水听器或发射器的指向性响应、自由场校准中的脉冲技术、三换能器球面波互易校准公式的推导.pdfVIP

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附录A

（资料性）

水听器或发射器的指向性响应

A.1一般原理

全面地确定发射器或水听器的性能特征，应在其保持全向的频率范围之上的代表性频率处测量其指

向性响应（参见IEC60500:2017，第6节）。

指向性响应的测量需要在换能器支撑结构或定位系统加入转台，换能器的参考中心位于旋转轴上，

[3]-[6]

被测换能器（水听器或发射器）在指定平面中绕轴旋转，同时测量接收信号随角度的变化。

实际中，为了提高效率和可靠性，采用计算机自动控制转台并进行信号采集。

A.2测量实施的类型

通常采用两种实用的旋转方法：

a)步进旋转

转台以指定的角度增量旋转，然后停止，在各个确知角度测量水听器的接收电压信号。该方法最好

用步进电机进行控制。该方法的缺点是耗时，此外电机突然停止可能引起换能器悬挂系统的机械振动。

为避免该问题，可减缓定位系统的加速度和减速度使运动更平缓，并延迟测量时刻以便机械振动完全消

失。该方法的优点在于，在每个角度可以自动调整信号电平并进行平均，从而在接收信号电平起伏很大

时（例如响应中的零点和低幅度旁瓣）保持测量精度。该方法非常适合响应剧烈变化的强指向性换能器。

b)连续旋转

转台连续但非常缓慢地旋转，于此同时测量接收电压信号和旋转角度。与步进方法相比，该方法的

优点是测量速度快，即使需放慢转速以便测量电压和角度，但仍可以在数分钟内获得数千个角度的数据。

该方法的缺点是无法自动调整信号电平和进行平均，对于接收信号随角度剧烈变化的强指向性换能器，

可能会影响测量不确定度，另外还可能导致测量信号中电噪声增大。换能器的旋转应足够缓慢，以便能

够捕获到响应中零点周围信号电平的变化。该方法最适用于指向性响应比较平滑、没有显著零点的换能

器，例如频率范围在谐振频率以下的小型水听器。

A.3坐标系

选择的角坐标系应为IEC60500:2017规定的坐标系。

A.4声场要求

对于所有测量，应满足声学自由场条件（见5.2）和稳态条件（见5.4）的要求。

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关于测量换能器的指向性响应的远场要求，发射器和水听器之间的距离应大于在其主轴上进行校准

时要求的距离，不小于式（9）或（10）所给出的距离中较大者的两倍（见5.3）。参见附录D和[3]、[4]、

[7]-[9]。

A.5定位和对准

适用于5.6的要求。

A.6信号类型

信号类型应根据6.1选择。

A.7换能器指向性响应的测量

A.7.1发射器

被测发射器和水听器布放在水中，发射器以固定幅度信号驱动，并在所需角度范围围绕穿过参考中

心的轴旋转，同