中華人民共和國國家計量技術(shù)規(guī)范JJF2287—2025測量水池聲學(xué)特性校準(zhǔn)規(guī)范(相關(guān)函數(shù)法)CalibrationSpecificationforAcousticCharacteristicsofMeasurementWaterTanks(CorrelationFunctionMethod)2025-09-08發(fā)布2026-03-08實施國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布JJF2287—2025測量水池聲學(xué)特性校準(zhǔn)規(guī)范(相關(guān)函數(shù)法)CalibrationSpecificationforAcousticCharacteristicsofMeasurementWaterTanks(CorrelationFunctionMethod)→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→JJF2287—2025→→→→→→→→→→→→→歸口單位:全國聲學(xué)計量技術(shù)委員會主要起草單位:中國測試技術(shù)研究院中國船舶集團有限公司第七一五研究所參加起草單位:廣東省計量科學(xué)研究院中國計量科學(xué)研究院湖北省計量測試技術(shù)研究院本規(guī)程委托全國聲學(xué)計量技術(shù)委員會負責(zé)解釋本規(guī)范主要起草人:孫磊(中國測試技術(shù)研究院)桂桂(中國測試技術(shù)研究院)易文勝(中國船舶集團有限公司第七一五研究所)參加起草人:李敏毅(廣東省計量科學(xué)研究院)王敏(中國計量科學(xué)研究院)姚秋平(湖北省計量測試技術(shù)研究院)Ⅰ引言 1范圍 (1)2引用文件 (1)3術(shù)語 (1)4概述 (1)5計量特性 (2)5.1水池界面聲壓反射系數(shù) (2)5.2水池內(nèi)本底噪聲 (2)6校準(zhǔn)條件 (2)6.1環(huán)境條件 (2)6.2測量標(biāo)準(zhǔn)器及其他設(shè)備 (2)7校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法 (3)7.1校準(zhǔn)項目 (3)7.2校準(zhǔn)方法 (3)8校準(zhǔn)結(jié)果處理 (4)9復(fù)校時間間隔 (5)附錄A校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式 (6)附錄B聲壓反射系數(shù)的數(shù)據(jù)處理方法 (7)附錄C測量不確定度評定示例 (8)ⅡJJF1001—2011《通用計量術(shù)語及定義》、JJF1071—2010《國家計量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》共同構(gòu)成制定本規(guī)范的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。與JJF1146—2006《消聲水池聲學(xué)特性校準(zhǔn)規(guī)范》采用脈沖回波法不同,本規(guī)范通常針對非六面消聲結(jié)構(gòu)的測量水池,使用相關(guān)函數(shù)法校準(zhǔn)。本規(guī)范為首次發(fā)布。1測量水池聲學(xué)特性校準(zhǔn)規(guī)范(相關(guān)函數(shù)法)1范圍本規(guī)范適用于采用相關(guān)函數(shù)法對測量水池進行的聲學(xué)特性測量。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:JJG449—2014倍頻程和分數(shù)倍頻程濾波器檢定規(guī)程JJF1034聲學(xué)名詞術(shù)語及定義JJF1146—2006消聲水池聲學(xué)特性校準(zhǔn)規(guī)范GB/T3102.7—1993聲學(xué)的量和單位GB/T3947—1996聲學(xué)名詞術(shù)語GB/T14369—2011聲學(xué)水聲材料樣品插入損失、回聲降低和吸聲系數(shù)的測量方法CB/T3674—2019水聲材料駐波管測量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GB/T3947—1996、JJF1034、GB/T3102.7—1993界定的及以下術(shù)語和定義適用于本規(guī)范。3.1水池本底噪聲backgroundnoiseofwatertank在水池中,由水聽器接收到的除測試設(shè)備、器材本身的噪聲以外的水中噪聲,如外界振動和噪聲在水池中引起的噪聲。[來源:JJF1146—2006,3.4]3.2聲壓反射系數(shù)soundpressurereflectioncoefficientR給定頻率和環(huán)境條件下,水媒質(zhì)中平面聲波入射到無限大板狀樣品表面,其反射波聲壓與入射波聲壓之比。注:實際測量時,在邊緣效應(yīng)可忽略的情況下,有限尺寸樣品等效為無限大樣品。[來源:GB/T14369—2011,3.5]4概述測量水池通常是指在水池的一個或多個面上鋪設(shè)吸聲尖劈的,或未鋪設(shè)吸聲尖劈用于進行水下電聲參數(shù)校準(zhǔn)和水聲設(shè)備的測量試驗的水池。JJF2287—20252測量水池的幾何尺寸可以從不足一米到幾十米,工作頻率范圍可以從幾百赫茲到兆赫茲的頻段,測量水池的下限工作頻率一般隨水池的最小幾何尺寸增大而降低,并與采用的吸聲材料有關(guān)。5計量特性5.1水池界面聲壓反射系數(shù)敷設(shè)有消聲構(gòu)件的水池池壁、池底和池面等界面的聲壓反射系數(shù),通常要求在使用的頻率范圍內(nèi)不大于0.1。允許不同頻率范圍有不同的聲壓反射系數(shù)。5.2水池內(nèi)本底噪聲水池內(nèi)本底噪聲應(yīng)保證利用測量水池測量時的信噪比不低于30dB(或規(guī)定值)。6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件室溫:5℃~35℃。水溫:5℃~30℃。相對濕度:30%~90%。6.2測量標(biāo)準(zhǔn)器及其他設(shè)備6.2.1信號發(fā)生器能產(chǎn)生連續(xù)波信號、猝發(fā)音信號和線性掃頻信號。在500Hz~100kHz范圍內(nèi),幅值平坦度優(yōu)于±0.1dB,總失真不大于0.1%。6.2.2功率放大器在500Hz~100kHz范圍內(nèi),最大輸出功率應(yīng)不小于100W,總失真應(yīng)不大于2%。6.2.3信號采集器具有數(shù)據(jù)記錄功能,并具備相應(yīng)的軟件處理功能,能夠完成波形記錄、數(shù)據(jù)延時、乘法和濾波等數(shù)字信號處理功能。設(shè)備采樣率應(yīng)大于500kHz,在測試的頻率范圍內(nèi),幅值測量的最大允許誤差應(yīng)優(yōu)于±1%。6.2.4示波器采樣率應(yīng)大于500kHz,在測試的頻率范圍內(nèi),最大的允許誤差應(yīng)優(yōu)于±1%。6.2.5發(fā)射換能器在500Hz~100kHz范圍內(nèi),發(fā)送電壓響應(yīng)級一般應(yīng)不小于120dB。6.2.6接收水聽器在500Hz~100kHz范圍內(nèi),接收靈敏度應(yīng)不小于-210dB,帶內(nèi)起伏不超過±1.0dB。6.2.7濾波器在測試的頻率范圍內(nèi),線性工作范圍至少為50dB。線性工作范圍內(nèi)的電平線性誤差不超過±0.5dB。JJF2287—202536.2.8測量放大器在測試的頻率范圍內(nèi),在測試期間頻率響應(yīng)幅值的穩(wěn)定度不超過±0.2dB。7校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法7.1校準(zhǔn)項目測量水池的校準(zhǔn)項目見表1。表1校準(zhǔn)項目一覽表序號項目名稱計量特性的條號校準(zhǔn)方法的條號1水池界面聲壓反射系數(shù)5.17.2.22水池內(nèi)本底噪聲5.27.2.37.2校準(zhǔn)方法7.2.1校準(zhǔn)前的檢查目視檢查水池可視范圍內(nèi)尖劈安裝情況,如遇尖劈脫落、變形、損壞或水中存在可能干擾測試的雜物時,應(yīng)修整清潔后再進行校準(zhǔn)。7.2.2水池界面聲壓反射系數(shù)的校準(zhǔn)方法7.2.2.1設(shè)備布置測量水池界面的聲壓反射系數(shù)時,發(fā)射換能器與接收水聽器的布放如圖1所示。圖1發(fā)射換能器與接收水聽器的布放圖接收水聽器應(yīng)布置于發(fā)射換能器的遠場中,發(fā)射換能器與接收水聽器的距離d應(yīng)符合式(1)的要求:d>(a+a)/λ(1)式中:a1—發(fā)射換能器的最大幾何尺寸,m;a2—接收水聽器的最大幾何尺寸,m;JJF2287—20254λ—發(fā)射換能器最高工作頻率對應(yīng)的水中波長,m。樣品幾何中心略微偏離聲軸位置布放,以減少樣品邊緣衍射對測量的影響。7.2.2.2校準(zhǔn)步驟a)將接收水聽器布放于待測界面中心點上,使用單次猝發(fā)聲測量,選擇適當(dāng)?shù)拟Оl(fā)聲頻率,使反射脈沖聲和直達脈沖聲波能分開,猝發(fā)聲頻率應(yīng)符合式(2)的要求:f≥3c/d(2)式中:f—猝發(fā)聲頻率,Hz;c—聲速,m/s;d—接收水聽器與待測界面距離,m。b)從數(shù)據(jù)采集器上讀取并記錄直達聲與反射聲的時間差τ。c)不改變布放位置,采用掃頻信號測量,掃頻頻率應(yīng)覆蓋待測水池工作頻率的上下限,必要時可分多次測量。參考掃頻信號函數(shù)由式(3)給出:式中:f0—掃頻起始頻率,Hz;u0—掃頻速度。保存發(fā)出的參考掃頻信號x1(t)和接收水聽器測得的信號式中:f0—掃頻起始頻率,Hz;u0—掃頻速度。保存發(fā)出的參考掃頻信號x1(t)和接收水聽器測得的信號x2(t)。7.2.2.3數(shù)據(jù)處理聲壓反射系數(shù)的計算方法見附錄B。7.2.3水池內(nèi)本底噪聲的校準(zhǔn)方法測量水池本底噪聲測量設(shè)備布置如圖2所示,1/3倍頻程頻帶內(nèi)的噪聲聲壓級由接收水聽器、測量放大器和1/3倍頻程濾波器測得。圖2本底噪聲測量時接收水聽器的布放圖8校準(zhǔn)結(jié)果處理校準(zhǔn)試驗完成后,按照本規(guī)范給出校準(zhǔn)結(jié)果,開具相應(yīng)的校準(zhǔn)證書,校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式見附錄A。59復(fù)校時間間隔測量水池聲學(xué)性能的復(fù)校時間間隔建議為3年。由于復(fù)校時間間隔的長短是由測量水池的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的,因此送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復(fù)校時間間隔。JJF2287—20256附錄A校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式校準(zhǔn)結(jié)果1.測量水池的基本概況(測量水池的大小和吸聲結(jié)構(gòu)等)2.測量水池界面的聲壓反射系數(shù)R頻率/kHz界面1界面2界面3界面43.測量水池的本底噪聲頻率/kHz帶內(nèi)噪聲聲壓級/dB4.校準(zhǔn)環(huán)境條件室溫:℃水溫:℃相對濕度:%5.校準(zhǔn)依據(jù)6.使用的校準(zhǔn)裝置名稱名稱型號規(guī)格校準(zhǔn)日期校準(zhǔn)機構(gòu)證書編號JJF2287—20257附錄B聲壓反射系數(shù)的數(shù)據(jù)處理方法B.1聲壓反射系數(shù)的計算方法聲壓反射系數(shù)是由直達聲和反射聲計算得到的,按7.2.2.2中步驟記錄參考掃頻信號x1(t)與測得信號x2(t)后,計算過程如下:計算直達聲pi(t),求解方法如下:式中,Lowpass[x1(t)pi)|o信·2()1](t|)與測得信號x2(t)(.)部和虛部對應(yīng)相乘后濾波,低通濾波截止頻率應(yīng)小于5Hz。計算一次反射聲pr(t),求解方法如下:(B.3)式中:d1—發(fā)射換能器與接收水聽器的距離,m;d2—接收換能器與測量界面的距離,m。B.2數(shù)字濾波器的參數(shù)選擇計算過程中需將信號進行低通數(shù)字濾波,數(shù)字濾波器參數(shù)可參照以下方法計算。濾波器的系統(tǒng)函數(shù)為:(B.4)其中,s為復(fù)頻率,ωc為-3dB截止頻率,N為濾波器階數(shù)。掃頻速度確定后,可選擇合適的濾波器階數(shù)以獲得較好的信號處理結(jié)果。前期試驗表明,當(dāng)N取值為3、4、5時,能夠保持較好的波形包絡(luò)。為便于使用,以下給出濾波器多項式。N=4時:'''''N=3時:BcN(s')=(N=4時:'''''BcN(s)=(s)4+2.6131(s)3+3.4142(s)2+2.6131s+1(B.6)BcN(s)=(s)4+2.6131(s)3+3.4142(s)2+2.6131s+1(B.6)JJF2287—20258附錄C測量不確定度評定示例C.1概述在本規(guī)范中,聲壓反射系數(shù)是測量水池最為重要的計量特性,所以本附錄選用聲壓反射系數(shù)作為測量不確定度評定的示例。C.2測量方法換能器發(fā)出線性掃頻信號,經(jīng)過測量水池界面反射后由水聽器采集得到。濾波得到直達聲和一次反射聲后,其模值的比即為聲壓反射因數(shù)。計算公式如下:式中:R=pr(t)/pi(t)(C.1)pr(t)—反射聲幅值;pi(t)—直達聲幅值。C.3測量不確定度評定聲壓反射因數(shù)的不確定度來源主要包括:測量重復(fù)性、聲時測量誤差、幅值測量誤差、濾波器、樣品邊緣衍射。其中測量重復(fù)性用A類方法評定,其他各項用B類方法評定。C.3.1測量重復(fù)性引入的不確定度在相同測量條件下對測量水池同一界面的聲壓反射系數(shù)重復(fù)測量6次,得到的結(jié)果如表C.1所示。表C.1聲壓反射系數(shù)的校準(zhǔn)結(jié)果f/HzR1R2R3R4R5R6Sn8000.4000.4170.3400.4910.4640.08110000.4390.2610.05612500.3410.01315000.2720.3860.06920000.0900.03125000.0880.0900.0770.0810.01631500.0450.0410.0650.0300.0590.0460.01240000.0720.0790.0510.0560.0580.01850000.0540.0500.0740.0820.02263000.0410.0490.0590.0400.0550.0270.01080000.0610.0470.0520.0670.0610.0470.008100000.0580.0600.0280.0340.0530.0460.012125000.0470.0460.0430.0350.0300.0440.0069表C.1聲壓反射系數(shù)的校準(zhǔn)結(jié)果(續(xù))f/HzR1R2R3R4R5R6Sn160000.0410.0470.0330.0310.0430.0180.010200000.0170.0230.0220.0270.0210.0220.003250000.0550.0530.0410.0250.0430.0510.010315000.0490.0400.0530.0350.0410.0320.007400000.0200.0280.0330.0340.0310.0320.005根據(jù)表C.1所示,聲壓反射系數(shù)校準(zhǔn)結(jié)果在800Hz標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.081,測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:C.3.2聲時測量誤差引入的不確定度分量u1C.3.2聲時測量誤差引入的不確定度分量聲時測量誤差對測量結(jié)果的影