測(cè)量用水聲換能器

1、1.1.水聽器水聽器2. .水聲發(fā)射換能器水聲發(fā)射換能器第第2 2章章 測(cè)量用測(cè)量用水聲水聲換能器換能器1.1.水聽器水聽器（1 1） 分類分類（2 2） 參數(shù)參數(shù)（3 3） gb/t4128-1995gb/t4128-1995（4 4） 國(guó)內(nèi)外典型水聽器介紹國(guó)內(nèi)外典型水聽器介紹（5 5） 使用與維護(hù)使用與維護(hù) (1) (1) 分類分類 根據(jù)其用途和校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度根據(jù)其用途和校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度 根據(jù)其使用材料根據(jù)其使用材料 根據(jù)其用途和校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度分為兩級(jí)： a.a.一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)水聽器一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)水聽器 建立水聲聲壓基準(zhǔn)，并通過它傳遞聲學(xué)量單位。絕對(duì)法校準(zhǔn)。 b.b.二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)水聽器（測(cè)量水聽器）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)水聽器

2、（測(cè)量水聽器） 用作實(shí)驗(yàn)室中一般測(cè)試。比較法校準(zhǔn)。根據(jù)其使用材料可分為：a a、壓電式：、壓電式：b b、動(dòng)圈式（或電動(dòng)式）、動(dòng)圈式（或電動(dòng)式）c c、磁致伸縮式、磁致伸縮式d d、光纖式、光纖式(2) (2) 參數(shù)參數(shù) 水聽器接收靈敏度水聽器接收靈敏度 水聽器的指向性水聽器的指向性 水聽器的電阻抗水聽器的電阻抗 動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍 水聽器自由場(chǎng)電壓靈敏度：水聽器自由場(chǎng)電壓靈敏度：水聽器接收靈敏度水聽器在水聽器在平面自由聲場(chǎng)平面自由聲場(chǎng)中輸出端中輸出端的的開路電壓開路電壓與聲場(chǎng)中與聲場(chǎng)中放入水聽器放入水聽器之前之前存在于水聽器存在于水聽器聲中心聲中心位置處位置處自由場(chǎng)聲壓自由場(chǎng)聲壓的比值。的比值

3、。 水聽器聲壓靈敏度：水聽器聲壓靈敏度：水聽器輸出端的水聽器輸出端的開路電壓與與作用于水聽器作用于水聽器接收面上的上的實(shí)際聲壓的比值。的比值。 指向性響應(yīng)圖指向性響應(yīng)圖 指向性指數(shù)指向性指數(shù) 指向性因數(shù)指向性因數(shù) 水聽器的指向性水聽器的指向性圖表示水聽器在表示水聽器在遠(yuǎn)場(chǎng)平面波作遠(yuǎn)場(chǎng)平面波作用下，所產(chǎn)生用下，所產(chǎn)生的開路輸出電的開路輸出電壓隨入射方向壓隨入射方向變化的曲線圖。變化的曲線圖。 波束寬度波束寬度指向性響應(yīng)圖參數(shù)db32db62db102旁瓣級(jí)旁瓣級(jí)090db0db10db32db20db102db-30001800270db0db10db32db20db102db-3指向性指數(shù) 和

4、指向性因數(shù)rrdilg10di 對(duì)于水聽器，其指向性因數(shù)代表定對(duì)于水聽器，其指向性因數(shù)代表定向接收器輸出端的信噪比比無指向性接向接收器輸出端的信噪比比無指向性接收器輸出端的信噪比提高的倍數(shù)。收器輸出端的信噪比提高的倍數(shù)。 在某頻率下在某頻率下加于換能器電端加于換能器電端的瞬時(shí)電壓與所的瞬時(shí)電壓與所引起的瞬時(shí)電流引起的瞬時(shí)電流的復(fù)數(shù)比。換能的復(fù)數(shù)比。換能器電阻抗的倒數(shù)器電阻抗的倒數(shù)稱為換能器的電稱為換能器的電導(dǎo)納。導(dǎo)納。水聽器的電阻抗 水聽器主軸方向入射的正弦平面行波使水聽器產(chǎn)生的開路電壓等于水聽器實(shí)際輸出的帶寬1hz的開路噪聲電壓時(shí)，則該聲波的聲壓級(jí)就是水聽器的等效噪聲聲壓級(jí)。水聽器的過載聲壓

5、級(jí)與等效噪聲聲壓級(jí)之差。水聽器的過載聲壓級(jí)與等效噪聲聲壓級(jí)之差。水聽器的過載聲壓級(jí)水聽器的過載聲壓級(jí) 動(dòng)態(tài)范圍引起水聽器過載的作用聲壓級(jí)。水聽器的等效噪聲壓級(jí)水聽器的等效噪聲壓級(jí)（3 3）gb/t4128-1995gb/t4128-1995一、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)水聽器聲學(xué)性能指標(biāo)一、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)水聽器聲學(xué)性能指標(biāo)靈敏度靈敏度 指在水聽器輸出電纜末端測(cè)得的聲壓靈敏度或自由場(chǎng)低頻靈敏度。 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用于1hz100khz頻率范圍的壓電型標(biāo)準(zhǔn)水聽器（以下同）： 一級(jí)： 不低于-205db-205db(0db re 1v /pa) 二級(jí)： 不低于-210db-210db（0db re1v/pa）自由場(chǎng)靈敏度頻

6、率響應(yīng)自由場(chǎng)靈敏度頻率響應(yīng) 自由場(chǎng)靈敏度頻響相對(duì)于聲壓靈敏度在整個(gè)使用頻率范圍內(nèi)，至少有三個(gè)十倍頻程范圍： 一級(jí)一級(jí)：其靈敏度的不均勻性小于1.5db1.5db，在其他頻率范圍內(nèi)靈敏度變化不超過+6db或-10db。 二級(jí)二級(jí)：其靈敏度的不均勻性小于2db2db，在其他頻率范圍內(nèi)靈敏度變化不超過+6db或-10db。 靈敏度校準(zhǔn)及其準(zhǔn)確度靈敏度校準(zhǔn)及其準(zhǔn)確度 低頻段應(yīng)用國(guó)標(biāo)gb4130-84中規(guī)定的一級(jí)校準(zhǔn)方法進(jìn)行校準(zhǔn)，其校準(zhǔn)準(zhǔn)確度優(yōu)于0.5db0.5db；高頻段應(yīng)用國(guó)標(biāo)gb3223-82中規(guī)定的互易法進(jìn)行校準(zhǔn)，其校準(zhǔn)準(zhǔn)確度應(yīng)優(yōu)于0.7db0.7db。 低頻段應(yīng)用國(guó)標(biāo)gb4130-84中規(guī)定的

7、二級(jí)校準(zhǔn)方法進(jìn)行校準(zhǔn)，其校準(zhǔn)準(zhǔn)確度優(yōu)于1.0db1.0db；高頻段應(yīng)用國(guó)標(biāo)gb3223-82中規(guī)定的比較法進(jìn)行校準(zhǔn)，其校準(zhǔn)準(zhǔn)確度應(yīng)優(yōu)于1.5db1.5db。 指向性指向性 一級(jí)： 水平指向性：在最高使用頻率下的-3db-3db波束寬度波束寬度應(yīng)大于30300 0，在選定方向（或主軸）5 50 0的范圍內(nèi)靈敏度變化應(yīng)小于0.2db0.2db。 垂直指向性：在最高使用頻率下的-3db-3db波束寬度波束寬度應(yīng)大于15150 0，在選定方向（或主軸）2 20 0的范圍內(nèi)靈敏度變化應(yīng)小于0.2db0.2db。 二級(jí)： 在使用的頻率范圍內(nèi)，其水平指向性圖與理想的全指向性圖的偏差應(yīng)小于2db2db。 動(dòng)態(tài)

8、范圍動(dòng)態(tài)范圍 一級(jí)： 在60db60db的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，非線性偏差應(yīng)小于0.2db0.2db。 二級(jí)： 在60db60db的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，非線性偏差應(yīng)小于0.5db0.5db。 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 時(shí)間穩(wěn)定性時(shí)間穩(wěn)定性： 每年校準(zhǔn)一次，其變化應(yīng)在校準(zhǔn)準(zhǔn)確度以內(nèi)。 溫度穩(wěn)定性溫度穩(wěn)定性： 在0400c溫度范圍內(nèi)，靈敏度變化應(yīng)小于0.04 db/ 0c。 在0400c溫度范圍內(nèi)，靈敏度變化應(yīng)小于0.05 db/ 0c。 靜壓穩(wěn)定性靜壓穩(wěn)定性： 04mpa工作靜壓范圍內(nèi)，靈敏度變化應(yīng)小于0.3 db/mpa。 04mpa工作靜壓范圍內(nèi)，靈敏度變化應(yīng)小于0.4 db/mpa其他技術(shù)要求其他技術(shù)要求機(jī)械性能要求：

9、水聽器暴露于水中的所有金屬和非金屬部件都要采用耐腐蝕材料制作。水聽器暴露于水中的所有金屬和非金屬部件都要采用耐腐蝕材料制作。水聽器的參考聲中心位置及測(cè)量方向要有明顯標(biāo)志。水聽器的參考聲中心位置及測(cè)量方向要有明顯標(biāo)志。水聽器相對(duì)于它的周圍媒質(zhì)應(yīng)是聲學(xué)剛性的。水聽器相對(duì)于它的周圍媒質(zhì)應(yīng)是聲學(xué)剛性的。電學(xué)性能要求：對(duì)于不帶前放的水聽器，在電纜端測(cè)得的絕緣電阻應(yīng)大于對(duì)于不帶前放的水聽器，在電纜端測(cè)得的絕緣電阻應(yīng)大于100m100m（測(cè)試電壓不（測(cè)試電壓不小于小于100v100v）。）。高阻抗的敏感元件應(yīng)有電屏蔽。高阻抗的敏感元件應(yīng)有電屏蔽。連接電纜應(yīng)不少于連接電纜應(yīng)不少于10m10m，當(dāng)敏感元件的電容

10、量小于連接電纜的電容量時(shí)一般應(yīng)連，當(dāng)敏感元件的電容量小于連接電纜的電容量時(shí)一般應(yīng)連接前置放大器接前置放大器。（4 4）國(guó)內(nèi)外典型水聽器介紹）國(guó)內(nèi)外典型水聽器介紹國(guó)外：國(guó)外：國(guó)內(nèi)：國(guó)內(nèi)：（5 5）使用與維護(hù)：）使用與維護(hù)：合理選擇水聽器合理選擇水聽器. .標(biāo)準(zhǔn)水聽器每年應(yīng)經(jīng)計(jì)量部門檢定一次。標(biāo)準(zhǔn)水聽器每年應(yīng)經(jīng)計(jì)量部門檢定一次。檢查水聽器的絕緣電阻時(shí)，試驗(yàn)電壓不小于檢查水聽器的絕緣電阻時(shí)，試驗(yàn)電壓不小于100v100v。注意存放環(huán)境，用完后妥善保管。注意存放環(huán)境，用完后妥善保管。選用低分布電容電纜。選用低分布電容電纜。2.2.水聲發(fā)射換能器水聲發(fā)射換能器（1）分類）分類 同水聽器。同水聽器。（2

11、2）發(fā)射器介紹）發(fā)射器介紹（3 3）參數(shù)：）參數(shù)： 發(fā)射換能器發(fā)送響應(yīng) 發(fā)射換能器指向性 發(fā)射換能器電阻抗 輸入電功率、發(fā)射聲功率和電聲效率 發(fā)射換能器發(fā)送響應(yīng)：發(fā)射換能器發(fā)送響應(yīng)： 發(fā)送電壓響應(yīng) 發(fā)送電流響應(yīng) 發(fā)送功率響應(yīng)發(fā)射換能器在某指定方向上發(fā)射換能器在某指定方向上的自由場(chǎng)遠(yuǎn)場(chǎng)中離其聲中心的自由場(chǎng)遠(yuǎn)場(chǎng)中離其聲中心某參考距離處的聲壓和該參某參考距離處的聲壓和該參考距離的乘積與加到輸入電考距離的乘積與加到輸入電端的端的電壓電壓的比值。的比值。發(fā)射換能器的指向性發(fā)射換能器的指向性 發(fā)射指向性圖是表示它在自發(fā)射指向性圖是表示它在自由場(chǎng)中輻射聲波時(shí)，在其遠(yuǎn)場(chǎng)中由場(chǎng)中輻射聲波時(shí)，在其遠(yuǎn)場(chǎng)中聲能空間分布的圖象。聲能空間分布的圖象。 發(fā)射指向性因數(shù)和發(fā)射指向性指數(shù)發(fā)射指向性因數(shù)和發(fā)射指向性指數(shù) 在參考方向上（通常指聲軸向）遠(yuǎn)場(chǎng)中某點(diǎn)的聲強(qiáng)（或聲壓有效值平方）與相同距離上各方向的聲強(qiáng)平均值（或聲壓有效值平方的平均值）之比為發(fā)射指向性因數(shù)，此比值的分貝數(shù)稱為發(fā)射指向性指數(shù)。 輸入電功率、發(fā)射聲功率和電聲效率輸入電功率、發(fā)射聲功率和電聲效率輸入電功率