500 Hz～1 MHz標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器(自由場(chǎng)比較法)

,,G185—20171500Hz1MHz標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器（自由場(chǎng)比較法）檢定規(guī)程1范圍本規(guī)程適用于在500Hz~1MHz頻率范圍內(nèi)使用的標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中的檢查。2引用文件本規(guī)程引用下列文件：JJF1001一2011通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義JJF1034一2005聲學(xué)計(jì)量名詞術(shù)語(yǔ)及定義GB/T3102.7一1993聲學(xué)的量和單位GB/T3947一1996聲學(xué)名詞術(shù)語(yǔ)IEC60565：2006水聲水聽(tīng)器0.01Hz~1MHz頻率范圍的校準(zhǔn)（underwaterrange0.01Hzto1MHz）凡是注日期的引用文件僅注日期的版本適用于本規(guī)程；凡是不注日期的引用文件其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)程。3術(shù)語(yǔ)和計(jì)量單位本規(guī)程采用JJF1001一2011、JJF1034一2005、GB/T3947一1996中有關(guān)的術(shù)語(yǔ)和定義。本規(guī)程采用GB/T3102.7一1993中規(guī)定的量和單位。注：若沒(méi)有特殊說(shuō)明，本規(guī)程中所有的電壓的量值均指有效值。3.1水聽(tīng)器hydrophone用于接收水聲信號(hào)的電聲換能器。注：由于工作原理、特性及構(gòu)造等的不同，有聲壓、聲壓梯度、無(wú)向、指向、壓電、光纖等水[GB/T3947一1996定義7.81]3.2標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器standardhydrophone用作水聲計(jì)量的、性能穩(wěn)定并經(jīng)過(guò)絕對(duì)校準(zhǔn)的換能器。常作為建立水中聲壓基準(zhǔn)用的標(biāo)準(zhǔn)器并借此傳遞聲壓量值。[GB/T3947一1996定義7.82]3.3自由場(chǎng)靈敏度f(wàn)ree-fieldsensitivity接收換能器輸出端的開(kāi)路電壓與聲場(chǎng)中引入換能器前存在于換能器聲中心處的自由場(chǎng)聲壓的比值。JJG185—20172符號(hào)：M。單位：v/pa。[JJF134一25，定義3.64]3.4自由場(chǎng)靈敏度級(jí)free-fieldsensitivitylevel自由場(chǎng)靈敏度的量值與基準(zhǔn)值之比的以1為底的對(duì)數(shù)乘以2。注：基準(zhǔn)值為1v/μpa。符號(hào)：M。單位：dB。3.5自由場(chǎng)比較法free-fieldcomparisonmethod在相同工作條件和自由場(chǎng)條件下，被測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器與經(jīng)過(guò)絕對(duì)校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器置換進(jìn)行比較的方法。3.6電轉(zhuǎn)移阻抗模electricaltransferimpedancemagnitude發(fā)射器和水聽(tīng)器置于自由聲場(chǎng)中，其主軸成一直線并互相對(duì)準(zhǔn)時(shí)，水聽(tīng)器兩端的開(kāi)路瞬時(shí)電壓與通過(guò)發(fā)射換能器的瞬時(shí)電流的復(fù)數(shù)比是電轉(zhuǎn)移阻抗，其幅值為電轉(zhuǎn)移阻抗模。符號(hào)：Z。單位：Ω。[JJF134一25，定義3.51]3.7參考中心referencecentre換能器的聲接收靈敏度所定義的在換能器上或附近的某個(gè)點(diǎn)。通常是換能器的幾何4概述標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器在聲波作用下能產(chǎn)生與作用聲壓值成正比的開(kāi)路電壓值，一般由壓電或其他換能材料的靈敏元件及相應(yīng)結(jié)構(gòu)組成，用于校準(zhǔn)水聽(tīng)器和測(cè)量水中聲壓。5計(jì)量性能要求5.1自由場(chǎng)靈敏度級(jí)在5Hz~1KHz（包括1KHz）頻段內(nèi)使用的標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器，其自由場(chǎng)靈敏度級(jí)應(yīng)不低于一22dB（基準(zhǔn)值為1v/μpa在1KHz以上頻段內(nèi)使用的標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器，其自由場(chǎng)靈敏度級(jí)應(yīng)不低于一27dB（基準(zhǔn)值為1v/μpa）。5.2自由場(chǎng)靈敏度級(jí)頻率響應(yīng)在5Hz~1KHz頻段內(nèi)使用的標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器，其自由場(chǎng)靈敏度級(jí)頻率響應(yīng)的起伏應(yīng)不超過(guò)6.dB；在1KHz以上頻段內(nèi)使用的標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器，其自由場(chǎng)靈敏度級(jí)頻率響應(yīng)的起伏應(yīng)不超過(guò)8.dB。1檢定頻率選取1/3倍頻程標(biāo)稱中心頻率。2頻率響應(yīng)是指自由場(chǎng)靈敏度級(jí)最大值和最小值之差。JJG185—201736通用技術(shù)要求6.1外觀標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器外觀應(yīng)完好，無(wú)影響正常工作的機(jī)械損傷等，暴露于液體媒質(zhì)中的所有部件均應(yīng)采用耐腐蝕、耐微生物侵蝕的材料制作，其材料和結(jié)構(gòu)應(yīng)保證具有長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性。其表面應(yīng)是光滑的、非多孔性的和能被液體媒質(zhì)浸潤(rùn)的。非供操作者使用的部件，應(yīng)采用密封或標(biāo)記的方法加以保護(hù)。6.2標(biāo)志和出廠資料6.2.1標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器應(yīng)具有制造商的名稱、產(chǎn)品型號(hào)和序列號(hào)等清晰且耐久的標(biāo)志。6.2.2標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器應(yīng)附有單獨(dú)的出廠說(shuō)明書(shū)。出廠資料應(yīng)包括標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器自由場(chǎng)靈敏度級(jí)頻率響應(yīng)以及信號(hào)線、地線和屏蔽線的說(shuō)明。帶前置放大器的標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器還應(yīng)有供電線的接線標(biāo)記，并說(shuō)明供電電壓值；不帶前置放大器的標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器還應(yīng)有標(biāo)稱的電容值，使用時(shí)電纜長(zhǎng)度應(yīng)與檢定時(shí)相一致。6.3工作正常性6.3.1不帶前置放大器的標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器在電纜端測(cè)得的絕緣電阻應(yīng)大于100MΩ（測(cè)試電壓100v測(cè)得的電容值與使用說(shuō)明書(shū)提供的數(shù)值相差不應(yīng)超過(guò)士20%。6.3.2帶前置放大器的標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器當(dāng)振動(dòng)信號(hào)作用到標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器敏感元件時(shí)，電纜端應(yīng)有相應(yīng)的電壓輸出。7計(jì)量器具控制計(jì)量器具控制包括首次檢定、后續(xù)檢定和使用中的檢查。7.1檢定條件7.1.1環(huán)境條件檢定環(huán)境條件要求如下：1）室溫：5校~35校；2）水溫：5校~30校；3）相對(duì)濕度：30%~90%。7.1.2計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)及主要配套設(shè)備在本規(guī)程規(guī)定的工作頻率范圍內(nèi)，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)及主要配套設(shè)備的功能、性能要求如下：1）信號(hào)發(fā)生器：具有頻率、幅度都可以獨(dú)立調(diào)節(jié)的正弦信號(hào)輸出通道；頻率示值誤差不應(yīng)超過(guò)士0.02%；最大輸出電壓不低于10v（峰值電壓示值誤差不應(yīng)超過(guò)士1%；2）功率放大器：輸出阻抗與發(fā)射器阻抗相匹配，輸出波**真系數(shù)不應(yīng)大于2%；3）電流取樣器：可以是電流變換器，也可以是小阻值的精密電阻，不確定度不超過(guò)1%；4）發(fā)射換能器：在檢定頻率范圍內(nèi)，發(fā)射換能器發(fā)射信號(hào)應(yīng)大于背景噪聲20dB；JJG185—：1，45）參考標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器：是經(jīng)過(guò)絕對(duì)方法檢定的標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器，100KHz及以下頻段：不確定度不超過(guò)0.7dB，k—2；100KHz以上頻段：不確定度不超過(guò)1.1dB，k—2。6）電子開(kāi)關(guān)：通道隔離度不應(yīng)大于—60dB；7）測(cè)量放大器：在500Hz~1MHz頻率范圍內(nèi)應(yīng)具有線性頻率響應(yīng)，頻率響應(yīng)優(yōu)于士0.5dB，最大允許誤差不超過(guò)士0.2dB；8）數(shù)字示波器：采樣頻率至少比信號(hào)頻率高4倍，最大允許誤差不超過(guò)士0.2dB；9）濾波器：滿足一級(jí)要求的濾波器；10）消聲水池（或消聲水箱消聲水池自由場(chǎng)偏差不超過(guò)士0.5dB，本底噪聲譜級(jí)不大于零級(jí)海況下的海洋噪聲聲壓譜級(jí)。11）安裝支架：距離測(cè)量最小分度為1mm，偏差不超過(guò)士1%；12）絕緣電阻測(cè)量?jī)x：工作電壓100v，絕緣電阻測(cè)量最大允許誤差不應(yīng)超過(guò)士10%；13）電容測(cè)試儀：電容值測(cè)量上限不小于100μF，電容測(cè)量最大允許誤差不應(yīng)超過(guò)士5%；14）溫度計(jì)：溫度測(cè)量范圍不應(yīng)小于5~35，最小分辨力不大于1；最大允許誤差不應(yīng)超過(guò)1.5。7.1.3遠(yuǎn)場(chǎng)條件檢定中發(fā)射換能器和水聽(tīng)器聲中心之間的距離應(yīng)滿足遠(yuǎn)場(chǎng)條件公式（1）的要求：d>aa，d>a1，d>a2（1）式中：d一一發(fā)射換能器和水聽(tīng)器參考中心之間的距離，m；a1一一發(fā)射換能器敏感元件的最大尺寸，m；a2一一水聽(tīng)器敏感元件的最大尺寸，m；λ一一檢定頻段最高頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，m。7.2檢定項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查項(xiàng)目見(jiàn)表1。表1標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的首次檢定，后續(xù)檢定和使用中檢查項(xiàng)目一覽表項(xiàng)目首次檢定后續(xù)檢定使用中檢查工作正常性絕緣電阻+++電容+++自由場(chǎng)靈敏度級(jí)++—自由場(chǎng)靈敏度級(jí)頻率響應(yīng)++—1帶前置放大器的標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器不檢絕緣電阻和電容。2“+”表示需檢定項(xiàng)目，“—”表示不需檢定項(xiàng)目。JJG185—201757.3檢定方法7.3.1工作正常性將不帶前置放大器的標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器置于水中，用絕緣電阻表測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器電纜末端的絕緣電阻值，用電容表測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的電纜末端的電容值，結(jié)果應(yīng)符合5.1的要求。對(duì)于帶前置放大器的標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器，將水聽(tīng)器的電纜末端接到示波器上，用一小的振動(dòng)信號(hào)傳遞給標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器，觀察示波器上的顯示波形，結(jié)果應(yīng)符合5.1的要求。7.3.2自由場(chǎng)靈敏度級(jí)7.3.2.1檢定原理如圖1所示，在自由場(chǎng)遠(yuǎn)場(chǎng)條件下，布放發(fā)射器T和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器s。發(fā)射器T發(fā)射單頻連續(xù)正弦信號(hào)，在自由場(chǎng)中建立檢定所需的聲場(chǎng)。測(cè)量發(fā)射器T的發(fā)射電流I0和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器s輸出的開(kāi)路電壓U0。然后用被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器x在同一位置和方向置換標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器s，測(cè)量發(fā)射器T的發(fā)射電流Iπ和被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器x輸出的開(kāi)路電壓Uπ,則被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的聲壓靈敏度級(jí)見(jiàn)公式（2）。注：測(cè)量發(fā)射電流通常是測(cè)量該電流通過(guò)取樣器時(shí)，電流取樣器的電壓。Mπ—20lg—20lgM0式中：Mπ一一被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的聲壓靈敏度級(jí)，dB；M0一一標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的聲壓靈敏度級(jí)，dB；Uπ一一被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器輸出的開(kāi)路電壓，V；Iπ一一發(fā)射器與被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器配對(duì)時(shí)的發(fā)射電流，A；U0一一標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器輸出的開(kāi)路電壓，V；I0一一發(fā)射器與標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器配對(duì)時(shí)的發(fā)射電流，A。圖1自由場(chǎng)比較法測(cè)量原理框圖7.3.2.2檢定裝置自由場(chǎng)比較法檢定裝置組成如圖2所示，該裝置由消聲水池、發(fā)射換能器、標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器和電子測(cè)量設(shè)備組成。電子測(cè)量設(shè)備由信號(hào)源、功率放大器、電子開(kāi)關(guān)、電流取樣器、濾波器、測(cè)量放大器、數(shù)據(jù)采集器組成。檢定100KHz以上頻段內(nèi)使用的標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器時(shí)，用數(shù)據(jù)采集器代替測(cè)量放大器。以上為基礎(chǔ)檢定裝置，進(jìn)行人工手動(dòng)逐點(diǎn)測(cè)量。在此基礎(chǔ)上可進(jìn)行計(jì)算機(jī)程控，完成信號(hào)的采集與處理，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行保存和打印等。JJG185—20176圖2自由場(chǎng)比較法檢定裝置組成框圖R一電流取樣器7.3.2.3檢定步驟a）檢定前準(zhǔn)備1）外觀檢查：被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的外觀應(yīng)符合6.1的要求；標(biāo)志和出廠資料應(yīng)符合6.2的要求92）測(cè)量被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的電纜長(zhǎng)度93）將標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器和被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器表面擦洗干凈，并在水中浸泡至少1h，使之表面濕潤(rùn)且不附有氣泡9b）測(cè)量發(fā)射換能器和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器配對(duì)時(shí)的發(fā)射電流I0和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器開(kāi)路電壓U01）將發(fā)射換能器和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器固定于檢定水域的同一深度處，發(fā)射換能器和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的測(cè)量方向應(yīng)相互對(duì)準(zhǔn)，測(cè)量并記錄發(fā)射換能器和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器參考中心之間的距離d，該距離應(yīng)滿足遠(yuǎn)場(chǎng)條件；1發(fā)射器和水聽(tīng)器位置通常是消聲水池（或消聲水箱）的中心區(qū)域。2檢定100KHz~1MHz頻段內(nèi)使用的標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器時(shí)，調(diào)節(jié)發(fā)射器和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的位置（測(cè)量距離不變）和方向，使得標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器輸出最大電壓，以此確定發(fā)射器和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的位置和方向。2）放置30min，使發(fā)射器和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器與媒質(zhì)（水）達(dá)到溫度和壓力平衡；3）檢查接地和屏蔽等，排除靜電和電磁干擾；4）按圖2所示連接電子測(cè)量設(shè)備、發(fā)射器和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器；5）開(kāi)啟所有儀器設(shè)備，預(yù)熱15min；6）按5.2中的第一個(gè)頻率，設(shè)置信號(hào)源輸出信號(hào)頻率，波形為連續(xù)正弦波；7）檢查標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器輸出的開(kāi)路電壓，調(diào)節(jié)信號(hào)源和功率放大器，使測(cè)量信噪比大于20dB；8）通過(guò)電子開(kāi)關(guān)分別選通電流取樣器信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器輸出信號(hào)，”測(cè)量放大器數(shù)據(jù)采集器分別測(cè)量發(fā)射電流I0和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器開(kāi)路電壓U0；9）按5.2中的下一個(gè)頻率，設(shè)置信號(hào)源的頻率9重復(fù)步驟7）到8直到完成所JJG185—20177有頻率上發(fā)射電流I和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器開(kāi)路電壓U的測(cè)量；1）取出標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器。c）測(cè)量發(fā)射器和被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器配對(duì)時(shí)的發(fā)射電流I①和被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器開(kāi)路電壓U①取出標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器后，在標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器同樣位置安裝被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器，其余步驟與前面發(fā)射器和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器配對(duì)時(shí)的步驟相同。d）計(jì)算自由場(chǎng)靈敏度級(jí)根據(jù)前面測(cè)量得到的I、I①、U和U①以及標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的靈敏度級(jí)M，按公式（2）計(jì)算得到被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的自由場(chǎng)靈敏度級(jí)M①。7.3.3自由場(chǎng)靈敏度級(jí)的頻率響應(yīng)自由場(chǎng)靈敏度級(jí)頻率響應(yīng)由各檢定頻率點(diǎn)上的自由場(chǎng)靈敏度級(jí)構(gòu)成。7.4檢定結(jié)果的處理經(jīng)檢定合格的標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器出具檢定證書(shū)，檢定不合格的標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器出具檢定結(jié)果通知書(shū)，并注明不合格的項(xiàng)目。檢定證書(shū)的內(nèi)頁(yè)格式參見(jiàn)附錄A中的A.1，檢定結(jié)果通知書(shū)的內(nèi)頁(yè)格式參見(jiàn)附錄A中的A.2。7.5檢定周期標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的檢定周期不超過(guò)1年。JJG185—20178附錄A檢定證書(shū)和檢定結(jié)果通知書(shū)的內(nèi)頁(yè)格式A.1檢定證書(shū)內(nèi)頁(yè)格式檢定結(jié)果共頁(yè)第頁(yè)前置放大器供電電壓：v電纜長(zhǎng)度：m一、外觀檢查：二、工作正常性絕緣電阻（vMΩ電容量：PF信號(hào)檢驗(yàn)：三、標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器電纜末端的自由場(chǎng)靈敏度級(jí)的頻率響應(yīng)（基準(zhǔn)值：1v/μpa頻率KHz靈敏度級(jí)dB頻率KHz靈敏度級(jí)dB檢定環(huán)境條件：室溫：校相