中俄标准水听器在0.01～1Hz频段的双边比对校准

叙述中国杭州应用声学研究所和俄罗斯全俄物理技术与无线电测量科学研究院的标准水听器在0．01～1Hz频率范围内的双边比对校准方法和结果。在15个频率点上双方分别对5个不同水听器测得的开路电压灵敏度之差的平均值最小为0．02dB,最大也只有0．21dB,远小于双方合成的总扩展不确定度,这证明了两国在此频段内的水声声压标准装置都有很高的准确度。     

矢量水听器低频绝对校准装置研究

提出了矢量水听器低频绝对校准装置。首先给出了矢量水听器绝对校准的原理,通过测量声源辐射面的加速度,利用驻波管中平面驻波声场中的声压、质点振速和质点加速度在垂直方向上的分布规律,得出了校准计算公式;之后对校准装置中平面驻波场在垂直方向上的分布规律进行了测量验证,并对测量用加速度计进行了校准;最后对待校矢量水听器的灵敏度和指向性进行了测试。结果表明:在10~315 Hz频带内,矢量水听器低频绝对校准装置在±1 d B误差允许范围内,可用于矢量水听器的绝对校准。     

中俄标准水听器在0.01Hz～1Hz频段的双边比对校准

本文叙述了中国杭州应用声学研究所与俄罗斯全俄物理技术与无线电测量科学研究院的标准水听器在0.01Hz～1Hz频率范围内的双边比对校准.通过俄方水听器在中方实验室的比对校准、中方水听器在俄方实验室的比对校准以及中俄双方专家的讨论三个阶段的工作,比对达到了令人满意的结果.     

基于校准腔的线列阵幅度相位一致性校准方法研究

本文给出基于校准腔的水听器线列阵的校准原理和方法,通过搭建基于振动液柱校准腔和柱状换能器校准腔的实验系统进行实验验证,可对低频段20Hz～1kHz和高频段800Hz～10kHz的水听器线列阵的相幅一致性进行校准,并对其扩展不确定度进行分析。     

测量水听器的一种低频校准方法

本文提出测量水听器的一种新的低频校准方法,能以简单的设备在宽频带内快速校准不同类型的测量水听器。在5～2000Hz频率范围内,此方法的总不确定度小于±1.0dB。     

矢量水听器的低频相位校准方法

描述了一种在平面驻波声场中,对矢量水听器进行相位校准的方法,该方法可以在20Hz～2kHz频率范围内,对矢量水听器的矢量通道和声压通道之间的相位差进行校准.     

250Hz～8kHz频率范围水听器自由场校准补充比对

介绍了以杭州应用声学研究所作为主导实验室与俄罗斯国立物理技术和无线电工程测量研究院开展COOMET.AUV.W-S1:250 Hz~8 kHz频率范围水听器自由场校准国际补充比对的结果。比对校准了两只标准水听器TC 4033和GI 55。互易法和比较法及其校准装置被用于评估中俄两国在水听器自由场低频校准方面的当前水平。结果显示,中俄两国得到的两只标准水听器的自由场灵敏度校准结果具有很好的一致性,绝大多数频率点的校准结果与参考值的差值小于0.40 dB,最大偏差为0.59 dB。结果证明,中俄两国的自由场水听器校准低限可扩展至250 Hz。     

两换能器互易法校准高频水听器若干影响因素的研究

两换能器互易法由于将校准归结到若干电学量的测量,目前是校准高频水听器的主要方法之一。校准水听器过程中,在保证电学量测量精度的情况下,开展了诸多影响因素的研究,主要包括辅助换能器有效直径、声场中心对称性,水听器浸泡时间,水含氧量及衰减修正等引起的影响研究等。研究表明,在准确计算出衍射修正参数G1、平均效应修正参数G2的前提下,辅助换能器有效直径、衰减修正等引入的影响较大,而声场的非中心对称性、水听器浸泡时间及水含氧量带来的影响较小。结果表明,所建立的高频水听器校准装置,在0.5～15 MHz的频率范围内,校准结果与英国国家物理实验室的校准结果非常接近,结果准确可靠。     

0.01～1 Hz水声声压标准装置的研究

为了精确测量和分析低于1Hz频率的甚低频水声信号，建立了0．01～1Hz水声声压标准装置。装置由声压生成系统、正弦振动系统和电子测量与控制系统所组成，采用静水压激励法产生0．01～1Hz频率范围内变化的声压。在低频段的声压值为195．86Pa。在高频段的声压值由于受振动惯性力的影响，随频率的增高而减小，但通过对等效高度的精确求定也可精确已知。装置可直接校准甚低频水听器的开路电压灵敏度值，校准值的扩展不确定度为0．3dB(P=95％)。     

开阔水域下换能器指向性实船校准方法研究

随着换能器谐振频率的降低,其尺寸一般会增大,现有的测量方法对其指向性的测量越来越困难,而且换能器在实船安装前后性能会发生变化.文章提出了一种基于三维立体水听器阵列的开阔水域下换能器指向性实船校准方法.利用超短基线定位和坐标转换确定待校准换能器与水听器阵列的位置与方向,并通过水听器阵的接收声压数据绘制换能器的指向性图.在...     

变温变压环境中大面积水听器灵敏度低频校准方法

针对在变温变压环境中缺少低频大面积水听器灵敏度校准手段的问题,提出了在行波管中校准水听器的半行波管法:将待校准水听器放置于行波管中,通过控制行波管两边的有源终端,在待校准水听器与辅助换能器之间形成行波场,与主发射换能器之间形成驻波场。推导了水听器灵敏度的校准公式。在常温常压环境下,通过与传统低频校准方法的比对,校准结果具有良好的一致性,证明该方法可以有效校准大面积水听器的灵敏度;在不同温度与压力环境下对水听器灵敏度的校准结果,说明了该方法在变温变压条件下校准水听器的可行性,为大面积水听器灵敏度的校准提供了一种方法;对该方法进行了测量不确定度评定,其扩展测量不确定度为3dB。     

基于溢流环换能器液腔的水听器校准系统

针对溢流环换能器液腔振动表现出的优秀低频特性,提出利用溢流环换能器液腔内部声场进行低频校准的校准方法。首先分析了溢流环换能器液腔特性,并在现有刚性罐体的基础上,构造出了一套无须激振台,以溢流环换能器为低频声源,溢流环换能器液腔为两端开口振动液柱的低频比较法校准系统。通过实验测量确定了液柱高度为15 cm处的圆心位置为最佳的比较法测量点,实验测试该点在100~1400 Hz频段的径向声压变化不超过5%。对Ф20 mm球型水听器进行比较法测量,在100~1000 Hz频段的测量结果与标准校准结果最大偏差为0.8 dB,测量不确定度为1 dB。结果表明,以溢流环液腔为基础构造的低频校准系统是可行的。     

5Hz~10kHz频率范围矢量水听器国际主导比对

利用VHS56、VHS90和KPG-10作为比对传递用矢量水听器,中国杭州应用声学研究所与俄罗斯VNIIFTRI开展了 5Hz～10kHz 频率范围矢量水听器校准国际比对。利用各自的自由场互易法和垂直驻波管比较法校准装置,校准了3只矢量水听器X、Y、Z通道的灵敏度。从校准结果看,一致性较好,174个频率点中,仅有一个频点的校准值与参考值的偏差略微超过参考扩展不确定度,绝大部分频率点的测量偏差都小于±0.5dB,检验和验证了中俄双方矢量水听器校准装置的准确性和可靠性。     

水听器复数灵敏度的激光法校准

利用激光测振技术直接检测声场作用下的水介质质点振速,通过推算得到声场中该点声压的幅值和相位,从而可精确校准水听器的复数灵敏度.利用该技术,我们在10～100 kHz频段建立了一套水听器复数灵敏度的校准装置.本文简要介绍了装置的校准原理、方法以及各组成部分,并对Φ20球形水听器进行实验测试.结果表明,激光测振技术是一种有效的校准水听器复数灵敏度的方法,校准结果具有很高的精度.     

高频水声声压标准装置

本文叙述高频水声声压标准装置的原理、组成、性能和误差分析。在0.1～2.5MHz频段内其总不确定度小于±0.9dB,在2.5～5.0MHz频段内小于±1.1dB。利用它可在0.1～5.0MHz频段内校准各种水听器、水声换能器和超声换能器。     

中俄在250 Hz～200 kHz频段的水声声压比对校准

2009年9月至2010年6月,利用B&K 8104和TC 4033水听器作为比对校准用标准水听器,杭州应用声学研究所和俄罗斯国立物理技术与无线电工程测量研究院之间开展了250 Hz～200 kHz频段水声声压的比对校准。尽管中俄双方所使用的测量方法、校准技术和测量装置不同,但双方的校准结果非常一致,最大的偏差只有0.36 dB。经中俄双方专家讨论和分析后一致认为,两个部门在该频段内校准水声声压所采用的测量方法和校准技术是正确的,测量装置给出的校准结果是精确、可靠的。     

拖曳线列阵校准系统

线列阵工作频率很低,声段的孔径很大,用现有的设备和常规的自由场方法是很难对其进行校准的。本文研究了一种在刚性管中校准线列阵声性能的新方法,具体做法是在管中沿管轴方向布置一系列发射换能器和监测水听器,根据实测得到的传递函数和所要模拟的平面波频率、幅度和入射角计算得到一组发射换能器驱动信号的幅值和相位,然后以此信号激励每个换能器,就能在管中形成一等同于任意角度入射的自由场平面波,从而可以校准线列阵的灵敏度和指向性。系统校准频率范围为65Hz~1420Hz。     

低频水声计量校准方案实现

为解决水声测量设备（水听器、换能器）低频段的量值传递问题,利用振动液柱法建立水声低频校准装置是可行方案。本文在分析一维声传输线分析理论基础上,得出当校准信号频率甚低时,声压灵敏度等同于自由场电压灵敏度,在此基础上建立的频率范围在20Hz～2kHz的低频水声计量校准方案,其核心控制单元为基于国防专利技术研制的振动液柱校准控制仪,本文介绍了低频水声计量校准方案的系统组成,给出了标准振动台及控制仪的设计方案,成功解决了低频水声信号的低频滤波、小信号采集、小失真功率放大等棘手问题,实现了低频水声声压灵敏度参数的自动化计量测试。     

20Hz—150kHz高稳定性标准水听器

本文介绍一种用硫酸锂晶体作敏感元件的标准水听器,使用频率范围20HZ～15kHz. 电压灵敏度大于-181dB,频率响应不均匀性小于±1.5dB.本水听器的特点为宽频带.高灵敏度.特别是它具有高的压力、温度稳定性,在常压到4MPa的静水压力下.灵敏度基本无变化.在5℃～35℃温度范围内.灵敏度变化为0.3～0.7dB.     

一种变温环境下水听器灵敏度校准系统的设计

针对缺少在变温条件下校准水听器灵敏度方法的问题,设计了一套基于动圈换能器声管的变温水听器灵敏度校准系统。建立模型分析声管内的声压分布,并计算了变温后对灵敏度校准结果的补偿量;利用Comsol仿真不同声管厚度对声场的影响,分析了底面非均匀振动和不同尺寸的水听器对校准结果的影响,确定了合适的声管尺寸和测量方法。分别在常温与变温条件下对不同尺寸的水听器进行校准并将校准结果与标准值比较。结果表明,此系统在常温下的校准结果与标准值的偏差低于0.5 dB,变温条件下的测量结果与标准值偏差低于0.6 dB,整体系统的扩展不确定度约为1.0 dB。