UDC 681.88 A 42 中华人民共和国国家标准 GB/T 322394 声学 水声换能器自由场校准方法 Acoustics-Free-field calibration method of underwater sound transducers 1995-08-01实施 1994-12-27发布 国家技术监督局 发布 目 次 主题内容与适用范围 (1) 1 引用标准 (1) 2 3术语 (1) 4互易法校准 (3) 5比较法校准 (11) 附录A脉冲声校准技术(补充件) (14) 附录B水听器电压耦合损失的测定（补充件） (15) 附录 C 用标准衰减器测量电转移阻抗模（参考件） (17) 附录 D 用数字程控方式测量电转移阻抗（参考件） (18) 附录 E 互易常数表和灵敏度（或响应)与其级的换算表(参考件） (18) 中华人民共和国国家标准 GB/T 3223--94 声学水声换能器自由场校准方法 代替GB3223—82 Acoustics-Free-field calibration method of underwater sound transducers 1主题内容与适用范围 本标准规定了水声换能器在自由场球面波条件下的校准方法：互易法和比较法。 本标准的互易法适用于校准标准水听器和标准声源；比较法适用于校准测量水听器和水声发射器。 频率范围为儿百赫到儿兆赫。 本标准所有的测量都是在稳态条件下进行的。 当被校水声换能器的性能与环境条件（如温度、静压等）有关时，应在校准结果中说明这些环境条 件。 2 引用标准 GB3947声学名词术语 GB3102.7声学的量和单位 GB3238声学量的级及其基准值 GB3240声学测量中的常用频率 3术语 3.1几何声中心geometricalacousticcenter 是换能器结构或辐射表面的几何对称中心，如球形换能器的球心。 注：低频时有效声中心与几何声中心是一致的。 3.2参考声中心reference acoustic center 是换能器上的某个指定点，用作描述其特性时的坐标原点。该点是任选的，一般为几何声中心。 3.3 水听器开路电压 u open circuit voltage of hydrophone 水听器输出端没有电流流出时，在该点呈现的麟时电压。单位为伏，V。 3.4换能器对的电转移阻抗Zrelectrical transfer impedance of transducer pair 由发射器(F)和水听器(J)组成的换能器对，在某一频率下的电转移阻抗为，当换能器对置于声场 中，其主轴相对指向并位于一直线上时，水听器开路电压与输入发射器的电流讠的复数比。单位为欧 ［姆],Q。以数学式表示时为： Zmy = uj/ir (1) 其模和幅角分别为： IZ到l =[u/ip[=U/Ir，=argZg=—g, ........(2 ) 国家技术监督局1994-12-27批准 1995-08-01实施 1 GB/T 3223-94 式中U一-水听器开路电压的有效值，V I 输入发射器电流的有效值,A; d水听器开路电压的相位,rad; diz—输入发射器电流的相位,rad。 注：①电转移阻抗与换能器对所处的声场、电负载、环境等条件有关时，应同时指出这些条件。 ②换能器对处于自由场远场条件下时，其电转移阻抗模与换能器对声中心间的距离d成反比。即 Zml·d = 常数 "*(3 ) 3.5自由场［电压］灵敏度M,free-field[voltage]sensitivity 水听器输出端的开路电压u与在自由声场中引入水听器前存在于其声中心位置处的瞬时电压pr 的复数比值。单位为伏每帕，V/Pa。 以数学式表示时为： M, -- u/ p! (4) 其量值与相位分别为： Mf — [u/] =U/pr, m, ..(5) 注：①自由场灵敏度是对平面行波而言。其相对于平面波传播的指定方向，一般为灵敏度最大的方向，声中心一般为参 考声中心；它们均应在水听器上明确标出。其输出端和频率在给出灵敏度时也应指明。 ②自由场灵敏度的复数值和量值采用同一符号M，若不加说明一般指量值。式(4)中的自由场声压的瞬时值和有效 值也用同一符号。 ③自由场灵敏度的相位m为水听器开路电压u和自由场瞬时声压p间的相位差。 3.6自由场[电压］灵敏度[级]Mfree-field[voltage］ sensitivitylevel 自由场灵敏度的量值M 与基准灵敏度 M,之比的以10 为底的对数乘以 20。单位为分贝,dB。 以数学式表示时为： M, 20lg(M,/M,) (6) 注：自由场灵敏度的基准值 M,为 1 V /μPa。 3.7 发送电流响应 S, transmitting current response 在某频率和指定方向上，离发射器声中心参考距离d。处的瞬时声压P。和该参考距离的乘积与输 入至其电端的电流i的复数比值，参考距离为1 m。单位为帕米每安,Pa·m/A。 以数学式表示时为： S, = pod./i (7 ) 其量值与相位分别为： S, = Ipodo/il = pode/l, ps, =Φp,-d **..(8 ) 注：①发射器的指定方向，一般为主轴方向，声中心一般为参考声中心，它们均应在发射器上明确标出。其输人端 （可任选）和频率在给出发送电流响应时也应指明。 ②发送电流响应的复数值和量值采用同一符号S，若不加以说明，一般指其量值。式（8)中的声压p。的瞬时值 和有效值也用同一符号。 ③发送电流响应的相位 s,为 d。处的瞬时声压 p。与电流之间的相位差。 3. 8 发送电流响应[级] S, transmitting current response level 发送电流响应的量值 S,与其基准值 Sn之比值的以10为底的对数乘以20。单位为分贝，dB。 2 GB/T3223-94 以数学式表示时为： S, = 20lg(S,/St) .(9) 注：发送电流响应的基准值为1 μPa·m/A。 3.9发送电压响应Sv transmitting voltage response 在某频率或指定方向土，离发射器声中心参考距离d。处的瞬时声压p。和该参考距离的乘积与加 到输入电端的电压u的复数比值。参考距离为1 m。单位为帕米每伏,Pa·m/V。 以数学式表示时为： Sy = podo/u ...(10 ) 其量值和相位分别为： Sy = I podo/ul = podo/U, 9s, = P- 9 (11) 注：同3.7的注。 3.10发送电压响应[级]Sytransmitting voltage response level 发送电压响应的量值1Sv/与其基准值 Svr之比值的以 10 为底的对数乘以 20。单位为分贝,dB。 以数学式表示时为： Sy =- 20lg(Sv/Sv.) (12) 注：发送电压响应的基准值为1 μPa·m/V。 3.11 电声互易原理 electroacoustic reciprocity principle 一个线性、无源、可逆的电声换能器，用作水听器时的接收灵敏度和用作发射器时相应的发送响应 之比与换能器本身结构无关的原理。 注：上述比值为一常数，称为互易常数。此常数与换能器所处的声场性质有关，在自由场球面波条件下，有； eid) J, = Mt/S, = (13) 其中 =j,α,β -( 14 ) 式中J。 自由场球面波互易常数，m²·s/kgt Mr 自由场灵敏度，V/Pa； Sr 发送电流响应,Pa·m/A； p----媒质的密度,kg/m 频率,Hz; 复角波数,m-1; 参考距离(一1m),m; d, 传播系数,m~1; Y 衰减系数，dB/m; 相位系数,rad /m; 3- 角波数m-1; 角频率，rad/s; 声速，m/s。 4互易法校准 4.1原理 3