,,G185—20171500Hz1MHz標(biāo)準(zhǔn)水聽器（自由場比較法）檢定規(guī)程1范圍本規(guī)程適用于在500Hz~1MHz頻率范圍內(nèi)使用的標(biāo)準(zhǔn)水聽器的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中的檢查。2引用文件本規(guī)程引用下列文件：JJF1001一2011通用計(jì)量術(shù)語及定義JJF1034一2005聲學(xué)計(jì)量名詞術(shù)語及定義GB/T3102.7一1993聲學(xué)的量和單位GB/T3947一1996聲學(xué)名詞術(shù)語IEC60565：2006水聲水聽器0.01Hz~1MHz頻率范圍的校準(zhǔn)（underwaterrange0.01Hzto1MHz）凡是注日期的引用文件僅注日期的版本適用于本規(guī)程；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)程。3術(shù)語和計(jì)量單位本規(guī)程采用JJF1001一2011、JJF1034一2005、GB/T3947一1996中有關(guān)的術(shù)語和定義。本規(guī)程采用GB/T3102.7一1993中規(guī)定的量和單位。注：若沒有特殊說明，本規(guī)程中所有的電壓的量值均指有效值。3.1水聽器hydrophone用于接收水聲信號的電聲換能器。注：由于工作原理、特性及構(gòu)造等的不同，有聲壓、聲壓梯度、無向、指向、壓電、光纖等水[GB/T3947一1996定義7.81]3.2標(biāo)準(zhǔn)水聽器standardhydrophone用作水聲計(jì)量的、性能穩(wěn)定并經(jīng)過絕對校準(zhǔn)的換能器。常作為建立水中聲壓基準(zhǔn)用的標(biāo)準(zhǔn)器并借此傳遞聲壓量值。[GB/T3947一1996定義7.82]3.3自由場靈敏度free-fieldsensitivity接收換能器輸出端的開路電壓與聲場中引入換能器前存在于換能器聲中心處的自由場聲壓的比值。JJG185—20172符號：M。單位：v/pa。[JJF134一25，定義3.64]3.4自由場靈敏度級free-fieldsensitivitylevel自由場靈敏度的量值與基準(zhǔn)值之比的以1為底的對數(shù)乘以2。注：基準(zhǔn)值為1v/μpa。符號：M。單位：dB。3.5自由場比較法free-fieldcomparisonmethod在相同工作條件和自由場條件下，被測量的標(biāo)準(zhǔn)水聽器與經(jīng)過絕對校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)水聽器置換進(jìn)行比較的方法。3.6電轉(zhuǎn)移阻抗模electricaltransferimpedancemagnitude發(fā)射器和水聽器置于自由聲場中，其主軸成一直線并互相對準(zhǔn)時，水聽器兩端的開路瞬時電壓與通過發(fā)射換能器的瞬時電流的復(fù)數(shù)比是電轉(zhuǎn)移阻抗，其幅值為電轉(zhuǎn)移阻抗模。符號：Z。單位：Ω。[JJF134一25，定義3.51]3.7參考中心referencecentre換能器的聲接收靈敏度所定義的在換能器上或附近的某個點(diǎn)。通常是換能器的幾何4概述標(biāo)準(zhǔn)水聽器在聲波作用下能產(chǎn)生與作用聲壓值成正比的開路電壓值，一般由壓電或其他換能材料的靈敏元件及相應(yīng)結(jié)構(gòu)組成，用于校準(zhǔn)水聽器和測量水中聲壓。5計(jì)量性能要求5.1自由場靈敏度級在5Hz~1KHz（包括1KHz）頻段內(nèi)使用的標(biāo)準(zhǔn)水聽器，其自由場靈敏度級應(yīng)不低于一22dB（基準(zhǔn)值為1v/μpa在1KHz以上頻段內(nèi)使用的標(biāo)準(zhǔn)水聽器，其自由場靈敏度級應(yīng)不低于一27dB（基準(zhǔn)值為1v/μpa）。5.2自由場靈敏度級頻率響應(yīng)在5Hz~1KHz頻段內(nèi)使用的標(biāo)準(zhǔn)水聽器，其自由場靈敏度級頻率響應(yīng)的起伏應(yīng)不超過6.dB；在1KHz以上頻段內(nèi)使用的標(biāo)準(zhǔn)水聽器，其自由場靈敏度級頻率響應(yīng)的起伏應(yīng)不超過8.dB。1檢定頻率選取1/3倍頻程標(biāo)稱中心頻率。2頻率響應(yīng)是指自由場靈敏度級最大值和最小值之差。JJG185—201736通用技術(shù)要求6.1外觀標(biāo)準(zhǔn)水聽器外觀應(yīng)完好，無影響正常工作的機(jī)械損傷等，暴露于液體媒質(zhì)中的所有部件均應(yīng)采用耐腐蝕、耐微生物侵蝕的材料制作，其材料和結(jié)構(gòu)應(yīng)保證具有長期使用的穩(wěn)定性。其表面應(yīng)是光滑的、非多孔性的和能被液體媒質(zhì)浸潤的。非供操作者使用的部件，應(yīng)采用密封或標(biāo)記的方法加以保護(hù)。6.2標(biāo)志和出廠資料6.2.1標(biāo)準(zhǔn)水聽器應(yīng)具有制造商的名稱、產(chǎn)品型號和序列號等清晰且耐久的標(biāo)志。6.2.2標(biāo)準(zhǔn)水聽器應(yīng)附有單獨(dú)的出廠說明書。出廠資料應(yīng)包括標(biāo)準(zhǔn)水聽器自由場靈敏度級頻率響應(yīng)以及信號線、地線和屏蔽線的說明。帶前置放大器的標(biāo)準(zhǔn)水聽器還應(yīng)有供電線的接線標(biāo)記，并說明供電電壓值；不帶前置放大器的標(biāo)準(zhǔn)水聽器還應(yīng)有標(biāo)稱的電容值，使用時電纜長度應(yīng)與檢定時相一致。6.3工作正常性6.3.1不帶前置放大器的標(biāo)準(zhǔn)水聽器在電纜端測得的絕緣電阻應(yīng)大于100MΩ（測試電壓100v測得的電容值與使用說明書提供的數(shù)值相差不應(yīng)超過士20%。6.3.2帶前置放大器的標(biāo)準(zhǔn)水聽器當(dāng)振動信號作用到標(biāo)準(zhǔn)水聽器敏感元件時，電纜端應(yīng)有相應(yīng)的電壓輸出。7計(jì)量器具控制計(jì)量器具控制包括首次檢定、后續(xù)檢定和使用中的檢查。7.1檢定條件7.1.1環(huán)境條件檢定環(huán)境條件要求如下：1）室溫：5校~35校；2）水溫：5校~30校；3）相對濕度：30%~90%。7.1.2計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)及主要配套設(shè)備在本規(guī)程規(guī)定的工作頻率范圍內(nèi)，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)及主要配套設(shè)備的功能、性能要求如下：1）信號發(fā)生器：具有頻率、幅度都可以獨(dú)立調(diào)節(jié)的正弦信號輸出通道；頻率示值誤差不應(yīng)超過士0.02%；最大輸出電壓不低于10v（峰值電壓示值誤差不應(yīng)超過士1%；2）功率放大器：輸出阻抗與發(fā)射器阻抗相匹配，輸出波**真系數(shù)不應(yīng)大于2%；3）電流取樣器：可以是電流變換器，也可以是小阻值的精密電阻，不確定度不超過1%；4）發(fā)射換能器：在檢定頻率范圍內(nèi)，發(fā)射換能器發(fā)射信號應(yīng)大于背景噪聲20dB；JJG185—：1，45）參考標(biāo)準(zhǔn)水聽器：是經(jīng)過絕對方法檢定的標(biāo)準(zhǔn)水聽器，100KHz及以下頻段：不確定度不超過0.7dB，k—2；100KHz以上頻段：不確定度不超過1.1dB，k—2。6）電子開關(guān)：通道隔離度不應(yīng)大于—60dB；7）測量放大器：在500Hz~1MHz頻率范圍內(nèi)應(yīng)具有線性頻率響應(yīng)，頻率響應(yīng)優(yōu)于士0.5dB，最大允許誤差不超過士0.2dB；8）數(shù)字示波器：采樣頻率至少比信號頻率高4倍，最大允許誤差不超過士0.2dB；9）濾波器：滿足一級要求的濾波器；10）消聲水池（或消聲水箱消聲水池自由場偏差不超過士0.5dB，本底噪聲譜級不大于零級海況下的海洋噪聲聲壓譜級。11）安裝支架：距離測量最小分度為1mm，偏差不超過士1%；12）絕緣電阻測量儀：工作電壓100v，絕緣電阻測量最大允許誤差不應(yīng)超過士10%；13）電容測試儀：電容值測量上限不小于100μF，電容測量最大允許誤差不應(yīng)超過士5%；14）溫度計(jì)：溫度測量范圍不應(yīng)小于5~35，最小分辨力不大于1；最大允許誤差不應(yīng)超過1.5。7.1.3遠(yuǎn)場條件檢定中發(fā)射換能器和水聽器聲中心之間的距離應(yīng)滿足遠(yuǎn)場條件公式（1）的要求：d>aa，d>a1，d>a2（1）式中：d一一發(fā)射換能器和水聽器參考中心之間的距離，m；a1一一發(fā)射換能器敏感元件的最大尺寸，m；a2一一水聽器敏感元件的最大尺寸，m；λ一一檢定頻段最高頻率對應(yīng)的波長，m。7.2檢定項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)水聽器的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查項(xiàng)目見表1。表1標(biāo)準(zhǔn)水聽器的首次檢定，后續(xù)檢定和使用中檢查項(xiàng)目一覽表項(xiàng)目首次檢定后續(xù)檢定使用中檢查工作正常性絕緣電阻+++電容+++自由場靈敏度級++—自由場靈敏度級頻率響應(yīng)++—1帶前置放大器的標(biāo)準(zhǔn)水聽器不檢絕緣電阻和電容。2“+”表示需檢定項(xiàng)目，“—”表示不需檢定項(xiàng)目。JJG185—201757.3檢定方法7.3.1工作正常性將不帶前置放大器的標(biāo)準(zhǔn)水聽器置于水中，用絕緣電阻表測量標(biāo)準(zhǔn)水聽器電纜末端的絕緣電阻值，用電容表測量標(biāo)準(zhǔn)水聽器的電纜末端的電容值，結(jié)果應(yīng)符合5.1的要求。對于帶前置放大器的標(biāo)準(zhǔn)水聽器，將水聽器的電纜末端接到示波器上，用一小的振動信號傳遞給標(biāo)準(zhǔn)水聽器，觀察示波器上的顯示波形，結(jié)果應(yīng)符合5.1的要求。7.3.2自由場靈敏度級7.3.2.1檢定原理如圖1所示，在自由場遠(yuǎn)場條件下，布放發(fā)射器T和標(biāo)準(zhǔn)水聽器s。發(fā)射器T發(fā)射單頻連續(xù)正弦信號，在自由場中建立檢定所需的聲場。測量發(fā)射器T的發(fā)射電流I0和標(biāo)準(zhǔn)水聽器s輸出的開路電壓U0。然后用被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽器x在同一位置和方向置換標(biāo)準(zhǔn)水聽器s，測量發(fā)射器T的發(fā)射電流Iπ和被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽器x輸出的開路電壓Uπ,則被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽器的聲壓靈敏度級見公式（2）。注：測量發(fā)射電流通常是測量該電流通過取樣器時，電流取樣器的電壓。Mπ—20lg—20lgM0式中：Mπ一一被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽器的聲壓靈敏度級，dB；M0一一標(biāo)準(zhǔn)水聽器的聲壓靈敏度級，dB；Uπ一一被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽器輸出的開路電壓，V；Iπ一一發(fā)射器與被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽器配對時的發(fā)射電流，A；U0一一標(biāo)準(zhǔn)水聽器輸出的開路電壓，V；I0一一發(fā)射器與標(biāo)準(zhǔn)水聽器配對時的發(fā)射電流，A。圖1自由場比較法測量原理框圖7.3.2.2檢定裝置自由場比較法檢定裝置組成如圖2所示，該裝置由消聲水池、發(fā)射換能器、標(biāo)準(zhǔn)水聽器和電子測量設(shè)備組成。電子測量設(shè)備由信號源、功率放大器、電子開關(guān)、電流取樣器、濾波器、測量放大器、數(shù)據(jù)采集器組成。檢定100KHz以上頻段內(nèi)使用的標(biāo)準(zhǔn)水聽器時，用數(shù)據(jù)采集器代替測量放大器。以上為基礎(chǔ)檢定裝置，進(jìn)行人工手動逐點(diǎn)測量。在此基礎(chǔ)上可進(jìn)行計(jì)算機(jī)程控，完成信號的采集與處理，并對測量結(jié)果進(jìn)行保存和打印等。JJG185—20176圖2自由場比較法檢定裝置組成框圖R一電流取樣器7.3.2.3檢定步驟a）檢定前準(zhǔn)備1）外觀檢查：被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽器的外觀應(yīng)符合6.1的要求；標(biāo)志和出廠資料應(yīng)符合6.2的要求92）測量被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽器的電纜長度93）將標(biāo)準(zhǔn)水聽器和被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽器表面擦洗干凈，并在水中浸泡至少1h，使之表面濕潤且不附有氣泡9b）測量發(fā)射換能器和標(biāo)準(zhǔn)水聽器配對時的發(fā)射電流I0和標(biāo)準(zhǔn)水聽器開路電壓U01）將發(fā)射換能器和標(biāo)準(zhǔn)水聽器固定于檢定水域的同一深度處，發(fā)射換能器和標(biāo)準(zhǔn)水聽器的測量方向應(yīng)相互對準(zhǔn)，測量并記錄發(fā)射換能器和標(biāo)準(zhǔn)水聽器參考中心之間的距離d，該距離應(yīng)滿足遠(yuǎn)場條件；1發(fā)射器和水聽器位置通常是消聲水池（或消聲水箱）的中心區(qū)域。2檢定100KHz~1MHz頻段內(nèi)使用的標(biāo)準(zhǔn)水聽器時，調(diào)節(jié)發(fā)射器和標(biāo)準(zhǔn)水聽器的位置（測量距離不變）和方向，使得標(biāo)準(zhǔn)水聽器輸出最大電壓，以此確定發(fā)射器和標(biāo)準(zhǔn)水聽器的位置和方向。2）放置30min，使發(fā)射器和標(biāo)準(zhǔn)水聽器與媒質(zhì)（水）達(dá)到溫度和壓力平衡；3）檢查接地和屏蔽等，排除靜電和電磁干擾；4）按圖2所示連接電子測量設(shè)備、發(fā)射器和標(biāo)準(zhǔn)水聽器；5）開啟所有儀器設(shè)備，預(yù)熱15min；6）按5.2中的第一個頻率，設(shè)置信號源輸出信號頻率，波形為連續(xù)正弦波；7）檢查標(biāo)準(zhǔn)水聽器輸出的開路電壓，調(diào)節(jié)信號源和功率放大器，使測量信噪比大于20dB；8）通過電子開關(guān)分別選通電流取樣器信號和標(biāo)準(zhǔn)水聽器輸出信號，”測量放大器數(shù)據(jù)采集器分別測量發(fā)射電流I0和標(biāo)準(zhǔn)水聽器開路電壓U0；9）按5.2中的下一個頻率，設(shè)置信號源的頻率9重復(fù)步驟7）到8直到完成所JJG185—20177有頻率上發(fā)射電流I和標(biāo)準(zhǔn)水聽器開路電壓U的測量；1）取出標(biāo)準(zhǔn)水聽器。c）測量發(fā)射器和被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽器配對時的發(fā)射電流I①和被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽器開路電壓U①取出標(biāo)準(zhǔn)水聽器后，在標(biāo)準(zhǔn)水聽器同樣位置安裝被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽器，其余步驟與前面發(fā)射器和標(biāo)準(zhǔn)水聽器配對時的步驟相同。d）計(jì)算自由場靈敏度級根據(jù)前面測量得到的I、I①、U和U①以及標(biāo)準(zhǔn)水聽器的靈敏度級M，按公式（2）計(jì)算得到被檢標(biāo)準(zhǔn)水聽器的自由場靈敏度級M①。7.3.3自由場靈敏度級的頻率響應(yīng)自由場靈敏度級頻率響應(yīng)由各檢定頻率點(diǎn)上的自由場靈敏度級構(gòu)成。7.4檢定結(jié)果的處理經(jīng)檢定合格的標(biāo)準(zhǔn)水聽器出具檢定證書，檢定不合格的標(biāo)準(zhǔn)水聽器出具檢定結(jié)果通知書，并注明不合格的項(xiàng)目。檢定證書的內(nèi)頁格式參見附錄A中的A.1，檢定結(jié)果通知書的內(nèi)頁格式參見附錄A中的A.2。7.5檢定周期標(biāo)準(zhǔn)水聽器的檢定周期不超過1年。JJG185—20178附錄A檢定證書和檢定結(jié)果通知書的內(nèi)頁格式A.1檢定證書內(nèi)頁格式檢定結(jié)果共頁第頁前置放大器供電電壓：v電纜長度：m一、外觀檢查：二、工作正常性絕緣電阻（vMΩ電容量：PF信號檢驗(yàn)：三、標(biāo)準(zhǔn)水聽器電纜末端的自由場靈敏度級的頻率響應(yīng)（基準(zhǔn)值：1v/μpa頻率KHz靈敏度級dB頻率KHz靈敏度級dB檢定環(huán)境條件：室溫：校相