测量用水声换能器.ppt

1.1.水听器水听器2. .水声发射换能器水声发射换能器第第2 2章章 测量用测量用水声水声换能器换能器1.1.水听器水听器（（1 1）） 分类分类（（2 2）） 参数参数（（3 3）） GB/T4128-1995GB/T4128-1995（（4 4）） 国内外典型水听器介绍国内外典型水听器介绍（（5 5）） 使用与维护使用与维护 (1) (1) 分类分类 · 根据其用途和校准的准确度根据其用途和校准的准确度 · 根据其使用材料根据其使用材料 根据其用途和校准的准确度分为两级： A.A.一级标准水听器一级标准水听器 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.B.二级标准水听器（测量水听器）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 a、压电式：、压电式：b b、动圈式（或电动式）、动圈式（或电动式）c c、磁致伸缩式、磁致伸缩式d d、光纤式、光纤式(2) (2) 参数参数 ① ①水听器接收灵敏度水听器接收灵敏度 ② ②水听器的指向性水听器的指向性 ③ ③水听器的电阻抗水听器的电阻抗 ④ ④动态范围动态范围 •水听器自由场电压灵敏度：水听器自由场电压灵敏度：①水听器接收灵敏度水听器在水听器在平面自由声场平面自由声场中输出端中输出端的的开路电压开路电压与声场中与声场中放入水听器放入水听器之前之前存在于水听器存在于水听器声中心声中心位置处位置处自由场声压自由场声压的比值。

的比值· 水听器声压灵敏度：水听器声压灵敏度：水听器输出端的水听器输出端的开路电压与与作用于水听器作用于水听器接收面上的上的实际声压的比值 · 指向性响应图指向性响应图· 指向性指数指向性指数· 指向性因数指向性因数 ②水听器的指向性水听器的指向性图表示水听器在表示水听器在远场平面波作远场平面波作用下，所产生用下，所产生的开路输出电的开路输出电压随入射方向压随入射方向变化的曲线图变化的曲线图 ·波束宽度波束宽度指向性响应图参数·旁瓣旁瓣级级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收器输出端的信噪比提高的倍数 在某频率下在某频率下加于换能器电端加于换能器电端的瞬时电压与所的瞬时电压与所引起的瞬时电流引起的瞬时电流的复数比换能的复数比换能器电阻抗的倒数器电阻抗的倒数称为换能器的电称为换能器的电导纳③水听器的电阻抗 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。

水听器的过载声压级与等效噪声声压级之差水听器的过载声压级与等效噪声声压级之差水听器的过载声压级水听器的过载声压级 ④动态范围引起水听器过载的作用声压级水听器的等效噪声压级水听器的等效噪声压级（（3 3））GB/T4128-1995GB/T4128-1995一、二级标准水听器声学性能指标一、二级标准水听器声学性能指标灵敏度灵敏度•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-205dB(0dB re 1v /μPa)•二级： 不低于-210dB-210dB（0dB re1v/μPa）自由场灵敏度频率响应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：•一级一级：其灵敏度的不均匀性小于±±1.5dB1.5dB，在其他频率范围内灵敏度变化不超过+6dB或-10dB•二级二级：其灵敏度的不均匀性小于±±2dB2dB，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±±0.5dB0.5dB；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±±0.7dB0.7dB。

•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±±1.0dB1.0dB；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±±1.5dB1.5dB 指向性指向性 一级： 水平指向性：在最高使用频率下的-3dB-3dB波波束束宽宽度度应大于30300 0，在选定方向（或主轴）±±5 50 0的范围内灵敏度变化应小于±±0.2dB0.2dB 垂直指向性：在最高使用频率下的-3dB-3dB波束宽度波束宽度应大于15150 0，在选定方向（或主轴）±±2 20 0的范围内灵敏度变化应小于±±0.2dB0.2dB 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±±2dB2dB 动态范围动态范围•一级：•在60dB60dB的动态范围内，非线性偏差应小于±±0.2dB0.2dB•二级：•在60dB60dB的动态范围内，非线性偏差应小于±±0.5dB0.5dB 稳定性稳定性•时间稳定性时间稳定性： 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对于不带前放的水听器，在电缆端测得的绝缘电阻应大于100MΩ100MΩ（测试电压不（测试电压不小于小于100V100V）•高阻抗的敏感元件应有电屏蔽高阻抗的敏感元件应有电屏蔽•连接电缆应不少于连接电缆应不少于10m10m，当敏感元件的电容量小于连接电缆的电容量时一般应连，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接前置放大器（（4 4）国内外典型水听器介绍）国内外典型水听器介绍国外：国外：国内：国内：（（5 5）使用与维护：）使用与维护：①①合理选择水听器合理选择水听器. .②②标准水听器每年应经计量部门检定一次。

标准水听器每年应经计量部门检定一次③③检查水听器的绝缘电阻时，试验电压不小于检查水听器的绝缘电阻时，试验电压不小于100v100v④④注意存放环境，用完后妥善保管注意存放环境，用完后妥善保管⑤⑤选用低分布电容电缆选用低分布电容电缆2.2.水声发射换能器水声发射换能器（（1）分类）分类 同水听器同水听器（（2 2）发射器介绍）发射器介绍（（3 3）参数：）参数： ① 发射换能器发送响应 ② 发射换能器指向性 ③ 发射换能器电阻抗 ④ 输入电功率、发射声功率和电声效率 ①发射换能器发送响应：发射换能器发送响应：•发送电压响应 •发送电流响应•发送功率响应发射换能器在某指定方向上发射换能器在某指定方向上的自由场远场中离其声中心的自由场远场中离其声中心某参考距离处的声压和该参某参考距离处的声压和该参考距离的乘积与加到输入电考距离的乘积与加到输入电端的端的电压电压的比值②发射换能器的指向性发射换能器的指向性 发射指向性图是表示它在自发射指向性图是表示它在自由场中辐射声波时，在其远场中由场中辐射声波时，在其远场中声能空间分布的图象声能空间分布的图象。

发射指向性因数和发射指向性指数发射指向性因数和发射指向性指数 在参考方向上（通常指声轴向）远场中某点的声强（或声压有效值平方）与相同距离上各方向的声强平均值（或声压有效值平方的平均值）之比为发射指向性因数，此比值的分贝数称为发射指向性指数 输入电功率、发射声功率和电声效率输入电功率、发射声功率和电声效率输入电功率 是其功率源吸收的有用功率是其功率源吸收的有用功率发射声功率 是其在单位时间内向介质声场发射出的有效声能量是其在单位时间内向介质声场发射出的有效声能量电声效率 是其输出声功率与输入总电功率的比值是其输出声功率与输入总电功率的比值 换换能能器器的的电电声声效效率率实实际际上上也也等等于于其其机机电电效效率率与与机机声声效效率的乘积率的乘积 结束2！。