition numbers 1.0, 1.1
exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent and 1.2 refer, respectively, to the base publication,
respectivement la publication de base, la publication de the base publication incorporating amendment 1 and
base incorporant l’amendement 1, et la publication de the base publication incorporating amendments 1
base incorporant les amendements 1 et 2. and 2.
Informations supplémentaires Further information on IEC publications
sur les publications de la CEI
Le contenu technique des publications de la CEI est The technical content of IEC publications is kept
constamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état under constant review by the IEC, thus ensuring that
actuel de la technique. Des renseignements relatifs à the content reflects current technology. Information
cette publication, y compris sa validité, sont dispo- relating to this publication, including its validity, is
nibles dans le Catalogue des publications de la CEI available in the IEC Catalogue of publications
(voir ci-dessous) en plus des nouvelles éditions, (see below) in addition to new editions, amendments
amendements et corrigenda. Des informations sur les and corrigenda. Information on the subjects under
sujets à l’étude et l’avancement des travaux entrepris consideration and work in progress undertaken by the
par le comité d’études qui a élaboré cette publication, technical committee which has prepared this
ainsi que la liste des publications parues, sont publication, as well as the list of publications issued,
également disponibles par l’intermédiaire de: is also available from the following:
• Site web de la CEI (www.iec.ch) • IEC Web Site (www.iec.ch)
• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
Le catalogue en ligne sur le site web de la CEI The on-line catalogue on the IEC web site
(www.iec.ch/searchpub) vous permet de faire des (www.iec.ch/searchpub) enables you to search by a
recherches en utilisant de nombreux critères, variety of criteria including text searches,
comprenant des recherches textuelles, par comité technical committees and date of publication. On-
d’études ou date de publication. Des informations en line information is also available on recently
ligne sont également disponibles sur les nouvelles issued publications, withdrawn and replaced
publications, les publications remplacées ou retirées, publications, as well as corrigenda.
ainsi que sur les corrigenda.
• IEC Just Published • IEC Just Published
Ce résumé des dernières publications parues This summary of recently issued publications
(www.iec.ch/online_news/justpub) est aussi dispo- (www.iec.ch/online_news/justpub) is also available
nible par courrier électronique. Veuillez prendre by email. Please contact the Customer Service
contact avec le Service client (voir ci-dessous) Centre (see below) for further information.
pour plus d’informations.
• Service clients • Customer Service Centre
Si vous avez des questions au sujet de cette If you have any questions regarding this
publication ou avez besoin de renseignements publication or need further assistance, please
supplémentaires, prenez contact avec le Service contact the Customer Service Centre:
clients:
Email: custserv@iec.ch Email: custserv@iec.ch
Tél: +41 22 919 02 11 Tel: +41 22 919 02 11
Fax: +41 22 919 03 00 Fax: +41 22 919 03 00

.
NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
INTERNATIONAL
Deuxième édition
STANDARD
Second edition
2006-12
Ultrasons – Mesurage de puissance –
Balances de forces de rayonnement
et exigences de fonctionnement

Ultrasonics – Power measurement –
Radiation force balances and
performance requirements
© IEC 2006 Droits de reproduction réservés ⎯ Copyright - all rights reserved
Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni No part of this publication may be reproduced or utilized in any
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, form or by any means, electronic or mechanical, including
électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les photocopying and microfilm, without permission in writing from
microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur. the publisher.
International Electrotechnical Commission, 3, rue de Varembé, PO Box 131, CH-1211 Geneva 20, Switzerland
Telephone: +41 22 919 02 11 Telefax: +41 22 919 03 00 E-mail: inmail@iec.ch Web: www.iec.ch
CODE PRIX
X
PRICE CODE
Commission Electrotechnique Internationale
International Electrotechnical Commission
МеждународнаяЭлектротехническаяКомиссия
Pour prix, voir catalogue en vigueur
For price, see current catalogue

– 2 – 61161 © CEI:2006
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS .6
INTRODUCTION.10

1 Domaine d’application.12
2 Références normatives .12
3 Termes et définitions .14
4 Liste des symboles .16
5 Exigences pour les balances de forces de rayonnement.16
5.1 Généralités.16
5.2 Types de cibles .18
5.3 Diamètre de la cible.18
5.4 Balance / Système de mesurage de force .20
5.5 Réservoir du système .20
5.6 Structures de support de la cible.20
5.7 Positionnement du transducteur.20
5.8 Feuillets contre les courants .20
5.9 Couplage du transducteur.20
5.10 Étalonnage .20
6 Exigences pour les conditions de mesurage .22
6.1 Positionnement latéral de la cible.22
6.2 Distance du transducteur à la cible .22
6.3 Eau .22
6.4 Contact avec l'eau .22
6.5 Conditions d'environnement.22
6.6 Dérives thermiques.22
7 Incertitude de mesurage .24
7.1 Généralités.24
7.2 Système de balance à suspension de cible .24
7.3 Linéarité et résolution du système de balance .24
7.4 Extrapolation au moment de la commutation du transducteur ultrasonore.24
7.5 Imperfections de la cible .26
7.6 Géométrie de la cible réfléchissante .26
7.7 Absorbeurs latéraux dans le cas de mesurages d'une cible réfléchissante.26
7.8 Désalignement de la cible .26
7.9 Désalignement du transducteur ultrasonore .26
7.10 Température de l'eau.26
7.11 Atténuation ultrasonore et courant acoustique.26
7.12 Propriétés de feuillet.26
7.13 Taille de cible finie.26
7.14 Hypothèse de l'onde plane .26
7.15 Influences de l'environnement.28
7.16 Mesurage de la tension d'excitation .28
7.17 Température du transducteur ultrasonore.28
7.18 Non linéarité .28
7.19 Autres sources .28

61161 © IEC:2006 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD.7
INTRODUCTION.11

1 Scope.13
2 Normative references .13
3 Terms and definitions .15
4 List of symbols .17
5 Requirements for radiation force balances.17
5.1 General .17
5.2 Target type.19
5.3 Target diameter.19
5.4 Balance / Force measuring system .21
5.5 System tank .21
5.6 Target support structures .21
5.7 Transducer positioning .21
5.8 Anti-streaming foils.21
5.9 Transducer coupling.21
5.10 Calibration.21
6 Requirements for measuring conditions .23
6.1 Lateral target position.23
6.2 Transducer-target separation .23
6.3 Water .23
6.4 Water contact .23
6.5 Environmental conditions .23
6.6 Thermal drifts .23
7 Measurement uncertainty .25
7.1 General .25
7.2 Balance system including target suspension.25
7.3 Linearity and resolution of the balance system .25
7.4 Extrapolation to the moment of switching the ultrasonic transducer .25
7.5 Target imperfections.27
7.6 Reflecting target geometry .27
7.7 Lateral absorbers in the case of reflecting target measurements .27
7.8 Target misalignment.27
7.9 Ultrasonic transducer misalignment .27
7.10 Water temperature .27
7.11 Ultrasonic attenuation and acoustic streaming.27
7.12 Foil properties .27
7.13 Finite target size.27
7.14 Plane-wave assumption.27
7.15 Environmental influences .29
7.16 Excitation voltage measurement .29
7.17 Ultrasonic transducer temperature.29
7.18 Non-linearity.29
7.19 Other sources.29

– 4 – 61161 © CEI:2006
Annexe A (informative) Informations additionnelles concernant divers aspects des
mesurages de force de rayonnement.32
Annexe B (normative) Formules fondamentales.56
Annexe C (informative) Autres méthodes de mesurage de la puissance ultrasonore.62
Annexe D (informative) Milieu de propagation et dégazage .64
Annexe E (informative) Mesurage de force de rayonnement avec faisceaux
ultrasonores divergents .74
Annexe F (informative) Restrictions liées aux configurations de balance .82

Bibliographie .92

Figure 1 – Vue en coupe d'une cible absorbante.30
Figure 2 – Vérification de la linéarité: lecture de balance en fonction de la grandeur
d'entrée.30
Figure D.1 – Exemple de concentration en oxygène dissous en fonction du temps pour
200 ml d'eau dégazée par le vide dans un verre ayant une surface libre de liquide de
34 cm .68
Figure D.2 – Concentration en oxygène dissous en fonction du temps pour 2 g/l, 4 g/l et
6 g/l de sulfite de sodium dans de l'eau déminéralisée et pour différentes surfaces libres
et volumes d'eau.70
Figure E.1 – Résultat du piston (courbe oscillante) pour P/cF en fonction de ka, à
approximation de pic (line continue) et courbe centrale intermédiaire (ligne brisée)
représentant le facteur de correction corr. .76
Figure E.2 – P/cF en fonction de ka pour quatre distributions d'amplitude pseudo-
trapézoïdales différentes, avec ε = 0 (piston) (plein) ; ε = 0,1 (tiret); ε = 0,25 (point);
ε = 0,6 (tiret/point).76
Figure E.3 – Rapport de la conductance de rayonnement G obtenue en utilisant une
cible réfléchissante conique convexe à demi-angle de cône de 45° à une cible
absorbante vis-à-vis de la valeur de ka pour 11 transducteurs différents à utiliser en
physiothérapie et dans 3 laboratoires différents [26] .80
Figure F.1 – Configuration A, à cible absorbante (a) ou réfléchissante (b).84
Figure F.2 – Configuration B, à cible réfléchissante conique convexe.84
Figure F.3 – Configuration B, à cible absorbante .84
Figure F.4 – Configuration C, à cible absorbante .86
Figure F.5 – Configuration E, à cible absorbante (a) ou réfléchissante conique concave (b) .86
Figure F.6 – Configuration F, à cible réfléchissante conique convexe.86
Figure F.7 – Configuration F, à cible absorbante.86

Tableau D.1 – Méthodes de dégazage de l'eau.66
Tableau D.2 – Conditions de dégazage et d'ébullition .68
Tableau F.1 – Avantages et désavantages de différentes configurations .90

61161 © IEC:2006 – 5 –
Annex A (informative) Additional information on various aspects of radiation force
measurements .33
Annex B (normative) Basic formulae .57
Annex C (informative) Other methods of ultrasonic power measurement.63
Annex D (informative) Propagation medium and degassing.65
Annex E (informative) Radiation force measurement with diverging ultrasonic beams .75
Annex F (informative) Limitations associated with the balance arrangements.83

Bibliography.93

Figure 1 – Section through an absorbing target.31
Figure 2 – Linearity check: balance readout as a function of the input quantity .31
Figure D.1 – Example of dissolved oxygen concentration as a function of time for
200 ml of vacuum degassed water in a glass with liquid surface area of 34 cm .69
Figure D.2 – Dissolved oxygen concentration as a function of time for 2 g/l, 4 g/l and
6 g/l of sodium sulphite in de-mineralized water and for different surface areas and
volumes of water.71
Figure E.1 – Piston result (oscillating curve) for P/cF as a function of ka, with "peak"
approximation (unbroken line) and the central, half-way curve (broken line)
representing the correction factor corr. .77
Figure E.2 – P/cF as a function of ka for four different pseudo-trapezoidal amplitude
distributions, with ε = 0 (piston) (solid); ε = 0,1 (dash); ε = 0,25 (dot); ε = 0,6
(dash/dot). .77
Figure E.3 – Ratio of the radiation conductance G as obtained using a convex-conical
reflecting target with a cone half-angle of 45° to an absorbing target versus the value
of ka for 11 different transducers to be used in physiotherapy and 3 different
laboratories [26].81
Figure F.1 – Arrangement A, with absorbing (a) or reflecting (b) target .85
Figure F.2 – Arrangement B, with convex-conical reflecting target .85
Figure F.3 – Arrangement B, with absorbing target .85
Figure F.4 – Arrangement C, with absorbing target .87
Figure F.5 – Arrangement E, with absorbing (a) or concave-conical reflecting (b) target .87
Figure F.6 – Arrangement F, with convex-conical reflecting target .87
Figure F.7 – Arrangement F, with absorbing target .87

Table D.1 – Water degassing methods.67
Table D.2 – Conditions for degassing by boiling.69
Table F.1 – Advantages and disadvantages of different arrangements.91

– 6 – 61161 © CEI:2006
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
ULTRASONS − MESURAGE DE PUISSANCE − BALANCES DE FORCES
DE RAYONNEMENT ET EXIGENCES DE FONCTIONNEMENT

AVANT-PROPOS
1) La Commission Electrotechnique Internationale (CEI) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI – entre autres activités – publie des Normes internationales,
des Spécifications techniques, des Rapports techniques, des Spécifications accessibles au public (PAS) et des
Guides (ci-après dénommés "Publication(s) de la CEI"). Leur élaboration est confiée à des comités d'études,
aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le sujet traité peut participer. Les organisations
internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent également aux
travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO), selon des
conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux de la CEI
intéressés sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les Publications de la CEI se présentent sous la forme de recommandations internationales et sont agréées
comme telles par les Comités nationaux de la CEI. Tous les efforts raisonnables sont entrepris afin que la CEI
s'assure de l'exactitude du contenu technique de ses publications; la CEI ne peut pas être tenue responsable de
l'éventuelle mauvaise utilisation ou interprétation qui en est faite par un quelconque utilisateur final.
4) Dans le but d'encourager l'uniformité internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent, dans toute la
mesure possible, à appliquer de façon transparente les Publications de la CEI dans leurs publications
nationales et régionales. Toutes divergences entre toutes Publications de la CEI et toutes publications
nationales ou régionales correspondantes doivent être indiquées en termes clairs dans ces dernières.
5) La CEI n’a prévu aucune procédure de marquage valant indication d’approbation et n'engage pas sa
responsabilité pour les équipements déclarés conformes à une de ses Publications.
6) Tous les utilisateurs doivent s'assurer qu'ils sont en possession de la dernière édition de cette publication.
7) Aucune responsabilité ne doit être imputée à la CEI, à ses administrateurs, employés, auxiliaires ou
mandataires, y compris ses experts particuliers et les membres de ses comités d'études et des Comités
nationaux de la CEI, pour tout préjudice causé en cas de dommages corporels et matériels, ou de tout autre
dommage de quelque nature que ce soit, directe ou indirecte, ou pour supporter les coûts (y compris les frais
de justice) et les dépenses découlant de la publication ou de l'utilisation de cette Publication de la CEI ou de
toute autre Publication de la CEI, ou au crédit qui lui est accordé.
8) L'attention est attirée sur les références normatives citées dans cette publication. L'utilisation de publications
référencées est obligatoire pour une application correcte de la présente publication.
9) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Publication de la CEI peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 61161 a été établie par le comité d’études 87 de la CEI:
Ultrasons.
La présente deuxième édition de la CEI 61161 annule et remplace la première édition publiée
en 1992 et son amendement 1 (1998). Elle constitue une révision technique. Les principales
modifications sont:
− le corps de la norme a été limité au texte normatif;
− le texte informatif concernant les aspects correspondants du mesurage de puissance
des ultrasons et des balances de forces de rayonnement a été introduit dans l'Annexe A;
− les Annexes A, D, E et F sont nouvelles;
− plusieurs configurations de balance de force de rayonnement sont traitées. Le nouveau
texte concerne particulièrement le mesurage de puissance des dispositifs de
physiothérapie à ultrasons.
61161 © IEC:2006 – 7 –
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 other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications,
Technical Reports, Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as “IEC
Publication(s)”). Their preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested
in the subject dealt with may participate in this preparatory work. International, governmental and non-
governmental organizations liaising with the IEC also participate in this preparation. IEC collaborates closely
with the International Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by
agreement between the two organizations.
2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international
consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all
interested IEC National Committees.
3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National
Committees in that sense. While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC
Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any
misinterpretation by any end user.
4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications
transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications. Any divergence
between any IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in
the latter.
5) IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with an IEC Publication.
6) All users should ensure that they have the latest edition of this publication.
7) No liability shall attach to IEC or its directors, employees, servants or agents including individual experts and
members of its technical committees and IEC National Committees for any personal injury, property damage or
other damage of any nature whatsoever, whether direct or indirect, or for costs (including legal fees) and
expenses arising out of the publication, use of, or reliance upon, this IEC Publication or any other IEC
Publications.
8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication. Use of the referenced publications is
indispensable for the correct application of this publication.
9) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this IEC Publication may be the subject of
patent rights. IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 61161 has been prepared by IEC technical committee 87:
Ultrasonics
This second edition of IEC 61161 cancels and replaces the first edition published in 1992, and
its Amendment 1 (1998). It constitutes a technical revision. The main significant changes are:
– the main body of the Standard has been restricted to normative statements;
– informative statements on corresponding aspects of ultrasonic power measurement and
radiation force balances have been collected in Annex A;
– Annexes A, D, E and F are new;
– more radiation force balance arrangements are dealt with. The new material relates
particularly to power measurement of ultrasonic physiotherapy devices.

– 8 – 61161 © CEI:2006
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
Projet d’enquête Rapport de vote
87/325/CDV 87/358/RVC
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette norme.
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 2.
NOTE Les caractères d'imprimerie suivants sont utilisés:
• Exigences: caractères romains
• Notes: petits caractères romains
• Les mots en caractères gras dans le texte sont définis à l'Article 3.
• Les chiffres entre crochets se réfèrent à la Bibliographie, (voir après les annexes).
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant la date de
maintenance indiquée sur le site web de la CEI sous "http://webstore.iec.ch" dans les données
relatives à la publication recherchée. A cette date, la publication sera:
• reconduite,
• supprimée,
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
61161 © IEC:2006 – 9 –
The text of this standard is based on the following documents:
Enquiry draft Report on voting
87/325/CDV 87/358/RVC
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 2.
NOTE The following print types are used:
• Requirements: roman type
• Notes: in small roman type
• Words in bold in the text are defined in Clause 3.
• The numbers in square brackets refer to the Bibliography (after the annexes).
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until
the maintenance result date indicated on the IEC web site under "http://webstore.iec.ch" in
the data related to the specific publication. At this date, the publication will be
• reconfirmed,
• withdrawn,
• replaced by a revised edition, or
• amended.
– 10 – 61161 © CEI:2006
INTRODUCTION
Il existe plusieurs méthodes de mesurage pour la détermination de la puissance totale émise
par des transducteurs ultrasonores ([1], [2], [3] ; voir aussi l'Annexe C). L'objet de la présente
Norme internationale est d'établir des méthodes de mesurage de la puissance ultrasonore
dans des liquides dans la plage inférieure de fréquences mégahertz sur base du mesurage de
la force de rayonnement en utilisant une balance gravimétrique. L'avantage majeur du
mesurage de la force de rayonnement est que la valeur de la puissance totale émise est
obtenue sans qu'il soit nécessaire d'intégrer les données du champ sur la section du faisceau.
La présente norme énumère les sources d'erreurs et décrit une procédure pas à pas
systématique pour évaluer les incertitudes de mesurage globales ainsi que les précautions qu'il
convient de prendre et les incertitudes qu'il convient de prendre en compte lors de l'exécution
de mesurages de puissance.
Des exigences de sécurité de base pour des appareils de physiothérapie à ultrasons sont
identifiées dans la CEI 60601-2-5 et font référence à la CEI 61689, qui spécifie le besoin de
mesurages de puissance acoustique avec une incertitude inférieure à ± 15 %. En considérant
la dégradation de précision habituelle lors de l'application pratique de cette norme, des
méthodes de mesurage de référence doivent être établies avec des incertitudes inférieures à
± 7 %. Des exigences de déclaration d'appareils de diagnostic à ultrasons incluant la
puissance acoustique sont spécifiées dans d'autres normes CEI, telles que la CEI 61157.
Le mesurage fiable, précis et répétable de la puissance acoustique en utilisant une balance de
forces de rayonnement tel qu'il est défini dans cette norme est influencé par un certain nombre
de problèmes pratiques. Des informations supplémentaires sont fournies en Annexe A comme
guide pour l'utilisateur, en employant la même numérotation de section et de paragraphe que
dans le corps principal du document.

61161 © IEC:2006 – 11 –
INTRODUCTION
A number of measuring methods exist for the determination of the total emitted power of
ultrasonic transducers ([1], [2], [3], see also Annex C). The purpose of this International
Standard is to establish standard methods of measurement of ultrasonic power in liquids in
the lower megahertz frequency range based on the measurement of the radiation force using
a gravimetric balance. The great advantage of radiation force measurements is that a value
for the total radiated power is obtained without the need to integrate field data over the cross-
section of the radiated sound beam. This standard identifies the sources of errors and
describes a systematic step-by-step procedure to assess overall measurement uncertainty as
well as the precautions that should be undertaken, and uncertainties that should be taken into
account, while performing power measurements
Basic safety requirements for ultrasonic physiotherapy devices are identified in IEC 60601-2-5
and make reference to IEC 61689, which specifies the need for acoustic power measurements
with an uncertainty better than ± 15 %. Considering the usual degradation of accuracy in the
practical application of this standard, reference measurement methods need to be established
with uncertainties better than ± 7 %. Ultrasonic diagnostic device declaration requirements,
including acoustic power, are specified in other IEC standards, as for example in IEC 61157.
The measurement of acoustic power accurately, precisely and repeatably using a radiation
force balance as defined in this standard is influenced by a number of practical problems. As
a guide to the user, additional information is provided in Annex A using the same section and
clause numbering as the main body.

– 12 – 61161 © CEI:2006
ULTRASONS − MESURAGE DE PUISSANCE − BALANCES DE FORCES
DE RAYONNEMENT ET EXIGENCES DE FONCTIONNEMENT

1 Domaine d’application
La présente Norme internationale
• prescrit une méthode pour déterminer la puissance ultrasonore 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;
• fournit des informations concernant l'évaluation des incertitudes de mesurage globales.
Cette 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 fréquence 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 fréquence de 0,75 MHz à 5 MHz;
• au mesurage de la puissance ultrasonore totale de transducteurs, avec des faisceaux
possédant de préférence une bonne collimation;
• à l'utilisation de balances de forces de rayonnement de type gravimétrique ou à retour de force.
NOTE Une liste de toutes les publications auxquelles il est fait référence dans la présente Norme est donnée dans
la Bibliographie.
2 Références normatives
Les documents référencés suivants sont indispensables pour l'application de ce document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, c’est l’édition la
plus récente du document référencé (y compris tous ses amendements) qui s’applique.
CEI 60050, Vocabulaire Électrotechnique International (VEI) – Chapitre 801: Acoustique et
électroacoustique, Chapitre 802: Ultrasons
CEI 60854:1986, Méthodes de mesure des caractéristiques des appareils à impulsions
ultrasonores utilisés pour le diagnostic
CEI 60866:1987, Caractéristiques et étalonnage des hydrophones fonctionnant dans la
gamme de fréquences de 0,5 MHz à 15 MHz
CEI 61101:1991, L'étalonnage absolu des hydrophones par la technique du balayage planaire
dans la gamme de fréquences de 0,5 MHz à 15 MHz
CEI 61102:1991, Mesurage et caractérisation des champs ultrasonores à l'aide
d'hydrophones dans la gamme de fréquences de 0,5 MHz à 15 MHz
CEI 61689:1996, Ultrasons – Systèmes pour physiothérapie – Prescriptions de performance et
méthodes de mesure dans la gamme de fréquences de 0,5 MHz à 5 MHz
CEI 61846:1998, Ultrasons – Lithotripteurs à ondes de pression – Caractéristiques des champs
(disponible en anglais seulement)

61161 © IEC:2006 – 13 –
ULTRASONICS – POWER MEASUREMENT –
RADIATION FORCE BALANCES AND PERFORMANCE REQUIREMENTS

1 Scope
This International Standard
• 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 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 of transducers, preferably with well-collimated
beams;
• the use of radiation force balances of the gravimetric type or force feedback type.
NOTE The titles of all publications referred to in this Standard are listed in the Bibliography.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document.
For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition
of the referenced document (including any amendments) applies.
IEC 60050, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) – Chapter 801: Acoustics and
Electroacoustics, Chapter 802: Ultrasonics
IEC 60854:1986, Methods of measuring the performance of ultrasonic pulse-echo diagnostic
equipment
IEC 60866:1987, Characteristics and calibration of hydrophones for operation in the
frequency range 0,5 MHz to 15 MHz
IEC 61101:1991, The absolute calibration of hydrophones using the planar scanning
technique in the frequency range 0,5 MHz to 15 MHz
IEC 61102:1991, Measurement and characterisation of ultrasonic fields using hydrophones in
the frequency range 0,5 MHz to 15 MHz
IEC 61689:1996, Ultrasonics – Physiotherapy systems – Performance requirements and
methods of measurement in the frequency range 0,5 MHz to 5 MHz
IEC 61846:1998, Ultrasonics – Pressure pulse lithotripters – Characteristics of fields

– 14 – 61161 © CEI:2006
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les définitions suivantes, ainsi que celles qui sont
données dans la CEI 60050-801 et dans la CEI 60050-802, s’appliquent.
...