GB T 7965-1987 声学 水声换能器测量.pdf

1、UDC 681.8 : 629.12.05 I 621.317 U 67 GB 中华人民共和国国家标准GB 7965-87 声学水声换能器测量Acoustics- Measurement of underwater sound transducers 1987-06-22发布1988-04-01实施回来标准属发布中华人民共和国国家标准声学水声换能器测量Acoustics一-Measurement of underwater sound transducers 1 引言1. 1 本标准规定一般水声换能器的主要电声参数的测量和计算方法。UDC 681.8 : 629 . 12. 05 :621.3

2、17 GB 7965 - 8 7 注2大功率下的某些参数应按GB2967-87(声学水声发射器的大功率特性和测量的规定进行测量。1.2 本标准的适用频率范围为10日z-1MHz，所规定的测量方法，也适用于基阵。本标准还规定了表示这些电声参数所使用的坐标系、数据表示法及使用的图表。1.3 本标准中所用的名词术语、量和单位的名称符号等均按照GB3947-83(声学名词术语、GB3102.7-86tPa) 球面波自由场比较法100HzlMHz 士1.5dB 6.1 柱面波自由场比较法200Hz 10kHz 士1.5dB 6.2 噪声场比较法100Hz4kHz 土2.0dB6.3 声压灵敏度M, V/

3、Pa 振动液柱法lOHz2kHz 士1.OdB 6.4 声压灵敏度级M, dB 密闭腔比较法lHz4kHz 士1.OdB 6. 5 (OdB尘1V /tPa) 国.标准局1987-06-22批准1988-04-01实施GB 7965 - 87 续表1参数符I，j-根位测量及计算方法频率范围测量不确定度条款发迟l也流响应8 1 Pa. m/ A 互易法100HzlMHz 士1.0dB5 发送电VL响应级S, dB 比较法100Hz-IMHZ 土1.5dB 8 (OdB企1Pa m/A) 发送l包B(rq，-，z/:;v Pa m/ V 发送IIJ.JI响应级Sv dB (OdB主lPa m/V)

4、 快能阻抗ZT J 电桥法 = arccos (U -U一盯)/(2UR UT) .(27) 式中:UT _.被翻换能器上的电压降，V;lJR-串联电阻器上的电压降，V;Uu一一串联电路上的总电压，V;R一一串联电阻器的电醒，Q;一一换能器阻抗的蝠角，仰。测量装置的方框图见图9。功率放大器把由振蔼器产生的连续正弦信号、或经脉冲调制器得到的脉冲正弦信号放大后，加到被测换能器与电阻器构成的串联电路两端。为了提高准确度，串联电阻器的电阻值R应尽可能地接近换能器的阻扰，并用同一电压表或示波器测量三个电压值UG、儿1T 0如果信号波形畸变，则要用滤波器滤波后再进行测量，由(26)和(27)式计算换能器阻

5、抗的模和幅角。11 GB 7965-87 图9如果测量系统的接地状态影响电压测量，则在测量过程中需通过一个转换开关，使换能器与串联电阻器交替处于接地状态。但是，当换能器和功率放大器都接地时，应在功率放大器输出端用一个隔离变压器。测量磁致伸缩换能器阻抗时，测量装置的方框图见图10。要求隔直流电容器的电容c.的取值满足1/c.远小于IZTI，扼流圈电感乌的取值要使L表示。10. 1. 3 最大旁瓣级换能器在最大旁瓣(通常是一旁瓣)方向的角偏向损失。10.2 测量方法将被测换能器装在旋转轴上，使真有效声中心位于旋转轴上。旋转换能器，在远场进行测量。指向性测量的自由场远场条件比测量自由场灵敏度或发送响

6、应时的要求更为严格。10.2. 1 声场条件测量指向性时，对于指向换能器，在测量旁瓣或后辐射时，因这时信号级较低，若主瓣声信号由于边界产生的反射波较强，则可能由于测量旁瓣或后辐射时的信号干扰比下降而带来较大误差。这就要求有更好的自由场条件，否则应采用脉冲声技术。在测量水声发射器的指向性时，远场点的确定应满足在所测的各方向上，声场对理想球面波自由场的偏差均小于士1.OdB。当被测换能器的尺寸较大时，4.2条中给出的远场条件往往是不够的.还应要求被测换能器的近边缘和远边缘的振幅相差小于1.OdB。因此，测量全方向的指向性时，测量距离应满足以下关系:d注10D(2的式中:d一一-被测换能器和测量换能

7、器有效声中心之Ifij的距离.m;D一一-被测换能器的最大尺寸，m。在波束宽度较窄的情况下，如果仅在主瓣附近测量，则只需:d二三5D (29) 10.2.2 测量实施如果测量换能器指向性时，使用自动记录，则换能器的旋转速度不能太快(对于高指向性换能器，尤其要注意)，否则，记录器的滞后效应及换能器的抖动会引起附加误差。如果用于动旋转换能器，逐点测量指向性图案，则对高指向性换能器，在其波束宽度内或其他起伏急剧的方位上，测点应密一些;在其他方位上，测点可稀些。注:当需要时也可采用噪声信号测量.日测量的准确度要降低。10.3 数据表示及计算指向性图案通常用极坐标图的形式表示(见图11)，径向坐标表示附

8、应。对于指向性换能器最好用直角坐标图表示(见图12)，横坐标表后方向角，纵坐怀表示响应。这样可以得到较清晰的表示数据。响应值通常用分贝值表示，响应级的最大值取为OdB。也可用归一化的比值表示。13 GB 7965-87 OdB 图11Od8 叶剑。-20.-10. O. 10. 20. 30。图12波束宽度可从阁11或图12中得到。即从主铀的最大响应下降3dB(或6dB、lOdB)时的左右两个方向阔的角度，就是波束宽度20叫s(或2dB，20_1叫B)。最大旁瓣级也从图11或图12中得到。即计算由最大旁瓣(通常是第一旁瓣)比主轴响应下降的分贝数。指向性图案上要标明参考方向，同时还要标明测量的频

9、率、定向平面和环境条件(温度、静压等)。对于无空间对称的换能器，应在较多的定向平面内测量指向性图案，才能表明其空间指向性图案，并且便于计算指向性因数。10.4 栅量不确定度影响指向性测量不确定度的因素，除在测量自由场灵敏度和发送响应一章中提到的几种因素之外，还有严格的远场和自由场条件的不满足、有效声中心与旋转轴的偏离、记录器的分辨率和滞后效应等带来的记录器转速和笔的速度的误差。测量换能器的自由场灵敏度或发送响应的系统误差对指向性的测量不会带来影响。换能器在方向上的定位精厦取决于回转设备的角分辨率，因转设备如有回差，则应单向旋转。对于高指向性换能器，在主旋柬内测量，应视!三次以上取平均值，以弥补

10、由定位角分辨率引起的误差，角分辨率误差可达到土0.50。一般来说，在最大响应区域中，指向性函数值测量的不确定度不大于土O.5d趴在角偏向损失达30dB的范围内，每lOdB可以有土1.OdB的误差。14 GB 7965-87 11 指向性因数和指向性指数的测定若已知换能器的指向性函数，根据定义，则指向性因数可用下式计算:式中:Rg-指向性因数;D(，圳一一一指向性函数。指向性指数为:R = 4rr / J:J:C帆D, = 101gRo (31) 式中:D1-一一指向性指数，础。. , 根据实测的指向性图案计算的方法. ,. , 对于无空间对称的情况按第10章中规定的方法实行，由测得的换能器指向

11、性图案，得到指向性函数D仰，利。再根据(30)式和(31)式计算指向性因数和指向性指数。. .2 对于指向性图案具有旋转对称的情况选Z铀为对称轴，这时指向性因数为:Ro二忖CD(B)JsinBd . . . . . . .(32) 所以，指向性因数的值可借助电子计算机，通过对指向性图案的离散测量值进行数值计算得到。对于手动测量记录，指向性函数是在离散角上获得的;对自动记录的连搂指向性图案，先离散采样得到指向性函数的采样值。积分值精度与测量角采样密度有关。如果在主波束内，指向性图案的测量不确定度不大于土5%，则指向性因数的测量不确定度不大于士10%。11. ,. 3 对于指向性图案具有镜象对称的

12、情况通常用的水声换能器，即使不具有轴对称性，往往还有镜象对称性。这时，指向性因数可用如下方法计算:在伊方向上适当选取若干个定向平面(根据换能器的几何形状、对称性及伊方向上指向性的变化率来选取)，在各个;(i= 1，2，n)定向平面内都按11.1.2款的程序对进行数值积分，得到:制)= J:D(，cp;)sinBdO . . . . .,(33) 则指向性因数由下式计算:R9 = 4rr/三G(队).崎.(34)式中:6.弘一一第z个定向平面角的问隔，这时，在句.内，叭叭的值近似地用叭队)代替。用本方法时，每个定向平面内G(队)测量的不确定度与11.1.2款一样不大于士10%。伊方向的求和误差取

13、决于定向平面选取的合理性及精细程度。.2 根据实测披束宽度，查图表或用经验公式计算的方法完全均匀的圆形、椭圆形、矩形、方形活塞式换能器或均匀线列换能器，可通过实测其被束宽度2-IOd，由附录A中图A1或图A2查得它们的指向性指数。也可以通过实测其被束宽度2-ld8，由附15 GB 7965-87 录A中的公式(Al)和(A2)计算指向性因数。11.3 根据等效尺寸计算的方法活塞式换能器或线列换能器也可通过实测的半被束宽度来确定它们的等效面积或等放长度，由此来计算它们的指向性因数。按照第10章中规定的方法，测出换能器的半被束宽度3dR、(J-6dB、札0础。8.对于圆形活塞式换能器，用下式等出三

14、个相应的直径与波长的比值:D，/= O. 7/sin(d8/0.73) O2/= O. 7/sin(-.d8) D，j= O. 7/sin(-，咄/1.23)(3日式中:D，、矶、队一-分别是该频率时，半被束宽度础、川、。1峭所对应的圆形活塞式换能器的直径，m;一一水中声波波长，m。由D，、O2、/)，的平均值作为圆形活塞式换能器的等效直径，以计算其等效面积。b.对于矩形和方形活塞式换能器(在平行于其一边的定向平面中)或线列换能器，用下式算出三个相应的边长或长度与波长的比值:1.，/= O. 6/ sin (0-3d8 / 0. 73) L2/= O. 6/sin(O-.dU) TJ，j= O

15、. 6/ sin (0 _ iOdA/ J. 23)U们式中:L，、L，、1.3一一分别是该频率时，半波束宽度。-JdB、。一仙、-10dB所对应的矩形和方形活塞式换能器的边长或线列换能器的长度，m。由L，、L2、1.，的平均值作为线列换能器的等效长度，或矩形、方形洁塞式换能器的等效边长，以计算它们的等效面积。当算出活塞式换能器的等效面积或线列换能器的等效长度后，由下列公式计算它们的指向性困数:8.对于活塞式换能器:,. 式中:A一-活塞式换能器的等效面积，m20b.对于线列换能器:式中:L一一线列换能器的等效长度，m。儿=4A/2(37)Re = 2L/(38) 高频时，活塞式换能器和线列换

16、能器的实际指向性图案与理论的指向性图案一般是比较吻合的，而且主瓣所占能量很大，所以本方法是可靠的。即使是束控换能器或其他形状较复杂的换能器，当尺寸大于波长时，(37)式和(38)式仍然适用。本方法的误差来惊同第11.1条一样，测量不确定度不大于士10%。对于某些理想化的换能器，已经推导出它们的指向性因数的精确关系式或近似关系式，例如:对于有无限刚硬障板的平面圆形活塞式换能器:式中:r一一一圆形活塞的半径，ffi;k一一圆波数，m-I;16 Re= (kr) / 1-2J,(2kr) / 2kr (39) GB 7965 - 8 7 J, (2kr)一一一阶贝塞尔函数。当活塞半径大于半放长时，可

17、用近似公式(37).其误差小于士5%。对于无障板情况，矩形及一些近似于圆形或短形的其他形状的活塞式换能器，也是适用的。对于均匀连续线列换能器:Ro = kLn -2/kL一2sin(kL)/kL+ 4cos(kL) / (lcL) (40) 当线列换能器的长度大于波长时，可用近似公式(38).其误差小于土5%。常用的活塞式换能器或线列换能器，常常是由许多基元组成的基阵，其有效边缘或有效端点不易确定，由此引进的误差，对线列换能器的有效长度来说约为士5%.对活塞式换能器的有效面积来说约为士10%。附录A中列出几种典型换能器的指向性函数，只需知道换能器的指向性函数，则它们的指向性因数都可用(30)式

18、或(32)式，通过计算机进行数值计算得到。12 输入电功率的测量12. 1 功率计或电压表相位计法12. 1. 1 用功率计可以直接从表头读数得到换能器的输入电功率。此时，功率计的误差即输入电功率的测量不确定度小于土5%。12. 1.2 用电压表相位计法测量，测量装置的方框图见图13。在换能器回路中串联一个标准无感电阻器，用同一个电压表测量换能器与电阻器上的电压幅值，用相位计测量它们的相位差，由下式计算换能器的输入电功率:W. = (J T UR/R cosc ( 4 1) 式中:W e 换能器的输入电功率.W;UT一一换能器上的电压降.V，UR一标准电阻器上的电压降.V;R一一标准电阻器的电

19、阻.Q;一-UT和UR的相位差(0)。图13本方法在波形不畸变、角不大于45。时，如果电压的测量不确定度不大于士2%.标准电阻器的电阻准确度优于土1%.相位计的准确度优于土2%.则输入电功率的测量不确定度不大于士5%。12.2 阻抗法17 GB 7965-87 先由第9章中规定的方法测定了换能器的并联电导或串联电阻值，再测出换能器的激励电压或激，励电流，就能由下式计算它们的输入电功率:或者式中:1一一一换能器的激励电流，A;RTS -一一换能器的等效串联电阻，岛的一换能器的激励电压.V;CTP一一换能器的等效并联电导，S。W.=I.RTS (42) w.=u午，CTP气，(43)激励电压可直接

20、用电压表测量，激励电流既可直接用电流表测量，也可插入低值的标准取样电阻器(或电流变压器)，用同一电压表测量其电压降得到。需要注意的是，测量电压或电流时，换能器的负载、接地条件及测量端，应与测量换能器电导或电阻时相同。另外，如果换能器电导或电阻是在小功率状态下测得时，那么，用本方法得到的输入电功率只适用于换能器阻扰与输入电功率无关的情况，即用于连续信号小功率状态下，而不能任意外推到更大功率状态下的输入电功率值。如果换能器电导或电阻的测量不确定度不大于士5%，电压或电流的测量不确定度不大于土3%，则本方法测量输入电动率的测量不确定度不大于土10%。12.3 三电压法按照第9.2条中图9的线路，用同

21、一电压表测量电阻器、换能器及整个串联电路的电压降，由下式计算换能器的输入电功率:W. = un -! -Uk)/2R什的式中:Uo一一整个串联电路的总电压，V0 如果电压的测量不确定度不大于士2%，串联电阻器电阻的准确度优于土1%，则本方法测量输入电功率的测量不确定度不大于土8%。13 辐射声功率的测量换能器的辐射声功率是通过测量水声发射器在远场某距离d处声轴方向上的声压及宫的指向性因数，由下式计算得到:W. = 4nd p;/ (pcRo) . (4日式中:W.一一辐射声功率，W;d一一一水昕器到水声发射器有效声中心之间的距离，m;h一一距离d处的声压.Pa;一一-水的密度，kg/m ; c

22、一一水中声速，m/s;R.-一一水声发射器的指向性因数。13. 1 声压的测量根据被测水声发射器的工作频率，选取标准水听器，将它置于水声发射器声轴方向上，离水声发射器有效声中心的距离为d处(d满足自由场远场条件)，测得水昕器的输出开路电压，由下式计算声压:Pl = ucl M (46) 18 GB 7965-87 式中:Uc一一水昕器的输出开路电压，V;M一一-水昕器的自由场灵敏度，V/Pao如果水听器的输出开路电压的测量不确定度不大于土2%，水昕器自由场灵敏度的测量不确定度不大于土O.7dB，则声压的测量不确定度不大于土15%。13.2 辐射声功率的计算按照第11章中规定的方法测量水声发射器

23、的指向性因数，由(4日式J十算辐射声功率。如果距离d的测量不确定度不大于士1%，水的特性阻抗c的测量不确定度不大于土2%，指向性因数的测量不确定度不大于士10%，声压的测量不确定度不大于土15%，则辐射声功率的测量不确定度不大于士30%。如果要测量声功率级，则可通过测量水声发射器在距离d处的声压级和指向性指数，由下式计算得到:Lw = L, - D. - 201gd - 50. 7 (47) 式中:Lw一一声功率级，dB(OdBlpW); L，一一声压级，dB(OdB尘1Pa); D.一一指向性指数，dBo声功率级的测量不确定度不大于士1.5dB。14 电鼓草的测量换能器的电声效率是指其辐射声

24、功率与输入电功率的比值，即:可.= w./w. . .刊的式中:咱ea-一电声效率;W.一一辐射声功率，W;W.一一输入电功率，W。电声效率的测量计算方法主要有以下两种。14. 1 直接法按照第13章中规定的方法测量水声发射器的辐射声功率，按照第12章中规定的方法测量它的输入电功率，由(48)式直接计算电声效率。如果输入电功率的测量不确定度不大于土10%，辐射声功率的测量不确定度不大于士30%，则直接法测量电声效率的测量不确定度不大于土32%。14.2 电导(电阻法14.2. 1 原理和方法对于一个单谐换能器，可以在它的谐振频率附近等效为集总参数形式的单振荡回路，在谐振频率上，动生导纳(或阻抗

25、)的虚部为零。因此，可通过实测换能器在空气中和水中的电导曲线(或电阻曲线)，来计算电声效率。压电换能器用电导曲线法。按照第9.1条中规定的方法测量换能器电导随频率变化的曲线(见图14)。测量的频率范围和测量点必须保证曲线有明确的走向和可靠的内插点。图中曲线MAN和M，N，分别是换能器在水中和空气中时测得的电导曲线。MN和M，N，是介电19 GB 7965-87 GTP (R ) A. N. N M f B B. 图4损耗线，过电导曲线最高点A和A，作垂线AB和A，B，分别交MN和M，N，于C和C，点，则换能器的机电效率为:1I.m = (AC!AB) X 100% (49) 式中:m一换能器的

26、机电效率;AC一-换能器在水中谐振频率处的动生电导，S;AB-换能器在水中谐振频率处的电导，S。换能器的机声效率为:ma= (A,C. -AC)!A,C. JXIOO% . (50) 式中:11m.一一换能器的机声效率;A，C，一一换能器在空气中谐振频率处的动生电导，S。换能器的电声效率为:可CH= (AC! AB) (A ,C, AC) ! A,A, X 100% (51) 磁致伸缩换能器用电阻曲线法。按照第9.条中规定的方法测量换能器电阻RTS随频率变化的曲线(见图14)，仍按上述方法并由(49)、(50)、(51)式计算效率，不过这时各参数的意义如下:MN和M，N，一一磁滞损耗和涡流损耗

27、线;AC-换能器在水中谐振频率处的动生电阻，Q;AB-换能器在水中谐振频率处的电阻，Q;A，C，一-一换能器在空气中谐振频率处的动生电阻，Q。14.2.2 适用范围电导(电阻)法测量电声效率简便迅速，但它有一定的使用条件。对于单一模式振动的简单换能器，在谐振频率工作时，这种方法是可靠的，对于多谐(或多模)换能器，或表面有一定厚度覆盖层的换能器，以及在非谐振频率时或在换能器的线性工作范围以外，本方法不适用。14.2.3 测量不确定度如果换能器电导(或电阻)的测量不确定度不大于土5%，则AC、A，C，、AB的测量不确定度不大于土7%，所以，电导(电阻)法测量电声效率的不确定度不大于士15%。本方法

28、的实际准确度还取决于换能器对这种方法适用范围的满足程度。20 GB 7965-87 15 机械谐振频率、换能器带宽和机械品质因数的测定15. 1 定义15. 1: 1 机械谐振频率换能器等效电路的动生支路中电抗(或电纳)为零时的频率。15. 1. 2 换能器带宽在换能器的电导曲线上，对应低于最大频响3dB的上下两个半功率点频率之差。15. 1. 3 机械品质因数(机械Q值)单自由度机械系统共振尖锐度或频率选择性的度量，其量值为储存于该系统中等效抗性元件上的能量与耗散在等效阻性元件上的能量的比值。根据等效电路，机械品质因数可表示为:式中:Qm一一机械品质因数;L一一机械谐振频率，Hz;M一一换能

29、器带宽，Hz.Qm = folM (52) 机械Q值还用来描述单谐机械系统的瞬态特性。如果用一频率等于单谐系统谐振频率的脉冲正弦信号激励时，欲使系统振速达到稳态值的96%或者信号停止时，欲使系统振速降到原稳态值的4%时，则需要Qm个周期的时间。15.2 测量方法对于压电换能器，测量并画出电导曲线(见图1日，渐近线MN表示介电损耗。最大电导点A所对应的频率是机械谐振频率。C点是垂线AF与渐近线MN的交点。过AC中点做MN的平行线，与电导曲线的交点所对应的两个频率，即半功率点频率L和f，换能器带宽由下式计算:Af=f,-f, 白白式中:f，、f，一一分别是低于和高于机械谐振频率的半功率点频率，险。

30、单谐换能器的机械Q值是通过测定机械谐振频率和换能器带宽后，用(52)式计算得到。对于磁致伸缩换能器，测量并画-出电阻(或电功率)曲线(见图1日，计算方法同上，不过这时渐近线MN表示磁滞损耗和涡流损耗。GTP (RT,) A N M f 1, !. !. 图1521 GB 7965-87 附录A指向性因数、指向性指数的计算图表及公式(补充件)A.l 计算图表矩形或椭圆形活塞式换能器的10dB波束宽度与其指向性指数的国数关系可查图AL21) 椭Ill:日10 H 6 60 10120 自111201 100 越80号260:fIl!三II乓电10 :10 因Al其中，最大波束宽度是在过声轴并与矩形

31、的短边平行的平面或包含椭圆的短轴的平面中测量的。最小披束宽度是在过声轴并与矩形长边平行的平面或包含椭圆长轴的平面中测量的。带障板的圆形活塞式换能器的lOdBi波束宽度与其指向性指数的函数关系可查图A205 1 、 r+o. 、同-L_ L ,._ 。5月1322ll 唱V巅每刻【也源5 () 20 I) 60 8U I() IJ 1201111 16018 波来度(2 8 d B) 图A222 GB 7965-87 A.2 指向性因数计算的经验公式根据实测均匀线列换能器或活塞式换能器的3dB波束宽度，由下列公式计算它们的指向性因数。a.对于均匀线列换能器Ro = 101. 5/2B_咄(Al)

32、式中:Ro一一指向性因数;21LldB一一3dB波束宽度(0)。b.对于活塞式换能器R= 32400/(2dB)， (2-础)，J(A2)式中:(2()-ldB)，、(2fJ_础)，一一分别是互相垂直的两个定向平面中的3dB波束宽度，的。A.3 一些常用换能嚣的指向性函数一些常用的表面振幅均匀的活塞式换能器，其指向性图案的数学表达式如下:a.带障板的平面圆形活塞式换能器:D() = 2J I ( krsinB) / (k1 sinB) (A3) 式中:D(的一指向性函数;k一一圆波数，m-IET一一-圆形活塞的半径，m;J，(krsin的一一一阶贝塞尔函数。Z轴选在活塞面的法线方向上。b.均匀

33、连续线列换能器或带障板的矩形平面活塞式换能器(在平行于一个边的平面中): 以俨叫KL叫);(+kL叫).队的式中:L一一一线列换能器长度或定向平面中矩形边长，m;Z轴取线轴或矩形活塞定向平面一边，p角见图1。C.带障板的方形平面活塞式换能器(对角线定向平面中): D() = Sin (士kD)/(士k川). .(A5) 式中:L一一方形对角线长度，m;Z轴选在活塞面的法线方向上。d.等间隔的N基元线列阵:以际叫+Nkdsinp);N sin(卡叫式中:d一一直线上基元中心的间距，m;N一一基元数。Z轴取在线轴上，角见图10e.由细圆柱弯成的圆环:D(B) = Jo(k1sin)(A7) 23

34、GB 7965-87 式中:r一一圆环的半径，m;Jo(krsin()一一零阶贝塞尔函数。Z轴取在圆环所在平面的法向上。24 GB 7965-87 附录B常用换能器的声场邻近区判据(补充件)为了获得球面波声场，水声发射器与水昕器之间要隔开一个可容许的最小距离，这个最小距离的判据，即邻近区判据。邻近区判据是工作频率及两个换能器的形状和尺寸的函数，同时与测量精度及所测参数有关。邻近区没有截然的界限，常用换能器的声场邻近区判据如下。8.1 各种换能器与点状水听器组合测量时声场邻近区判据8.均匀圆形活塞式换能器d二三1/倪。d二主T但幻式中:d一一两个换能器之间的距离，ffi;一一水中声波波长，m;T

35、一一圆形活塞半径，ffi。(B1)和(B2)式作为圆形活塞式换能器邻近区判据，商场偏差小于o.5础。b.其他形状的活塞式换能器，(Bl)式可改写为:d二三活塞面积/ (B3) 这时可有相同的声场偏差。c.线列或柱形换能器dL2/ 伪的4二主但盯式中:L一一线或柱的长度，ffio(B4)和(B5)式作为线列或柱形换能器的邻近区判据，声场偏差小于O.5dB。8.2 两个非点状换能器相互组合时的邻近区判据8.两个不同直径的圆形活塞式换能器d二三(1:+1:)/ 但们d1，但d12 仰的式中:1，、川一一分别为两个圆形活塞的半径，ffio以上三式作为两个不同直径的圆形活塞式换能器的邻近区判据，声场偏差

36、小于O.2dB。b.两个长度相同的平行线列换能器d二三1.5L/. (B9) 25 GB 7965一-8 7 d二三L但10)(B9)和(B10)式作为两个长度相同的平行线列换能器的邻近区判据，声场偏差小于0.5dB.c.两个矩形平面换能器d注k(l+ r )(W /2)十(.，/2)J/3(B11)式中:k -一一圆波数，m-l;T一一水昕器宽度与水声发射器宽度的比值;W、L一一-分别为矩形水声发射器的宽度和长度，m。(B 11 )式作为两个矩形平面换能器的邻近区判据，声场偏差大约1dBo26 GB 7965-87 附录C有关噪声场法测量的问题(参考件进行球面波自由场互易法测量时，在低频范围

37、内，常因水池的消声效果减弱，而不宜采用单频连续正弦信号，或因低频时要求的脉冲宽度较宽，使直达信号与反射信号不能分开，而不宜采用脉冲法，致使自由场测量难以进行。这时可用窄带噪声信号，在所测量的区域内形成均匀噪声场，以使用噪声场进行测量。窄带噪声信号可用1/3倍频程带宽的或宽带的粉红噪声发送，用具有1/3倍频程带宽滤波器的接收器接收，滤披器应符合GB3241二82(声和振动分析用的1/1和1/3倍频程滤波器的规定，真中心频率为:1. 6、2.0、2.5、3.15、4.0、5.0、6.3、8.0、10.0、12.5Hz及它们的10的倍数。粉红噪声是功率频谱密度与频率成反比的噪声，即频率每增加一个倍频

38、程，它的平均电压级下降3dB。用噪声信号进行测量时，应使用具有合适时间常数的记录器或电压表记录和指示，以减小读数误差。由于采用粉红噪声信号，所以，水声发射器宜采用平坦响应的发送器或压电换能器。采用窄带噪声信号测量时，只能在低于换能器谐振频率的频段内进行。带宽越窄，测量值越接近标称频率的单频值，但读数稳定性差，所以，两者需进行权衡。由于读数起伏较大，故通常需取3次以上的测量数据的平均值，以减少读数误差。27 GB 7965 - 87 附录D柱面波自由场互易常数中ic的数值表(参考件)柱面波自由场的互易常数人为:J c = Mc/8/c = 2L气/(pc) (01 ) 其单位为W/ (m+ Pa

39、 ) .当以分贝计量时，因Mc和STC的基准值Mr和Sr分别取1V /!lPa和l!lPa m+/ A .故互易常数Jc的基准值.Jcr应取10W/(m+ Pa ) .则以分贝表示的互易常数Jc应为:Jc = 201g (Jc/Jcr) = 201g2 X 10-11.V1/(c)J 二-234. 0 + 20lgL -201g-10lgc 10lgf = 201gL + i c . (D2) 若取20C时的水的密度和水中声速，即=O. 998 X 10kg/ m c = 1. 182km/s .则有j c = - 325. 69 - 101g! (D3) 式中频率f的单位为赫(Hz).为了便

40、于使用，将此式制成计算表列于表Dl中。频率每增加10倍，ic应减小10dB。例如:当f= 63Hz时ic = - 343. 7dB ;当f= 630Hz时，则ic=一343.7-10.0= -353.7dB。表Dlic数值表f ,Hz 。2 3 4 10 20 30 40 50 60 70 80 90 28 - 335.7 一336.1 一336.5336.8 -337.1 一338.7- 338.9 - 339.1 一339.3一339.5-340.5 一340.6一340.7一340.9-34 1. 0 -341. 7 -34 1. 8 一311.9 342.0 -342.1 - 342.

41、 8 - 34 2. 8 一342.8342.9 - 343.0 -343.5 -343.5 一343.6一343.7一343.7一344.1一344.2-344.3 一344.3一344.,j -344.7 -344. 8 一344.8-344.9 - 344.9 - 345. 2 -345.3 一345.3-345.4 -345.4 附加说明:本标准由全国声学标准化技术委员会审查通过。本标准主要起草人曹承伟、郑进鸿。5 一337.1339.7 一341.1 一342.2-313. 1 -343.8 一344.4-345.0 -345.5 dB 6 7 8 9 -337. 7 一338.0一338.2-338.5 -339.8 一340.0-340. 2 -340.3 一341.3一341.4 - 34 1. 5 -341. 6 - 342.3 -342. 4 一342.5一342.6- 343.2 一343.2-343.3 -343.4 - 343.9 - 343.9 -344.0 - 344. 1 一344.5-344.6 -344.6 -344.7 - 345.0 一345.1一345.) 一345.2- 345.5 - 345.6 一345.6一345.6