第二章水声换能器及水声测量.ppt

一、测量用水声换能器 二、声学测量仪器及设备 三、水声换能器电声性能参数测量 四、其它水声测量内容介绍 一、测量用水声换能器 1、水听器 2、水声发射换能器 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 (1) 分类 · 根据其用途和校准的准确度 · 根据其使用材料 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。 根据其使用材料可分为： a、压电式： 压电材料有硫酸锂单晶体、偏铌酸铅或锆钛酸铅一类的压电陶瓷。 后来又出现复合压电材料聚偏氟乙稀压电薄膜（PVDF）制作的水听器。 b、动圈式（电动式） c、磁致伸缩式 d、光纤式 (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 水听器自由场电压灵敏度： · 水听器声压灵敏度： · 指向性响应图 · 指向性指数 · 指向性因数 水听器的指向性图 指向性响应图参数——波束宽度和旁瓣级 ·波束宽度：主瓣或主声束两侧的两个方向之间的夹角。 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。 指在它的输出端测得的等效电阻抗（或电导纳）。 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。 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(0dB re 1v /μPa) 二级： 不低于-210dB（0dB re1v/μPa） 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。 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。 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。 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。 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0.04 dB/ 0C。 在0~400C温度范围内，灵敏度变化应小于0.05 dB/ 0C。 静压稳定性： 0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.3 dB/MPa。 0~4MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.4 dB/MPa 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。 （4）国内外典型水听器介绍 ①国内： ●RHS、RHC和RHA系列 ②国外： ●8100系列 （