ГЛАВА 5. Скорость звука
Дж. Бэмбер
5.1. Введение
В предыдущих главах были затронуты различные вопросы, связанные со скоростью звука в биологических тканях. В частности, в гл. 4 рассматривались биофизические механизмы поглощения и дисперсии ультразвуковых волн и представлены данные о влиянии экспериментальных условий на результаты измерений скорости звука в биологических тканях. В данной главе основное внимание будет уделено двум вопросам — измерению скорости звука и анализу опубликованных данных.
Здесь уместно напомнить, что, строго говоря, не существует простого и однозначного определения скорости звука. В предыдущих главах мы пользовались понятиями как групповой, так и фазовой скорости звука. Скорость звука зависит от амплитуды колебаний при распространении волн конечной амплитуды. Тем не менее при решении практических задач применения ультразвука в медицине общепринятой является следующая упрощенная трактовка: для любой данной среды существует некоторое единственное значение скорости звука, которое можно измерить.
5.2. Измерение скорости ультразвуковых волн в биологических тканях
Измерение скорости звука не вызывает серьезных затруднений в тех случаях, когда можно ограничиться не очень высокой степенью точности (например, 1%). Трудности будут возникать, если необходимо обеспечить высокую точность абсолютных измерений или малую погрешность относительных измерений скорости. Так, например, те методы и устройства, которые широко используются для исследования биологических тканей, лишь в редких случаях имеют точность, позволяющую измерить дисперсию скорости звука в частотном диапазоне, характерном для медицинских приложений ультразвука. Отметим также, что в данной книге для
определения скорости звука используется термин speed of sound, хотя некоторые авторы применяют понятие sound velocity. Никакого принципиального различия между обоими понятиями нет, поэтому, чтобы быть последовательными, мы сохраним первое название, понимая под ним скалярную характеристику исследуемой среды. Вполне возможно, однако, что в тех случаях, когда речь идет о векторной величине, характеризующей скорость и направление распространения акустической энергии или движение частиц среды, предпочтительнее использовать термин sound velocity.
