中华人民共和国国家标准
GB/T 16165-1996
Measurementmethodofhydrophonephase consistency
国家技术监督局 发布
中华人民共和国国家标准
GB/T 16165-1996
水听器相位一致性测量方法
Measurement method of hydrophone phase consistency
1主题内客与适用范围
本标准规定了水下声基阵基元的水听器相位一致性的测量方法.本标准适用于额率范围为几百赫兹到几十千赫燕同类型水听器的比较测量.
2引1用标准
GB3223水声换能器自由场校准方法GB3947声学名词术语GB7965声学水声换能器测量
3术语、符号和代号
本标准所采用的术语、符号和代号，除符合GB3223.GB3947、GB7965的规定外，并规定下列定义.
3.1相位一致性Phaseconsistency
当二个或二个以上水听器在相同瞬时声压作用下，各个水听器输出开路电压的相位差值.
4测量
4.1测量原理
参考水听器J.和被测水听器J（i-1、2、3.)）同时置于发射器F激发的声场中接收声压，其输出开路电压的相位差由两部分组成，一是声场申不同位置的瞬时声压的相位差值，二是两水听器自身的相位一致性，
参考水听器J.在声场中位置固定不变，被测水听器J则在F、JJ三者相对位置不变的声场中，在其固定的位置置换.测出每次J.相对J的相位差值点，则两只被测水听器的相位一致性按公式（1） 求得：
式中：-两被测水听器的相位一致性，（）或rad；
、一分别为两只被测水听器J和J ，相对于参考水听器J.的相位差值，（）或rad.
4.2测量条件
本标准规定的测量都应在符合GB3223附录A.GB7965附录B稳态、自由场、远场条件下进行.
4.3准备
在测量前应用清洁剂将水听器和发射器表面擦洗干净，并浸泡于水中使换能器表面充分湿润，不附
气泡，浸泡时间一般不少于24h.然后将换能器安装在支架上，并在所需测试深度放置一定时间，使温度、压力达到平衡，待到该系统读数稳定或每小时测量值不变时，方可正式测量.
4.4测量系统
4.4.1测量系统的方框图
测量系统的方框图见图1.
图1
F-发射器：1-包括参考水听器J.和放大器、滤波器，2-包括被溯水听器J，和放大器、滤波器
4.4.2参考水听器的选择
参考水听器应与被测水听器类型相同，并具有较高稳定性能的水听器.
4.4.3换能器布置要求
发射器F、参考水听器J.和被测水听器J.三者安装在刚性好的测量架上，以保证被测水听器J在反复置换的测量过程中，三者相对位置不变.
测量架需便JJ在F的远场区，测量架在测量中不应引入电申漏，并尽量减少振动或散射等影响.J、J与F的距离应大致相同，J、J间应保持一定间距，以消除相互间散射影响，F面对JJ的 方向性起伏应在允许范围内.
F、JJ，三者间的相对距离和相对方位，在每次测量中均应严格保持不变.如果数个被测水听器J（i=1、2、3.）须在不同距离上进行相位一致性测量时，则必须确定各水听器与发射器F之间的距离差，并经过相位与距离关系的声场检查，才能对相位差读数进行声程差修正.距离差必须按统一的几何中心或参考声中心度量.
4.5相位差测量
根据不同条件，可选用如下因种方法进行测量.
4.5.1在满足自由场条件下，可以用单频连续波信号，直接用相位计读取被测信号和参考信号的相位差值.
若相位计精度优于1°，测量随机误差约2~4°，则频率在20kHz以下用该方法得到的相位一致性测量不确定度在士4范围之内.
4.5.2在反射波影响不可忽略的声场条件下，可以采用扫颜连续波信号，直接用扫频相位检测仪（如：传递函数分析仪、网络分析仪、扫增益相位仪等）读取被测信号和参考信号的相位差值.
测试方框图见图2.
图2
F发射器；J.一参考水听器J-被测水听器
测量中要选择合适的扫额速率：和跟随滤波器带宽△f.使直达波颠率在通带之内，反射波频率在通带之外.即应满足公式（2）和公式（3）的条件：
（2）
（3）
式中：s-扫频速率，Hz/s；
△f---跟随滤波器带宽，Hx；
C-自由场声速，m/s
该方法相位一致性测量不确定度同4.5.1条.
4.5.3在非消声有限水域测量时、可采用脉冲声技术，其相位测量一般用基于快速付里叶变换（FFT） 的信号处理方法如：
a.传递函数计算，读两信号的相位差值；
b.互诺计算，在相位谐上，读取指定颗率的相位差值.
证足够的测量精度.f.、B、N的确定取决于仅器的软件和硬件及J.、J声程差的大小. 在上述数字信号处理中，采样频率f和A/D比特数B必须足够高，采样的点数N要足够多，以保
为保证足够的精度，B不小于8bit，N不小于512点，采祥颊率f，比测量频率f.高20倍以上，面且N必须包含接收脉冲尽可能多的稳态部分，而不包含反射脉冲.读数应当采用多次测量离散付里叶变换（DFT）的累加平均值.测量平均次数取决于信噪比大小.
一致性测量不确定度在土5之内. 若相位检测仅精度优于2"，测量随机误差约2~4.则在赖率为20kHz以下，用该方法得到的相位
4.5.4在上述测量方法实施有困难的情况或测量精度要求不很高时，也可采用参考信号比较法，见附录A（参考件）.
参考电信号比较法 附录A （参考件）
A1在远场和自由场条件满足时，可以用发射信号源的长脉冲电压信号作为参考比较信号，替代参考系统J的信号.
测试方框图见图A1.
图A1
F-发射器：J被测水听器：d-距离，m
部分有一部分重叠，用移相器改变参考信号的相位，在示波器上观察相加波形，辨别零值相位指示（如： 参考信号的脉冲宽度r应足够宽，使r值大于距离d与声速C之比，该参考信号与接收信号的稳态李萨如图形或叠加部分相减波形），读取被测水听器J的相位值（i=1、...)，即可按公式（A1）计算相位一致性.
图A2
