中华人民共和国国家标准
GB7965-87
声学水声换能器测量
Acoustics-Measurementofunderwater sound transducers
国家标准局发布
中华人民共和国国家标准
UDC 681.8:629 12.05GB 7965-87 621.317
声学水声换能器测量
Acousties Mesurementof underweter 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.
注，大功率下的某些参数应按GB2967-87（声学一水产发射器的大动率特性和测量）的规定速行测量，
1.2本标准的适用频率范围为10Hz~IMHz，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.
3102.7-86（声学的量和单位）、GB3238-82《声的级及其基准值）、GB3240-82（声学测量中的 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）、GB常用顾率）等的有关规定.
1.4本标准是目前已经制订的有关水声换能器校准、测量的一系列国家标准之一，这一系列国家标准包括：
GB3223-82（水声换能器自由场校准方法》；GB4130-84（水听器低频校准方法）；GB7965-87（声学水声换能器测量）： GB7967-87《声学水声发射器的大功率特性和测量）.
2基本电声参数
本标准规定的电声特性参数的名称、符号、单位、测量和计算方法、适用的频率范围以及测量的不确定度列表如下：
表1
养号 测量及计算方法 率范围 测量不确定度 条款白由场灵度 M v/Pa ①球面波白由场互易出 100t~1Mz ±1-0B 1白由场灵度[级] M B ②柱面波自由场互易法 200Hz~10xHz ±1. (dB 5.2(dB1V/Ps) ③球面波自由场比较续 100Hz~IMHz ±1. 5dB 6.1③暖声场比较法 ④柱面波白由场比较法 200Hz~10kHz 100~4 ±1. 5d8 ±2.048 6.2 6.3产医灵联度 M v/Ps ①报动液柱法 10He~2xHz ± 1. 048 6.4严压灵敏度[级] M dB ②闭胶比较法 IH~H ±1. 14B 6.5(fdB1V/sPs)
国家标准局1987-06-22批准
续表1
9 数 测量及计算方法 报率范图 测量不确定度 条款发运电流响应 发送电流响应[线] Psm/A d8 ①互易族 ②比较法 1006z~MI 100Hz~{MHZ ±1. ±1.5 8(0dB1sPs •m/A)发适电压响座 Ps•m/V发适电压响应[级] Sv (0es1s 4B• m/V)换能容用抗 换能养导纳 Y r S ①电桥法 ②三电压法 <100 <100kHz %s干 ±5% 9.2 9.1指向性函数 波束宽度 D(9 9） 29 ±5%~10% 10最大务插级指向性民数 D f ①根据数向性图案计算 ②根据波束宽度计算成 ±19% 11.1敬向性有数 8 查表 11.2输人电功率 F. M ①功率计法或电压表 ③根据等效尺寸计算 11②相位计法 ±$% 12④三电压铁 ③抗法 ±10% 8% 12 12电产效率 w. ±30% 13②电学（电属）族 ①直接法 土32% ±15% 14 14机械造摇频率 节宽 f Hz Hz 15 *机械品质国数 0n 3坐标系和数据表示法 3.1换能器取向的坐标系 本标准规定换能器的取向采用左较极坐标系（见图1），坐标系的原点放在换能器的有效声中心上，以该点为测验距离的起点，测量指向性图案时，换能器绕通过该点的某一轴装转. 一般换能器在此坐标系中的取向应符合如下现定： 对换能器的工作位置来讲，正Z轴（90）是向上的方向. 轴方向上测量. b.正x轴（9=90°，p-0°）是法向传播方向或水平声轴方向，自由场灵最度或发送响应一般都在x c.正1轴是0=90，p-90°的方向. 图 2 图1 d.球形换能器或球形阵的取向，正Z输应与电缆引线重合，正X输应与换能器上的指向标志一致（见图2）. e.线列换能器或圆柱阵的取向，正z轴应与直线或西柱轴重合，正X轴应与换能器上的指向标志一致（见图3）. 1.平面形换能器或平面阵的取向，正Z轴一般在辐射面的法线方向，正工轴与换能器上的指向标表一致（见图4）. 图 4 图3 取向需特殊规定时，应另加说明. 3.2数据表示法 报告中给出的测量参数及导出参数的数据，可以列成数值表格表示，当与频率或方位角有关时，一般制成图表，在直角坐标或极坐标纸上用曲线表示.绘制曲线时，应按GB3769-83（绘新频率特性图 和极坐标图的标度和尺寸》规定，所选用的标度应与数据的不确定度相适应， 对指向性图案和导纳画图（或电导曲线）等的要求，分别参见有关条款. 4测量方法的选择、测量条件及准备 4.1测量方法的选择 表1）. 4.1.1自由场灵敏度和发送响应的测量，根据测量的不确定度，测量方法分为互易法和比较法（见 互易法有两种，方法的选用取决于所要测量的频率范围及换能器的形状尺寸，球面波自由场互易法，适用于大多数换能器，可在表1给出的率范围内进行测量，对于长柱形或线列换能器，往往由于 它们的长度较长，致使球面波场邻近区很远，而难以获得符合测垫要求的球面波自由场：或因距离太远，难以保证足够的信噪比，在此情况下，可选用柱面波自由场互易法，在近场的等效柱面波区内进行测量.测健的频率范围见表1.互易法测量要求测量三次以上取平均，以减小偶然误差. 比较法是将待测换能器与标准水听器或标准声源在间一声场中进行比较，标准水听器或标准声源应按规定定期校准. 4.1.2其他参数的测量可根据对测量不确定度的要求和实际测量条件确定. 4.2测量条件 当测量换能器的几个参数时，必须要注意温度、静压、电接地、频率、声负载等条件保持恒定，对测量有影响的条件，必须加以说明. 所测量的各种参数都必须在稳定情况下进行，特殊情况需另加说明，当使用脉冲法时，脉冲宽度和脉冲波形的选择都必须使稳态条件和自由场条件基本得到满是（见GB3223附录A）. 测量距离应润足不同换能器所要求的远场条件（见附录B）， 大于±1.0B 互易法测量时，测量处的声场与理想自由场的偏差应不大于士0.5dB，比较法测量时，其偏差应不 4.3测量前的准备 得到充分浸润，不附有气泡，以保证测量稳定可掌. 测量前应将换能器表面擦洗干净，浸人水中放到所需的测量深度，浸泡半小时以上，使换能器表面 换能器的安装支架必须避免振动、声反射和散射等的影响，旋转时，换能器不抖动.换能器的声轴在水平方向上，并且，水声发射器和水听器应处在同一深度上. 水听器应满足测量所需的动态范围. 在测量之前必须对声场进行检查，检查球面波自由场的方法是检查声场中声压与距离成反比的球面波扩最规律是否成立.如果符合此规律，则说明在这些距离内满足远场条件，声中心选择是正确的， 测量系统和媒质是稳定的，接收系统是线性的，换能器安装的方向和深度是对的，并且没有边界干扰和 柱面波法的等效桂面波场、噪声场法中对噪声场的要求及其检查方法分别见相应的条款. 测垫中应保持信噪比大于204B. 5自由场灵敏度和发送响应的互易法测量 5.1球面波自由场互易法 按照GB3223-82中第3章的方法. 信号，使互易法在低频范图内得到延伸，采用窄蒙噪声信号测量，只能在远低于换能器诺振频率的频段 在低频范围，当用单频连续正张信号或用脉冲声技术都不能获得满意的自由场时，可采用窄带噪声内进行，并要求噪声场对球面波自由场的偏差不大于士1.0dB，对噪声信号类型、仅器和水声发射器的选择，见附录C， 度不大于土1%，取样电阻的准确度优于土1%，那么球面波自由场互易法测量的不确定度不大于 如果标准衰减器的准确度优于土0.24B，或电压测量的不确定度不大于土2%，距离测量的不确定
