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中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

聲學(xué) 標(biāo)準(zhǔn)水聽器 Acoustics-Standard hydrophone

GB/T 4128-1995

代替GB 4128--84

本標(biāo)準(zhǔn)參照采用IEC500:1974《標(biāo)準(zhǔn)水聽器》及IEC866:1987《工作于0.5~15 MHz頻率范圍內(nèi)水聽器的特性和校準(zhǔn)方法》。

1、主題內(nèi)容與適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用作1~10MHz頻率范圍內(nèi)計(jì)量器具的壓電型標(biāo)準(zhǔn)水聽器的主要性能參數(shù)和其他技術(shù)要求。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于對生產(chǎn)廠制造的水聲、超聲計(jì)量器具的標(biāo)準(zhǔn)水聽器的質(zhì)量評價(jià)。

2、引用標(biāo)準(zhǔn)

GB3223水聲換能器自由場校準(zhǔn)方法

GB3947 聲學(xué)名詞術(shù)語

GB4130水聽器低頻校準(zhǔn)方法

GB/T15611 高頻水聽器的校準(zhǔn)方法

3、術(shù)語

本標(biāo)準(zhǔn)中所用的聲學(xué)術(shù)語均按GB3947的規(guī)定。

4、分類

4.1 按使用目的和校準(zhǔn)不確定度分成二級

4.1.1 標(biāo)準(zhǔn)水聽器(也稱一級標(biāo)準(zhǔn)水聽器),用作計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具或作精確的聲學(xué)測量,此類水聽器應(yīng)使用GB3223、GB4130及GB/T15611規(guī)定的絕對校準(zhǔn)方法進(jìn)行校準(zhǔn)。

4.1.2 測量水聽器(也稱二級標(biāo)準(zhǔn)水聽器),用作工作計(jì)量器具。此類水聽器應(yīng)使用GB 3223、GB4130規(guī)定的比較校準(zhǔn)方法進(jìn)行校準(zhǔn)。

4.2 按使用頻率范圍分成二段

4.2.1〔低頻)水聽器使用頻率范圍為1Hz~100 kHz。

注，低頻水聽器在不致混淆時(shí)可簡稱水聽器。

4.2.2高頻水聽器使用頻率范圍為0.1~10 MHz。

5、主要性能參數(shù)

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的主要性能參數(shù)的技術(shù)指標(biāo),應(yīng)在水溫5~30℃,水深0~10m的環(huán)境條件下測量。并應(yīng)給出實(shí)際測量的環(huán)境條件。

5.1〔低頻)水聽器

5.1.1〔低頻)標(biāo)準(zhǔn)水聽器

5.1.1.1 靈敏度(級]

聲壓靈敏度或低頻自由場靈敏度應(yīng)不低于-205dB(0dB  1V/pPa)。

注:①低頻自由場靈敏度是指自由場靈敏度頻響曲線平坦部分的平均值。

②此處靈敏度均為開路電壓靈敏度。

5.1.1.2 自由場靈敏度頻率響應(yīng)

在整個(gè)使用頻率范圍內(nèi),至少有三個(gè)十倍程的范圍,自由場靈敏度的不均勻性應(yīng)小于士1.5dB.

5.1.1.3 指向性

a.水平指向性:在最高使用頻率下的-3dB波束寬度應(yīng)大于30°,在選定方向(或主軸)的±5°范圍內(nèi),靈敏度變化應(yīng)小于士0.2dB。

b.垂直指向性:在最高使用頻率下的-3dB波束寬度應(yīng)大于15°,在選定方向(或主軸)的±2°范圍內(nèi),靈敏度變化應(yīng)小于士0.2dB。

5.1.1.4 動(dòng)態(tài)范圍

在60dB的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi),水聽器的輸出電壓應(yīng)與自由場聲壓成線性關(guān)系,其偏差應(yīng)小于±0.5 dB。

5.1.1.5 穩(wěn)定性

a.溫度穩(wěn)定性:在0~40℃的工作溫度范圍內(nèi),靈敏度與23℃時(shí)的靈敏度的偏差應(yīng)不大于 0.04dB/℃.

b.靜壓穩(wěn)定性:在 0~100 m水深內(nèi),靈敏度的變化應(yīng)不大于0.3 dB/MPa。

c.時(shí)間穩(wěn)定性:在校準(zhǔn)周期一年的時(shí)間內(nèi),靈敏度的變化應(yīng)不大于±0.7dB。

5.1.2〔低頻)測量水聽器.

5.1.2.1 靈敏度(級]

聲壓靈敏度或低頻自由場靈敏度應(yīng)不低于-210dB(0dB  1V/uPa)。

注:見5.1.1.1的注①、②

5.1.2.2 自由場靈敏度頻率響應(yīng)

在整個(gè)使用頻率范圍內(nèi),至少有三個(gè)十倍程的頻率范圍,自由場靈敏度的不均勻性應(yīng)小于±2 dB.

5.1.2.3 指向性

a.水平指向性:在使用的頻率范圍內(nèi)應(yīng)是全向的,其指向性圖與理想的全向指向性圖的偏差應(yīng)小于±2 dB。

b.垂直指向性:在最高使用頻率下的-3dB波束寬度應(yīng)大于30°

5.1.2.4 動(dòng)態(tài)范圍

在60dB的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi),水聽器的輸出電壓應(yīng)與自由場聲壓成線性關(guān)系,其偏差應(yīng)小于±1 dB

5.1.2.5 穩(wěn)定性

a.溫度穩(wěn)定性:在0~40℃的工作溫度范圍內(nèi)。靈敏度變化應(yīng)不大于0.05 dB/℃。

b:靜壓穩(wěn)定性:在0~100m的水深內(nèi),靈敏度的變化應(yīng)不大于0.4 dB/MPa。

c.時(shí)間穩(wěn)定性:在校準(zhǔn)周期一年的時(shí)間內(nèi),靈敏度的變化應(yīng)不大于±1.5dB.

5.2 高頻水聽器

5.2.1 高頻標(biāo)準(zhǔn)水聽器

5.2.1.1 靈敏度[級)

靈敏度應(yīng)不低于-265 dB(0 dB△1 V/μPa)。

注:該靈敏度為自由場靈敏度頻響曲線平坦部分的開路電壓靈敏度的平均值。

5.2.1.2 自由場靈敏度頻率響應(yīng)在整個(gè)使用頻率范圍內(nèi),應(yīng)至少有2 1/2倍頻程的范圍,自由場靈敏度的不均勻性小于±2dB,且頻率每改變100 kHz時(shí)靈敏度的變化應(yīng)小于±0.5dB。

5.2.1.3 指向性

a.有效立體角:在最高使用頻率下,-6dB的波束寬度應(yīng)大于15°。

b.波束對稱性:在有效立體角內(nèi),波束的不對稱性應(yīng)小于±3dB。

c.軸偏差:最大靈敏度方向與幾何對稱軸方向間的偏差應(yīng)小于3°

5.2.1.4 動(dòng)態(tài)范圍

在40dB的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi),水聽器的輸出電壓應(yīng)與自由場聲壓成線性關(guān)系,其偏差應(yīng)小于±1dB。在信噪比大于6dB的條件下,能測量的最小聲壓級應(yīng)不低于190dB(0dB△1μPa)。

5.2.1.5 穩(wěn)定性

a.溫度穩(wěn)定性:在16~30℃的范圍內(nèi),靈敏度與 23”時(shí)的靈敏度的偏差應(yīng)不大于±1dB,在 30~ 40℃的范圍內(nèi),靈敏度與23°時(shí)的靈敏度的偏差應(yīng)不大于±2 dB。

b,時(shí)間穩(wěn)定性:在校準(zhǔn)周期一年的時(shí)間內(nèi),靈敏度的變化應(yīng)不大于±2 dB.

5.2.2 高頻測量水聽器

5.2.2.1 靈敏度(級]

靈敏度應(yīng)不低于-270dB(0 dB△1 V/uPa)。

注:見 5.2.1.1條的注。

5.2.2.2 自由場靈敏度頻率響應(yīng)在整個(gè)使用頻率范圍內(nèi),至少有2 1/2倍頻程的范圍,自由場靈敏度的不均勻性小于±4 dB,且頻率每改變100kHz時(shí)靈敏度的變化應(yīng)小于±1dB。

5.2.2.3 指向性

同5.2.1.3條的規(guī)定，

5.2.2.4 動(dòng)態(tài)范圍

同 5.2.1.4條的規(guī)定

5.2.2.5 穩(wěn)定性

a.溫度穩(wěn)定性,在16~30℃的范圍內(nèi),靈敏度與23℃時(shí)的靈敏度的偏差應(yīng)不大于±1.5dB,在30~40℃的范圍內(nèi),靈敏度與 23℃時(shí)的靈敏度的偏差應(yīng)不大于±3dB。

b. 時(shí)間穩(wěn)定性:在校準(zhǔn)周期一年的時(shí)間內(nèi),靈敏度的變化應(yīng)不大于±3dB.

6 其他技術(shù)要求

6.1 機(jī)械性能要求

6.1.1 水聽器暴露于水中的所有金屬和非金屬部件均應(yīng)采用耐腐蝕的材料制作

6.1.2 水聽器的參考聲中心位置與參考方向應(yīng)有明顯標(biāo)志。

6.1.3 水聽器與水接觸的表面應(yīng)是光滑的、非多孔性的和能被水浸潤的

6.2 電學(xué)性能要求

6.2.1 對不帶前置放大器的[低頻]水聽器,在電纜端測得的絕緣電阻應(yīng)大于100 MΩ(測試電壓不小于100V)。對高頻水聽器,絕緣電阻應(yīng)大于100 kΩ。

6.2.2、高阻抗的敏感元件應(yīng)有靜電屏蔽,靜電屏蔽和水聽器暴屬于水中的金屬外殼應(yīng)與電纜的屏蔽連接。

6.2.3 [低頻]水聽器的連接屏蔽電纜應(yīng)不少于10 m。

6.2.4當(dāng)敏感元件的電容量小于連接電纜的電容量時(shí),可加接前置放大器。水聽器與前置放大器之間連接電纜的長度由生產(chǎn)廠給定。