第2章水聲換能器

1、第2章 水聲換能器1.水聽器2.水聲發(fā)射換能器3.實驗1.水聽器 (1) 分類 根據(jù)其用途和校準的準確度 根據(jù)其使用材料根據(jù)其用途和校準的準確度分為兩級： A.一級標準水聽器 建立水聲聲壓基準，并通過它傳遞聲學量單位。絕對法校準。 B.二級標準水聽器（測量水聽器）用作實驗室中一般測試。比較法校準。根據(jù)其使用材料可分為：a、壓電式：b、動圈式（或電動式）c、磁致伸縮式d、光纖式(2) 參數(shù)水聽器接收靈敏度 水聽器的指向性水聽器的電阻抗動態(tài)范圍水聽器接收靈敏度水聽器自由場電壓靈敏度：水聽器在平面自由聲場中輸出端的開路電壓與聲場中放入水聽器之前存在于水聽器聲中心位置處自由場聲壓的比值。水聽器聲壓靈敏

2、度：水聽器輸出端的開路電壓與作用于水聽器接收面上的實際聲壓的比值。水聽器的指向性 · 指向性響應圖· 指向性指數(shù)· 指向性因數(shù) 水聽器的指向性圖表示水聽器在遠場平面波作用下，所產(chǎn)生的開路輸出電壓隨入射方向變化的曲線圖。 指向性指數(shù)DI和指向性因數(shù) 對于水聽器，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收器輸出端的信噪比提高的倍數(shù)。 水聽器的電阻抗 在某頻率下加于換能器電端的瞬時電壓與所引起的瞬時電流的復數(shù)比。換能器電阻抗的倒數(shù)稱為換能器的電導納。 動態(tài)范圍 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際輸出的帶寬1Hz的開路噪聲電壓

3、時，則該聲波的聲壓級就是水聽器的等效噪聲聲壓級。水聽器的過載聲壓級與等效噪聲聲壓級之差。水聽器的過載聲壓級 引起水聽器過載的作用聲壓級。水聽器的等效噪聲壓級（3）GB/T4128-1995一、二級標準水聽器聲學性能指標靈敏度指在水聽器輸出電纜末端測得的聲壓靈敏度或自由場低頻靈敏度。按照國家標準規(guī)定用于1Hz100kHz頻率范圍的壓電型標準水聽器（以下同）：一級：不低于-205dB(0dB re 1v /Pa)二級：不低于-210dB（0dB re1v/Pa）自由場靈敏度頻率響應自由場靈敏度頻響相對于聲壓靈敏度在整個使用頻率范圍內(nèi)，至少有三個十倍頻程范圍：一級：其靈敏度的不均勻性小于±

4、1.5dB，在其他頻率范圍內(nèi)靈敏度變化不超過+6dB或-10dB。二級：其靈敏度的不均勻性小于±2dB，在其他頻率范圍內(nèi)靈敏度變化不超過+6dB或-10dB。 靈敏度校準及其準確度低頻段應用國標GB4130-84中規(guī)定的一級校準方法進行校準，其校準準確度優(yōu)于±0.5dB；高頻段應用國標GB3223-82中規(guī)定的互易法進行校準，其校準準確度應優(yōu)于±0.7dB。低頻段應用國標GB4130-84中規(guī)定的二級校準方法進行校準，其校準準確度優(yōu)于±1.0dB；高頻段應用國標GB3223-82中規(guī)定的比較法進行校準，其校準準確度應優(yōu)于±1.5dB。 指向性

5、一級：水平指向性：在最高使用頻率下的-3dB波束寬度應大于300，在選定方向（或主軸）±50的范圍內(nèi)靈敏度變化應小于±0.2dB。 垂直指向性：在最高使用頻率下的-3dB波束寬度應大于150，在選定方向（或主軸）±20的范圍內(nèi)靈敏度變化應小于±0.2dB。 二級： 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小于±2dB。 動態(tài)范圍一級：在60dB的動態(tài)范圍內(nèi)，非線性偏差應小于±0.2dB。二級：在60dB的動態(tài)范圍內(nèi)，非線性偏差應小于±0.5dB。 穩(wěn)定性時間穩(wěn)定性： 每年校準一次，其變化應在校準準確度以內(nèi)

6、。溫度穩(wěn)定性：在0400C溫度范圍內(nèi)，靈敏度變化應小于0.04 dB/ 0C。 在0400C溫度范圍內(nèi)，靈敏度變化應小于0.05 dB/ 0C。 靜壓穩(wěn)定性： 04MPa工作靜壓范圍內(nèi)，靈敏度變化應小于0.3 dB/MPa。 04MPa工作靜壓范圍內(nèi)，靈敏度變化應小于0.4 dB/MPa其他技術要求機械性能要求：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量方向要有明顯標志。水聽器相對于它的周圍媒質(zhì)應是聲學剛性的。電學性能要求：對于不帶前放的水聽器，在電纜端測得的絕緣電阻應大于100M（測試電壓不小于100V）。高阻抗的敏感元件應有電屏蔽。連接電纜應

7、不少于10m，當敏感元件的電容量小于連接電纜的電容量時一般應連接前置放大器。（5）使用與維護：合理選擇水聽器.標準水聽器每年應經(jīng)計量部門檢定一次。檢查水聽器的絕緣電阻時，試驗電壓不小于100v。注意存放環(huán)境，用完后妥善保管。選用低分布電容電纜。2.水聲發(fā)射換能器（1）分類 同水聽器。（2）發(fā)射器介紹（3）參數(shù)： 發(fā)射換能器發(fā)送響應 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：發(fā)送電壓響應 發(fā)送電流響應發(fā)送功率響應發(fā)射換能器在某指定方向上的自由場遠場中離其聲中心某參考距離處的聲壓和該參考距離的乘積與加到輸入電端的電壓的比值。發(fā)射換能器的指向性 發(fā)射指向性圖是表示它在自由場中輻射聲波時，在其遠場中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)在參考方向上（通常指聲軸向）遠場中某點的聲強（或聲壓有效值平方）與相同距離上各方向的聲強平均值（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 是其功率源吸收的有用功率。發(fā)射聲功率 是其在單位時間內(nèi)向介質(zhì)聲場發(fā)射出的有效聲能量