PDF《10 MPa 静水压下 20Hz~200kHz》

第2 7卷第3期高压物理学报Vol.

27,N o .

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0 1 3年6月CH I N E S EJ OUR NA L O F H I GH P R E S S UR E P HY S I C S J u n e ,

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1 3 文章编号:

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1 0MP a静水压下2 0H z ~

2 0 0k H z 标准水听器校准 * 陈毅, 黄勇军, 费腾(杭州应用声学研究所, 浙江杭州

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0 0

1 2 ) 摘要: 介绍了在1 0MP a静水压下校准2 0H z ~2

0 0k H z标准水听器的耦合腔互易法和自 由场互易法, 建立了最高静水压力为1 0MP a 、 工作频率范围为2 0H z ~3.

1 5k H z的耦合腔互 易法校准装置和工作频率范围为3.

1 5~2

0 0k H z的自由场互易法校准装置.利用这些校准 装置, 分别对 RHC

1 4标准水听器和 RH S

3 0标准水听器进行校准, 得到了它们在1 0MP a静水 压力下的灵敏 度校准结果.不确定度分析表明, 耦合腔互易法校准装置的扩展不确定度(k=2 ) 为0. 5d B, 自由场互易法校准装置的扩展不确定度( k=2 ) 为0. 7d B( 低于1

0 0k H z频段) 和0. 9d B(

1 0 0~2

0 0k H z频段) .这些校准装置和能力的建立, 为深潜水声设备研制奠定 了测试基础. 关键词: 校准;

标准水听器;

高静水压;

灵敏度 中图分类号: T B

5 2 文献标识码: A

1 引言海洋产业的开发是我国2 1世纪国民经济发展的重点之一.随着海洋开发的不断深入, 深水资源的 开发利用已提上议事日程, 各种深水海洋仪器则是深海开发不可缺少的设备.另外, 随着我国海军的发 展, 各种深水工作装备如大深度潜艇、 深水鱼雷越来越多, 工作深度越来越深.这些深水仪器和装备都 配备耐高静水压水下声学系统, 它们在深水下的性能与常压下不同, 很难通过理论计算准确得出, 最可 靠的方法是在实际环境条件下进行测试.为了保证这些测试的有效性和准确性, 首先需要解决可在高 静水压下工作的标准水听器灵敏度的精确校准问题. 美国海军水下战争中心的水声参考分部( U S R D) 早在2 0世纪5 0年代初就建立了高静水压下水声 声压的校准能力和测试条件, 现自由场条件下最高静水压测试能力已发展到1 8. 6MP a [

1 ] .英国国家物 理实验室( N P L) 建立了最高静水压为6. 8MP a的高压消声水池[ 2] .通过多年的建设和发展, 杭州应用 声学研究所建立了最高1 0MP a静水压下2 0H z ~2

0 0k H z频率范围标准水听器的校准能力, 覆盖绝大 多数水声设备的工作频率, 对深水水声技术的发展和深潜水声设备的研制起到了非常重要的保障作用.

2 校准方法

1 0MP a静水压下2 0H z ~2

0 0k H z频率范围标准水听器的校准采用电声互易原理, 其中, 在2 0H z ~3.

1 5k H z频段内利用耐高静水压耦合腔中的声压场进行校准, 在3.

1 5~2

0 0k H z频段内利用高压消 声水罐中的自由场进行校准, 它们应用的都是三换能器互易校准法[

3 -

4 ] .即通过分别测量发射换能器 F、 互易换能器 H 和标准水听器J两两组成的3个换能器对 F H、 H J和FJ的激励电流( I F、 IH 和I F ′ ) 和*收稿日期:

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1 1 -

0 5 -

1 3;

修回日期:

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1 1 -

0 9 -

2 8 作者简介:陈毅(

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7 3―) , 男, 硕士, 主要从事水声计量测试技术研究. E - m a i l : y . c h e n @1

6 3. c o m 开路电压( UF H 、 UH J和UF J) , 得到各换能器对的电转移阻抗模| ZF H |、 | ZH J |和| ZF J |, 通过选用相应的互 图1 互易校准原理图 F i g .