JJF 1340-2012 20Hz～2000Hz矢量水聽(tīng)器校準(zhǔn)規(guī)范.pdf

零零蘆中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范J J F1 3 4 0 一2 0 1 22 0H z 20 0 0H z 矢量水聽(tīng)器校準(zhǔn)規(guī)范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rV e c t o rH y d r o p h o n e si nF r e q u e n c yR a n g e2 0H zt o20 0 0H z2 0 1 2 - 0 3 - 2 0 發(fā)布2 0 1 2 0 6 2 0 實(shí)施國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布2 0H z 20 0 0H z 矢量水聽(tīng)器校準(zhǔn)規(guī)范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rV e c t o rH y d r o p h o n e si nF r e q u e n c yR a n g e2 0H zt o20 0 0H z歸口單位：全國(guó)聲學(xué)計(jì)量技術(shù)委員會(huì)主要起草單位：中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所參加起草單位：中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司海聲科技有限公司本規(guī)范委托全國(guó)聲學(xué)計(jì)量技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)解釋本規(guī)范起草人：趙涵( 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所)費(fèi)騰( 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所)禹建( 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所)參加起草人：朱厚卿( 中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所)郭林發(fā)( 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司海聲科技有限公司)J J F1 3 4 0 - - 2 0 1 2目錄引言一1 范圍一2 引用文件一3 術(shù)語(yǔ)和計(jì)量單位一3 1 矢量水昕器3 2 矢量水聽(tīng)器的聲壓靈敏度級(jí)3 3 矢量水聽(tīng)器振速靈敏度級(jí)3 4 矢量水聽(tīng)器聲壓梯度靈敏度級(jí)- -3 5 軸向靈敏度不對(duì)稱性- 3 6 橫向抑制比- 4 概述- 5 計(jì)量特性一5 1 聲壓靈敏度級(jí)- 5 2 振速靈敏度級(jí)- 5 3 聲壓梯度靈敏度級(jí)- 5 4 矢量一聲壓通道的相位差一5 5 指向性一6 校準(zhǔn)條件- 6 1 環(huán)境條件一6 2 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備一7 校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法一7 1 校準(zhǔn)項(xiàng)目一7 2 校準(zhǔn)方法一8 校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)一8 1 校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理-8 2 校準(zhǔn)證書(shū)一8 3 校準(zhǔn)結(jié)果的測(cè)量不確定度-9 復(fù)校時(shí)間間隔一附錄A 校準(zhǔn)證書(shū)的內(nèi)容附錄B 駐波管設(shè)計(jì)要求附錄C 聲壓靈敏度級(jí)測(cè)量不確定度的評(píng)定示例i ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ； )1111112222222223333444888889K “l(fā) ( ；( ( 1 ( ；( ( ( 1 ；標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng) w w w .b z f x w .c o m 免費(fèi)下載 J J F1 3 4 0 2 0 1 2引言本規(guī)范依據(jù)J J F1 0 7 l 一2 0 1 0 國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫(xiě)規(guī)則進(jìn)行編制。本規(guī)范參考了G B T4 1 3 0 - - 2 0 0 0 聲學(xué)水聽(tīng)器低頻校準(zhǔn)方法中規(guī)定的水聽(tīng)器聲壓靈敏度二級(jí)校準(zhǔn)方法。J J F1 3 4 0 2 0 1 22 0H z 20 0 0H z 矢量水聽(tīng)器校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于常壓下、2 0H z 20 0 0H z 頻率范圍內(nèi)使用的矢量水聽(tīng)器的校準(zhǔn)。2 引用文件本規(guī)范引用下列文件：J J F1 0 0 l 一2 0 1 1 通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義J J F1 0 3 4 - - 2 0 0 5 聲學(xué)計(jì)量名詞術(shù)語(yǔ)及定義J J F1 0 5 9 - - 1 9 9 9 測(cè)量不確定度評(píng)定與表示G B3 1 0 2 7 1 9 9 3 聲學(xué)的量和單位G B T3 9 4 7 1 9 9 6 聲學(xué)名詞術(shù)語(yǔ)G B T4 1 3 0 - - 2 0 0 0 聲學(xué)水聽(tīng)器低頻校準(zhǔn)方法凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；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)范。3 術(shù)語(yǔ)和計(jì)量單位J J F1 0 0 1 2 0 1 l 、J J F1 0 3 4 - - 2 0 0 5 、G B3 1 0 2 7 1 9 9 3 和G B T3 9 4 7 - - 1 9 9 6 界定的及以下術(shù)語(yǔ)和定義適用于本規(guī)范。本規(guī)范采用G B T3 1 0 2 7 1 9 9 3 規(guī)定的量和單位。3 1 矢量水聽(tīng)器v e c t o rh y d r o p h o n e輸出電壓與質(zhì)點(diǎn)振速或聲壓梯度成比率的水聽(tīng)器，其指向性圖具有與余弦函數(shù)相似形狀的特性，并且該特性不隨頻率的改變而變化。3 2 矢量水聽(tīng)器的聲壓靈敏度級(jí)( M ，) p r e s s u r es e n s i t i v i t yl e v e lo fv e c t o rh y d r o p h o n e矢量水聽(tīng)器聲壓靈敏度M ，平方與參考聲壓靈敏度M 。t 平方之比的以1 0 為底的對(duì)數(shù)乘以1 0 。注：1 單位為分貝( d B ) 。2M 。f = 1V p P a 。3 3 矢量水聽(tīng)器振速靈敏度級(jí)( 毛) p a r t i c l ev e l o c i t ys e n s i t i v i t yl e v e lo fv e c t o rh y d r o p h o n e矢量水聽(tīng)器振速靈敏度艦平方與參考振速靈敏度M 一平方之比的以1 0 為底的對(duì)數(shù)乘以1 0 。注：1 單位為分貝( d B ) 。2M 。d 一1 V ( m S 一1 ) 。1標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng) w w w .b z f x w .c o m 免費(fèi)下載 J J F1 3 4 0 - - 2 0 1 23 4矢量水聽(tīng)器聲壓梯度靈敏度級(jí)( M 0 ) p r e s s u r eg r a d i e n ts e n s i t i v i t yl e v e lo fv e c t o rh y d r o p h o n e矢量水聽(tīng)器聲壓梯度靈敏度M 。平方與參考聲壓梯度靈敏度M 。e 平方之比的以1 0為底的對(duì)數(shù)乘以1 0 。注：1 單位為分貝( d B ) 。2M “一1V ( g P a m - 1 ) 。3 5 軸向靈敏度不對(duì)稱性d i f f e r e n c eo fa x i a ls e n s i t i v i t y矢量水聽(tīng)器矢量通道的接收靈敏度兩極大值之差。注：1單位為分貝( d B ) 。2也稱為指向性不對(duì)稱性或最大值不均勻性。3 6 橫向抑制比l a t e r a lr e j e c t i o nr a t i o矢量水聽(tīng)器矢量通道極大值與極小值之差。注：1 單位為分貝( d B ) 。2 也稱為凹點(diǎn)深度。4 概述矢量水聽(tīng)器用于測(cè)量媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振速或聲壓梯度。在聲波作用下，矢量水聽(tīng)器產(chǎn)生與媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振速或聲壓梯度值成正比的開(kāi)路電壓值。根據(jù)敏感元件材料的不同，矢量水聽(tīng)器可以分為壓電式、壓阻式、光纖式等；根據(jù)拾振原理的不同，又可分為同振式和壓差式等。通常的矢量水聽(tīng)器內(nèi)部還包含聲壓通道。矢量水聽(tīng)器由靈敏元件、水密包覆層、支撐結(jié)構(gòu)、前置放大器和電纜等組成。5 計(jì)量特性5 1 聲壓靈敏度級(jí)在校準(zhǔn)的頻率范圍內(nèi)，矢量水聽(tīng)器的聲壓靈敏度級(jí)一般在2 4 0d B1 5 0d B之間。5 2 振速靈敏度級(jí)在校準(zhǔn)的頻率范圍內(nèi)，矢量水聽(tīng)器的振速靈敏度級(jí)一般在一1 1 7d B 一2 7d B 之間。5 3 聲壓梯度靈敏度級(jí)在校準(zhǔn)的頻率范圍內(nèi)，矢量水聽(tīng)器的聲壓梯度靈敏度級(jí)一般在一2 1 9d B 一1 6 9d B之間。5 4 矢量一聲壓通道的相位差帶有聲壓通道的矢量水聽(tīng)器，在矢量通道的極大值正方向上，矢量通道和聲壓通道之間的相位差卿_ 。( 讓分別表示矢量X 、Y 、z 通道) 。2J J F1 3 4 0 2 0 1 25 5 指向性在校準(zhǔn)的頻率范圍內(nèi)，矢量水聽(tīng)器的橫向抑制比一般不低于2 0d B ，軸向靈敏度不對(duì)稱性一般不超過(guò)1d B 。注：本規(guī)范中提出的計(jì)量特性的技術(shù)指標(biāo)不是用于合格判別，僅是提供參考。6 校準(zhǔn)條件6 1 環(huán)境條件環(huán)境條件及其要求如下：a ) 環(huán)境溫度：1 0 3 0 ；b ) 相對(duì)濕度：3 0 9 0 ；c ) 腔內(nèi)液體媒質(zhì)溫度：5 3 0 。6 2 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備6 2 1 標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器最大直徑不應(yīng)大于4 0m m ，聲壓靈敏度級(jí)不應(yīng)小于一2 0 0 0d B ，校準(zhǔn)結(jié)果的測(cè)量不確定度不應(yīng)大于0 7d B ( 一2 ) 。6 2 2 駐波管在校準(zhǔn)頻率范圍內(nèi)，發(fā)射換能器在駐波管中輻射聲波形成的駐波聲場(chǎng)信噪比不應(yīng)小于2 0d B ，駐波管內(nèi)聲場(chǎng)聲壓在校準(zhǔn)期間內(nèi)變化不應(yīng)超過(guò)0 1d B ，徑向聲場(chǎng)分布不均勻性不大于0 7d B ，具體設(shè)計(jì)要求見(jiàn)附錄B 。6 2 3 垂直回轉(zhuǎn)裝置垂直回轉(zhuǎn)裝置能繞水平軸做垂直回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)角度應(yīng)大于3 6 0 。，回轉(zhuǎn)角度示值誤差不應(yīng)超過(guò)1 ?；剞D(zhuǎn)裝置浸沒(méi)在測(cè)量媒質(zhì)中的部分對(duì)聲場(chǎng)的幅度影響應(yīng)小于0 5d B ，相位影響應(yīng)小于2 。；回轉(zhuǎn)裝置應(yīng)能進(jìn)行回轉(zhuǎn)角度讀取，分辨力不小于0 5 。6 2 4 信號(hào)源在校準(zhǔn)頻率范圍內(nèi)，最大輸出幅度不應(yīng)小于1V 有效值，在校準(zhǔn)期間內(nèi)輸出幅度變化不應(yīng)超過(guò)士0 1 ，頻率示值誤差不應(yīng)超過(guò)0 1 。6 2 5 交流數(shù)字電壓表在校準(zhǔn)頻率范圍內(nèi)，交流電壓測(cè)量最大允許誤差不應(yīng)超過(guò)士1 。6 2 6 相位計(jì)在校準(zhǔn)頻率范圍內(nèi)，相位測(cè)量的最大允許誤差不應(yīng)超過(guò)0 2 。6 2 7 前置放大器在校準(zhǔn)頻率范圍內(nèi)，輸入阻抗不應(yīng)小于1 0 0M n ，動(dòng)態(tài)范圍不應(yīng)小于6 0d B ，增益誤差不超過(guò)士0 1d B 。6 2 8 濾波器在校準(zhǔn)頻率范圍內(nèi)，頻帶寬度任意可調(diào)，衰減斜度不應(yīng)小于4 8d B o c t 。6 2 9 電子開(kāi)關(guān)在校準(zhǔn)頻率范圍內(nèi)，通道隔離度不應(yīng)小于8 0d B 。3J J F1 3 4 0 2 0 1 26 2 1 0 功率放大器在校準(zhǔn)頻率范圍內(nèi)，最大輸出功率不應(yīng)小于5 0W ，輸出波形失真系數(shù)不大于2 。6 2 1 1 直尺量程不應(yīng)小于3 0 0m m ，最小分度為1m m 。7 校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法7 1 校準(zhǔn)項(xiàng)目矢量水聽(tīng)器的校準(zhǔn)項(xiàng)且見(jiàn)表1 。表1 矢量水聽(tīng)器校準(zhǔn)項(xiàng)目一覽衰編號(hào)項(xiàng)目名稱技術(shù)要求的條款號(hào)校準(zhǔn)方法的條款號(hào)l聲壓靈敏度級(jí)5 17 2 32振速靈敏度級(jí)5 27 2 33聲壓梯度靈敏度級(jí)5 37 2 34矢量一聲壓通道的相位差5 47 2 45指向性5 57 2 57 2 校準(zhǔn)方法7 2 1 外觀矢量水聽(tīng)器的外觀應(yīng)完好，無(wú)影響正常工作的機(jī)械損傷等，矢量水聽(tīng)器應(yīng)有明顯的信號(hào)線、地線和供電線的標(biāo)記，并說(shuō)明供電電壓值。7 2 2 校準(zhǔn)前準(zhǔn)備a ) 用除氣水或其他測(cè)量媒質(zhì)充滿駐波管，并排除腔內(nèi)氣泡；b ) 用無(wú)腐蝕作用的洗滌劑擦洗矢量水聽(tīng)器和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的表面，在媒質(zhì)中浸泡至少1h 后，按照矢量水聽(tīng)器的安裝要求，固定于回轉(zhuǎn)支架上，并用直尺測(cè)量矢量水聽(tīng)器的測(cè)量深度d 和標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的測(cè)量深度d 。；c ) 按照?qǐng)D1 所示連接各儀器設(shè)備、駐波管及矢量水聽(tīng)器；d ) 開(kāi)啟所有校準(zhǔn)用儀器設(shè)備，并預(yù)熱1 5m i n 以上；e ) 在實(shí)際工作狀態(tài)下，通過(guò)對(duì)發(fā)射換能器的激勵(lì)和停止，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器和矢量水聽(tīng)器開(kāi)路輸出電壓的信噪比，其值應(yīng)不小于2 0d B ；f ) 將功率放大器的增益調(diào)至校準(zhǔn)工作頻率范圍內(nèi)，矢量水聽(tīng)器的開(kāi)路電壓不應(yīng)發(fā)生飽和失真。7 2 3 聲壓靈敏度級(jí)、振速靈敏度級(jí)和聲壓梯度靈敏度級(jí)7 2 3 1 校準(zhǔn)原理校準(zhǔn)裝置的框圖如圖1 所示。駐波管是一個(gè)不銹鋼制成的開(kāi)口腔體，底部安裝有發(fā)射換能器，腔體內(nèi)充有測(cè)量媒質(zhì)，可以是清潔的水，也可以是其他測(cè)量媒質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器和矢量水聽(tīng)器分別置于距媒質(zhì)表面d 。和d 處。由于管中為駐波聲場(chǎng)，根據(jù)駐波聲場(chǎng)聲壓分布理論，矢量水聽(tīng)器的聲壓靈敏度級(jí)、振速靈敏度級(jí)和聲壓梯度靈敏度級(jí)分別由公式( 1 ) 、公式( 2 ) 和公式( 3 ) 給出。校準(zhǔn)頻率按1 3 倍頻程，或根據(jù)客戶的指定。4J J F1 3 4 0 2 0 1 2M p = M o + 2 0 g 陸) + z o g ( 醬)M o M 。+ 2 0 l g ( p c )M = M p 一2 0 l g ( k )式中：M 。一一矢量水聽(tīng)器的聲壓靈敏度級(jí)，d B ；M 。矢量水聽(tīng)器的振速靈敏度級(jí)，d B ；M 。一矢量水聽(tīng)器的聲壓梯度靈敏度級(jí)，d B ；M 。標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的聲壓靈敏度，d B ；U 。矢量水聽(tīng)器的開(kāi)路電壓，V ；u 。標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的開(kāi)路電壓，V ；d 。標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的入水深度，m ；d 一矢量水聽(tīng)器的入水深度，m ；口一媒質(zhì)的密度，k g m 3 ； 波數(shù)，k 一2 ，c ；r 頻率，H z ；c 媒質(zhì)中聲速，m s 。器( 1 )( 2 )( 3 )圖1 校準(zhǔn)裝置組成原理框圖7 2 3 2 校準(zhǔn)步驟a ) 按照7 。2 。2 進(jìn)行校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備，校準(zhǔn)流程如圖2 所示；b ) 通過(guò)回轉(zhuǎn)裝置調(diào)節(jié)矢量水聽(tīng)器的角度，使被測(cè)矢量通道的輸出值為最大，并確定入水深度等測(cè)量參數(shù)；c ) 調(diào)節(jié)信號(hào)源，產(chǎn)生所需頻率的信號(hào)；d ) 將電子開(kāi)關(guān)切換至矢量水聽(tīng)器信號(hào)輸出通道，( ，t 分別表示矢量X 、Y 、Z 通道) ，通過(guò)電壓表讀取矢量水聽(tīng)器該通道的開(kāi)路電壓L k ，；5J J F1 3 4 0 一2 0 1 2e ) 將電子開(kāi)關(guān)切換至標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器輸出通道，。，通過(guò)電壓表讀取標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器的開(kāi)路電壓U o ；f ) 記錄相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)；g ) 重復(fù)步驟c ) f ) 直至完成所有頻率點(diǎn)校準(zhǔn)；h ) 按照公式( 1 ) 公式( 3 ) 處理測(cè)量數(shù)據(jù)，得到矢量水聽(tīng)器的聲壓靈敏度級(jí)、振速靈敏度級(jí)和聲壓梯度靈敏度級(jí)。圖2 矢量水聽(tīng)器聲壓靈敏度校準(zhǔn)流程圖7 2 4 矢量一聲壓通道的相位差7 2 4 1 校準(zhǔn)原理如圖1 所示，矢量水聽(tīng)器的被測(cè)通道；( 廠。分別表示矢量X 、Y 、z 通道) 置于駐波場(chǎng)中接收聲壓，測(cè)量每次- ，。相對(duì)于信號(hào)源輸出信號(hào)的相位差仇；同理獲得矢量水聽(tīng)器聲壓通道相對(duì)于信號(hào)源輸出信號(hào)的相位差協(xié)。則矢量水聽(tīng)器矢量一聲壓通道的相位差按公式( 4 ) 計(jì)算。校準(zhǔn)頻率按I 3 倍頻程，或根據(jù)客戶的指定。甲P t 一銣一印( 4 )式中協(xié)一。矢量水聽(tīng)器矢量一聲壓通道的相位差，( 。) ；矢量水聽(tīng)器的聲壓通道相對(duì)于信號(hào)源輸出信號(hào)的相位差，( 。) ；n 矢量水聽(tīng)器矢量通道相對(duì)于信號(hào)源輸出信號(hào)的相位差，i 指X 、Y 、z 通道，( 。) 。7 2 4 2 校準(zhǔn)步驟a ) 按照7 2 2 進(jìn)行校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備，校準(zhǔn)流程如圖3 所示；b ) 通過(guò)回轉(zhuǎn)裝置調(diào)節(jié)矢量水聽(tīng)器的角度，使被測(cè)矢量通道的輸出值為最大，并確定入水深度等測(cè)量參數(shù)；c ) 調(diào)節(jié)信號(hào)源，產(chǎn)生所需頻率的信號(hào)；d ) 將電子開(kāi)關(guān)切換至矢量水聽(tīng)器信號(hào)輸出通道J i ( J 表示矢量X 、Y 、z 通道) ，測(cè)量- ，相對(duì)于信號(hào)源輸出信號(hào)的相位差卿；6J J F1 3 4 0 - - 2 0 1 2e ) 將電子開(kāi)關(guān)切換至矢量水聽(tīng)器的聲壓輸出通道，測(cè)量聲壓通道相對(duì)于信號(hào)源輸出信號(hào)的相位差仍；f ) 記錄相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)；g ) 重復(fù)步驟c ) f ) 直至完成所有頻率點(diǎn)校準(zhǔn)；h ) 按照公式( 4 ) 處理測(cè)量數(shù)據(jù)，得到矢量水昕器的矢量一聲壓通道的相位差。圖3 矢量水聽(tīng)器矢量一聲壓通道的相位差校準(zhǔn)流程圖7 2 5 指向性7 2 5 1 校準(zhǔn)原理如圖1 所示，指向性是換能器的靈敏度隨入射聲波方向變化而改變的特性，通常用指向性圖表示。通過(guò)回轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)矢量水聽(tīng)器在駐波管中沿水平軸垂直回轉(zhuǎn)，同時(shí)測(cè)量矢量水聽(tīng)器各方向上的電壓輸出，最后進(jìn)行歸一化處理，得到矢量水聽(tīng)器的指向性圖。指向性圖通常用極坐標(biāo)圖的形式表示，徑向坐標(biāo)表示響應(yīng)。徑向坐標(biāo)可以是線性坐標(biāo)，也可以是對(duì)數(shù)坐標(biāo)，在指向性圖的明顯位置上有清晰的表述。校準(zhǔn)頻率按1 3 倍頻程，或根據(jù)客戶的指定。7 2 5 2 校準(zhǔn)步驟a ) 按照7 2 2 進(jìn)行校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備，并確定入水深度等測(cè)量參數(shù)，校準(zhǔn)流程如圖4所示；b ) 通過(guò)垂直回轉(zhuǎn)裝置將矢量水聽(tīng)器按照一定角度間隔轉(zhuǎn)動(dòng)，一般情況下轉(zhuǎn)動(dòng)角度間隔不大于5 。，在極大值和極小值附近，轉(zhuǎn)動(dòng)角度間隔不大于2 。；c ) 記錄當(dāng)前的回轉(zhuǎn)角度值；d ) 通過(guò)電壓表測(cè)量當(dāng)前矢量水聽(tīng)器的輸出開(kāi)路電壓；e ) 重復(fù)步驟b ) d ) 直至回轉(zhuǎn)完成；f ) 記錄回轉(zhuǎn)的角度及其對(duì)應(yīng)的開(kāi)路電壓測(cè)量數(shù)據(jù)，并根據(jù)開(kāi)路電壓的最大值對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理并繪制為極坐標(biāo)圖，極坐標(biāo)圖格式參考附錄A ；g ) 處理測(cè)量數(shù)據(jù)，得到橫向抑制比、軸向靈敏度不對(duì)稱性。7J J F1 3 4 0 2 0 1 2( 儀器初始化)tIl 佘I 測(cè)量環(huán)境設(shè)置IN 、JI Yl 旋轉(zhuǎn)一定角度Il歸化計(jì)算l處理測(cè)量數(shù)據(jù)l 讀取當(dāng)前角度II( 結(jié)柬)I 讀取被測(cè)電壓值l圖4 矢量水聽(tīng)器指向性測(cè)量流程圖8 校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)8 1 校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理所有的數(shù)據(jù)應(yīng)先計(jì)算，后修約。出具校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的有效位數(shù)按如下方法修約：a ) 聲壓靈敏度級(jí)、振速靈敏度級(jí)和聲壓梯度靈敏度級(jí)的測(cè)量結(jié)果，修約到0 1d B ；b ) 矢量一聲壓通道相位差的測(cè)量結(jié)果，修約到0 1 。；c ) 橫向抑制比和軸向靈敏度不對(duì)稱性的測(cè)量結(jié)果修約到0 1d B 。8 2 校準(zhǔn)證書(shū)經(jīng)校準(zhǔn)的矢量水聽(tīng)器應(yīng)出具校準(zhǔn)證書(shū)。校準(zhǔn)證書(shū)應(yīng)包括的信息及推薦的校準(zhǔn)證書(shū)的內(nèi)頁(yè)格式參見(jiàn)附錄A 。8 3 校準(zhǔn)結(jié)果的測(cè)量不確定度矢量水聽(tīng)器校準(zhǔn)結(jié)果的測(cè)量不確定度按J J F1 0 5 9 1 9 9 9 的要求評(píng)定，測(cè)量不確定度評(píng)定的示例見(jiàn)附錄C 。9 復(fù)校時(shí)間間隔矢量水聽(tīng)器的復(fù)校時(shí)間間隔建議為1 年。然而，復(fù)校時(shí)間間隔的長(zhǎng)短取決于儀器的使用情況( 使用部位的重要性、環(huán)境條件、使用頻率) 、使用人員、儀器本身質(zhì)量等諸多因素，儀器使用者可根據(jù)實(shí)際使用情況并綜合考慮測(cè)量質(zhì)量的要求決定復(fù)校的時(shí)間間隔。J J F1 3 4 0 2 0 1 2附錄A校準(zhǔn)證書(shū)的內(nèi)容A 1 校準(zhǔn)證書(shū)至少應(yīng)包括以下信息：a ) 標(biāo)題，如“校準(zhǔn)證書(shū)”；b ) 校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的名稱和地址；c ) 進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)( 如果不在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)) ；d ) 證書(shū)的唯一性標(biāo)識(shí)( 如編號(hào)) ，每頁(yè)及總頁(yè)數(shù)的標(biāo)識(shí)；e ) 客戶的名稱和地址；f ) 被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí)；g ) 進(jìn)行校準(zhǔn)的日期；h ) 如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性應(yīng)用有關(guān)時(shí)，應(yīng)對(duì)被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說(shuō)明i ) 校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí)，包括名稱及代號(hào)；j ) 本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說(shuō)明；k ) 環(huán)境條件的描述；1 ) 校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說(shuō)明；m ) 對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說(shuō)明；n ) 校準(zhǔn)證書(shū)或校準(zhǔn)報(bào)告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí)；o ) 校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的聲明；p ) 未經(jīng)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室書(shū)面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)制證書(shū)的聲明。J J F1 3 4 0 2 0 1 2A 2推薦的矢量水聽(tīng)器校準(zhǔn)證書(shū)的內(nèi)頁(yè)格式矢量水聽(tīng)器校準(zhǔn)證書(shū)的內(nèi)頁(yè)格式校準(zhǔn)結(jié)果共頁(yè)第頁(yè)標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器入水深度：m m 矢量水聽(tīng)器入水深度：m m一、外觀：二、聲壓靈敏度級(jí)( 參考值：IV b t P a ) ：f | H zM J d B | H zM _ p d B注：校準(zhǔn)頻率按1 3 倍頻程，或根據(jù)客戶的指定。三、振速靈敏度級(jí)( 參考值：1 v ( m s 1 ) f | H zM J d Bf H zM 。d B注：校準(zhǔn)頻率按1 3 倍頻程，或根據(jù)客戶的指定。1 0J J F1 3 4 0 2 0 1 2四、聲壓梯度靈敏度級(jí)( 參考值：1V ( t P a I T l l ) ) ： | H zd B，H z峨d B注：校準(zhǔn)頻率按1 3 倍頻程，或根據(jù)客戶的指定。五、矢量一聲壓通道的相位差：f H z似。( 。)9 ”( 。)外，( 。)注：校準(zhǔn)頻率按1 3 倍頻程，或根據(jù)客戶的指定。J J F1 3 4 0 2 0 1 21 2J J F1 3 4 0 2 0 1 2附錄B駐波管設(shè)計(jì)要求駐波管示意圖見(jiàn)圖B 1 ，為垂直開(kāi)口向上的厚壁剮性腔體，腔體一般采用不銹鋼加工，腔體內(nèi)充滿測(cè)量媒質(zhì)，測(cè)量媒質(zhì)可以是蒸餾水，也可以是輕萘油等其他液體，發(fā)射換能器安裝在駐波管底部，垂直向上發(fā)射聲波。發(fā)射換能器在駐波管中輻射聲波形成的駐波聲場(chǎng)信噪比不應(yīng)小于2 0d B ，校準(zhǔn)頻率低于4 0 0H z 時(shí)，推薦采用電動(dòng)式換能器，校準(zhǔn)頻率高于4 0 0H z 時(shí)，推薦采用壓電式換能器。為保證腔體內(nèi)聲場(chǎng)的均勻性，被校件的最大尺寸不應(yīng)大于腔體半徑，為保證腔體足夠剛硬，2t D 不應(yīng)小于0 4 。圖B 1 駐波管示意圖管內(nèi)的聲場(chǎng)必須是均勻而且穩(wěn)定的，徑向聲場(chǎng)起伏應(yīng)不超過(guò)0 7d B ，作頻率范圍上限( ) 應(yīng)滿足公式( B 1 ) 的要求：，B 1 8 4 c ( D )式中：，B 工作頻率上限，H z ；c 測(cè)量媒質(zhì)中的聲速，m s ；D 駐波管的等效直徑，m 。測(cè)量媒質(zhì)中的聲速可由公式( B 2 ) 計(jì)算得到。C! ! 一廳萼1式中：C O 測(cè)量媒質(zhì)中的自由場(chǎng)聲速，m s ；卜駐波管用材料的楊氏模量，N m 2 ；E 。測(cè)量媒質(zhì)的體積彈性模量，N m 2 ；t 駐波管管壁的厚度，m 。駐波管的工( B 1 )( B 2 )J J F1 3 4 0 2 0 1 2附錄C聲壓靈敏度級(jí)測(cè)量不確定度的評(píng)定示例C 1 數(shù)學(xué)模型由聲壓靈敏度計(jì)算公式( C 1 ) ：M , = U o + Z o l g ( 錛) + 2 0 1 9 ( 醬)( c 1 )可以展開(kāi)得到：M j = M o + 2 0 l g ( U m ) 一2 0 l g ( U o ) + 2 0 g s i n ( 2 = f d o c ) 一2 0l g c o s ( 2 = f d c )( C 2 )C 2 不確定度的A 類評(píng)定不確定度的A 類評(píng)定由統(tǒng)計(jì)的方法獲得。在2 0H z 20 0 0H z 頻段對(duì)G 2 一l 矢量水聽(tīng)器進(jìn)行了6 次獨(dú)立校準(zhǔn)，聲壓靈敏度級(jí)重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)如表C 。1 所示，其中不確定度的A 類評(píng)定取實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差的最大值，即s 。一0 3 6d B ，因此測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量取為：“一= s 。一0 3 6d B 。表c 1 聲壓靈敏度級(jí)的測(cè)量數(shù)據(jù)f H zM 。d BM z d BM 3 d B艦d BM d BM 6 d BM 。，。d Bs 。d B2 02 0 3 82 0 3 52 0 3 52 0 4 02 0 3 82 0 4 02 0 3 80 2 32 52 0 3 。12 0 2 82 0 2 82 0 3 42 0 2 82 0 3 。32 0 3 。0O 2 73 1 52 0 2 22 0 1 92 0 2 02 0 1 _ 72 0 2 12 0 1 42 0 1 90 2 94 02 0 0 72 0 0 42 0 0 52 0 0 02 0 0 42 0 0 82 0 0 5O 2 86 31 9 6 31 9 6 119 6 01 9 6 21 9 6 11 9 6 21 9 6 20 1 08 01 9 4 71 9 4 2一1 9 3 91 9 3 9一1 9 4 11 9 4 21 9 4 20 2 91 0 01 9 2 619 2 41 9 2 419 2 4一1 9 2 51 9 2 21 9 2 40 1 31 2 51 9 0 8一1 9 0 6一1 9 0 61 9 0 5一1 9 0 61 9 0 41 9 0 60 1 31 6 01 8 8 6一1 8 8 31 8 8 4一1 8 8 41 8 8 31 8 8 31 8 8 40 1 22 0 01 8 6 81 8 6 51 8 6 51 8 6 71 8 6 51 8 6 5一1 8 6 6O 1 32 5 01 8 5 11 8 5 0一1 8 4 3一1 8 4 31 8 4 41 8 4 51 8 4 60 3 63 1 51 8 2 51 8 2 31 8 2 31 8 2 41 8 2 3一1 8 2 11 8 2 30 1 34 0 01 8 0 61 8 0 51 8 0 51 8 0 31 8 0 31 8 0 5一1 8 0 5O 1 25 0 01 7 8 91 7 8 61 7 8 61 7 8 81 7 8 21 7 8 6一1 7 8 60 2 46 3 01 7 6 81 7 6 61 7 6 61 7 6 51 7 6 41 7 6 417 6 60 1 58 0 01 7 4 91 7 4 61 7 4 61 7 4 51 7 4 61 7 4 7一1 7 4 70 1 410 0 01 7 3 01 7 2 6一1 7 2 71 7 2 81 7 2 51 7 2 7一1 7 2 70 1 712 5 01 7 1 51 7 1 5一1 7 1 51 7 1 5一1 7 1 51 7 1 71 7 1 50 0 816 0 0一1 6 9 51 6 9 5一1 6 9 21 6 9 5一1 6 9 516 9 51 6 9 5O 1 220 0 01 6 4 81 6 4 81 6 4 816 4 81 6 4 81 6 4 816 4 80 0 0J J F1 3 4 0 - - 2 0 1 2裹C 2 測(cè)量頻辜為2 5 0 H z 時(shí)原始測(cè)量數(shù)據(jù)序號(hào)U M m Vd o mU o m Vd m14 7 6 3 40 1 0 11 5 5 8O 1 0 124 7 8 4 80 1 0 11 5 4 40 1 0 234 9 5 2 2O 1 0 01 4 6 40 1 0 l44 9 3 8 0O 1 0 11 4 6 20 1 0 154 9 0 1 20 1 0 21 4 7 70 1 0 064 8 0 5 00 1 0 11 4 5 20 1 0 1平均值4 8 5 7 4O 1 0 11 4 9 30 1 0 1C 3 不確定度的B 類評(píng)定C 3 1 靈敏系數(shù)由式( c 2 ) 可求得聲壓靈敏度級(jí)測(cè)量不確定度的靈敏系數(shù)為：c ( M 0 ) 一揣一，c ( U p s , ，一殺粉一囂崢刪o ) _ 揣一器l g e一焉一半m2 n 。f d 0 1 s e刪) 一而aM e 一半t a n 警l s eC 3 2 不確定度的B 類評(píng)定主要來(lái)源1 ) 標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器校準(zhǔn)引入的不確定度分量標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器校準(zhǔn)結(jié)果的測(cè)量不確定度不應(yīng)超過(guò)0 7 0d B ，以正態(tài)分布考慮，取 一1 9 6 ，則標(biāo)準(zhǔn)水聽(tīng)器校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：“( M 0 ) 一0 7 0d B 1 9 6 = 0 3 6d E因其靈敏系數(shù)c ( M o ) 一1 ，故其對(duì)應(yīng)的不確定度分量為：“B l c ( M o ) M ( M o ) = 0 3 6d B2 ) 電壓讀數(shù)誤差引入的不確定度分量數(shù)字c a 玉, 表的示值誤差不應(yīng)超過(guò)1 0 ，以U 。為例，由表C 2 可知，數(shù)字電壓表示值算術(shù)平均值為4 8 5 7 4m V ，則絕對(duì)誤差為士0 4 8 6m V ，以均勻分布考慮，取 = 再，則測(cè)量U ，時(shí)數(shù)字電壓表示值誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u ( U ，) 一o 4 8 6 再m V因其靈敏系數(shù)c ( U ，) 一筍l g e ，故其對(duì)應(yīng)的不確定度分量為：“m _ c ( h ( ) 一嚳。嘗= o 0 5 ( d B )J J F1 3 4 0 - - 2 0 1 2同理可得測(cè)量U o 時(shí)數(shù)字電壓表示值誤差引入的不確定度分量為：U B 3 一0 0 5d B3 ) 信號(hào)發(fā)生器頻率指示誤差引入的不確定度認(rèn)為可忽略不計(jì)。4 ) 深度測(cè)量引入的不確定度分量對(duì)深度測(cè)量的示值誤差不應(yīng)超過(guò)士1 0 ，以d 。為例，由表C 2 可知，深度測(cè)量值的算術(shù)平均值為0 1 0 1I T I ，則絕對(duì)誤差為4 - _ 0 0 0 10 1r f l ，以正態(tài)分布考慮，取k = 1 9 6 ，則測(cè)量d o 時(shí)深度測(cè)量的示值誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u ( d 。) 一0 0 0 10 1m 1 9 6 0 0 0 05 1 5m因其靈敏系數(shù)c ( 礬) 一4 0 7 【f c o t