Форма ультразвукового пучка

D – диаметр пьезопластины

а – радиус пьезопластины

Lбл – длина ближней зоны (зона Френеля)

Lд – длина дальней зона (зона Фраунгофера)

Φр – угол расхождения

Если размеры излучателя меньше длины волны, то от него распространяются сферические волны и излучение будет ненаправленным.

Если размеры пьезопластины существенно больше длины волны, то ультразвуковые колебания в однородном металле будут распространяться в виде направленного пучка. Вблизи от излучателя на участке, называемом ближней зоной ультразвуковая волна распространяется почти без расхождения в сторону и имеет цилиндрическую форму.

Протяженность ближней зоны:

L_бл = a² / λ = a² f / C

Ближняя зона увеличивается с увеличением радиуса пластины а и частоты f.

В дальней зоне или зоне Фраунгофера начинается постепенное расхождение волны и пучок приобретает форму усеченного конуса. Угол расхождения φр зависит от соотношения длины волны и радиуса излучателя:

Sin φ_р = 0,61λ / a = 0,61C / a f

Угол расхождения уменьшается с увеличением произведения аf. Распределение энергии в поперечном сечении конуса неравномерно, максимальная интенсивность излучения сосредоточена на оси пучка, минимальная - на периферии конуса.