测量用水声换能器

测量用水声换能器第1页，共38页，2023年，2月20日，星期一1.水听器（1）分类（2）参数（3）GB/T4128-1995（4）国内外典型水听器介绍（5）使用与维护第2页，共38页，2023年，2月20日，星期一

(1)分类

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根据其用途和校准的准确度

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根据其使用材料

第3页，共38页，2023年，2月20日，星期一根据其用途和校准的准确度分为两级：

A.一级标准水听器

建立水声声压基准，并通过它传递声学量单位。绝对法校准。

B.二级标准水听器（测量水听器）

用作实验室中一般测试。比较法校准。第4页，共38页，2023年，2月20日，星期一根据其使用材料可分为：a、压电式：b、动圈式（或电动式）c、磁致伸缩式d、光纤式第5页，共38页，2023年，2月20日，星期一(2)参数①水听器接收灵敏度②水听器的指向性③水听器的电阻抗④动态范围

第6页，共38页，2023年，2月20日，星期一水听器自由场电压灵敏度：①水听器接收灵敏度水听器在平面自由声场中输出端的开路电压与声场中放入水听器之前存在于水听器声中心位置处自由场声压的比值。第7页，共38页，2023年，2月20日，星期一·

水听器声压灵敏度：水听器输出端的开路电压与作用于水听器接收面上的实际声压的比值。

第8页，共38页，2023年，2月20日，星期一·

指向性响应图·

指向性指数·

指向性因数

②水听器的指向性第9页，共38页，2023年，2月20日，星期一水听器的指向性图表示水听器在远场平面波作用下，所产生的开路输出电压随入射方向变化的曲线图。

第10页，共38页，2023年，2月20日，星期一·波束宽度指向性响应图参数·旁瓣级第11页，共38页，2023年，2月20日，星期一指向性指数和指向性因数

对于水听器，其指向性因数代表定向接收器输出端的信噪比比无指向性接收器输出端的信噪比提高的倍数。第12页，共38页，2023年，2月20日，星期一

在某频率下加于换能器电端的瞬时电压与所引起的瞬时电流的复数比。换能器电阻抗的倒数称为换能器的电导纳。③水听器的电阻抗第13页，共38页，2023年，2月20日，星期一

水听器主轴方向入射的正弦平面行波使水听器产生的开路电压等于水听器实际输出的带宽1Hz的开路噪声电压时，则该声波的声压级就是水听器的等效噪声声压级。水听器的过载声压级与等效噪声声压级之差。水听器的过载声压级④动态范围引起水听器过载的作用声压级。水听器的等效噪声压级第14页，共38页，2023年，2月20日，星期一（3）GB/T4128-1995一、二级标准水听器声学性能指标第15页，共38页，2023年，2月20日，星期一灵敏度指在水听器输出电缆末端测得的声压灵敏度或自由场低频灵敏度。按照国家标准规定用于1Hz~100kHz频率范围的压电型标准水听器（以下同）：一级：不低于-205dB(0dBre1v/μPa)二级：不低于-210dB（0dBre1v/μPa）第16页，共38页，2023年，2月20日，星期一自由场灵敏度频率响应自由场灵敏度频响相对于声压灵敏度在整个使用频率范围内，至少有三个十倍频程范围：一级：其灵敏度的不均匀性小于±1.5dB，在其他频率范围内灵敏度变化不超过+6dB或-10dB。二级：其灵敏度的不均匀性小于±2dB，在其他频率范围内灵敏度变化不超过+6dB或-10dB。

第17页，共38页，2023年，2月20日，星期一灵敏度校准及其准确度低频段应用国标GB4130-84中规定的一级校准方法进行校准，其校准准确度优于±0.5dB；高频段应用国标GB3223-82中规定的互易法进行校准，其校准准确度应优于±0.7dB。低频段应用国标GB4130-84中规定的二级校准方法进行校准，其校准准确度优于±1.0dB；高频段应用国标GB3223-82中规定的比较法进行校准，其校准准确度应优于±1.5dB。

第18页，共38页，2023年，2月20日，星期一指向性

一级：水平指向性：在最高使用频率下的-3dB波束宽度应大于300，在选定方向（或主轴）±50的范围内灵敏度变化应小于±0.2dB。垂直指向性：在最高使用频率下的-3dB波束宽度应大于150，在选定方向（或主轴）±20的范围内灵敏度变化应小于±0.2dB。二级：

在使用的频率范围内，其水平指向性图与理想的全指向性图的偏差应小于±2dB。第19页，共38页，2023年，2月20日，星期一动态范围一级：在60dB的动态范围内，非线性偏差应小于±0.2dB。二级：在60dB的动态范围内，非线性偏差应小于±0.5dB。

第20页，共38页，2023年，2月20日，星期一稳定性时间稳定性：

每年校准一次，其变化应在校准准确度以内。温度稳定性：在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.04dB/0C。在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.05dB/0C。

静压稳定性：

0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.3dB/MPa。

0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.4dB/MPa第21页，共38页，2023年，2月20日，星期一其他技术要求机械性能要求：•水听器暴露于水中的所有金属和非金属部件都要采用耐腐蚀材料制作。•水听器的参考声中心位置及测量方向要有明显标志。•水听器相对于它的周围媒质应是声学刚性的。电学性能要求：•对于不带前放的水听器，在电缆端测得的绝缘电阻应大于100MΩ（测试电压不小于100V）。•高阻抗的敏感元件应有电屏蔽。•连接电缆应不少于10m，当敏感元件的电容量小于连接电缆的电容量时一般应连接前置放大器。第22页，共38页，2023年，2月20日，星期一（4）国内外典型水听器介绍国外：第23页，共38页，2023年，2月20日，星期一第24页，共38页，2023年，2月20日，星期一第25页，共38页，2023年，2月20日，星期一第26页，共38页，2023年，2月20日，星期一国内：第27页，共38页，2023年，2月20日，星期一第28页，共38页，2023年，2月20日，星期一第29页，共38页，2023年，2月20日，星期一（5）使用与维护：①合理选择水听器.②标准水听器每年应经计量部门检定一次。③检查水听器的绝缘电阻时，试验电压不小于100v。④注意存放环境，用完后妥善保管。⑤选用低分布电容电缆。第30页，共38页，2023年，2月20日，星期一2.水声发射换能器（1）分类

同水听器。第31页，共38页，2023年，2月20日，星期一（2）发射器介绍第32页，共38页，2023年，2月20日，星期一（3）参数：①发射换能器发送响应②发射换能器指向性③发射换能器电阻抗④输入电功率、发射声功率和电声效率第33页，共38页，2023年，2月20日，星期一

①发射换能器发送响应：发送电压响应

发送电流响应发送功率响应发射换能器在某指定方向上的自由场远场中离其声中心某参考距离处的声压和该参考距离的乘积与加到输入电端的电压的比值。第34页，共38页，2023年，2月20日，星期一②发射换能器的指向性

发射指向性图是表示它在自由场中辐射声波时，在其远场中声能空间分布的图象。

第35页，共38页，2023年，2月20日，星期一发射指向性因数和发射指向性指数

在参考方向上（通常指声轴向）远场中某点的声强（或声压有效值平方）与相同距离上各方向的声强平均值（或声压有效值平方的平均值）之比为发射指向性因数，此比值的分贝数称为发射指向性指数。

第36页，共38页，2023年，2月20日，星期一输入电功率、发射声功率和电声效率输入电功率

是其功率源吸