IEC 60565-2006 Underwater acoustics - Hydrophones - Calibration in the frequency range 0 01 Hz to 1 MHz《水下声学.水听器.0.01Hz至1MHz频率范围内的校准》.pdf

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1、 NORME INTERNATIONALECEIIECINTERNATIONAL STANDARD 60565Deuxime ditionSecond edition2006-11Acoustique sous-marine Hydrophones talonnage dans la bande de frquences de 0,01 Hz 1 MHz Underwater acoustics Hydrophones Calibration in the frequency range 0,01 Hz to 1 MHz Numro de rfrence Reference number CE

2、I/IEC 60565:2006 Numrotation des publications Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI sont numrotes partir de 60000. Ainsi, la CEI 34-1 devient la CEI 60034-1. Editions consolides Les versions consolides de certaines publications de la CEI incorporant les amendements sont disponibles.

3、 Par exemple, les numros ddition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent respectivement la publication de base, la publication de base incorporant lamendement 1, et la publication de base incorporant les amendements 1 et 2. Informations supplmentaires sur les publications de la CEI Le contenu technique des public

4、ations de la CEI est constamment revu par la CEI afin quil reflte ltat actuel de la technique. Des renseignements relatifs cette publication, y compris sa validit, sont dispo-nibles dans le Catalogue des publications de la CEI (voir ci-dessous) en plus des nouvelles ditions, amendements et corrigend

5、a. Des informations sur les sujets ltude et lavancement des travaux entrepris par le comit dtudes qui a labor cette publication, ainsi que la liste des publications parues, sont galement disponibles par lintermdiaire de: Site web de la CEI (www.iec.ch) Catalogue des publications de la CEI Le catalog

6、ue en ligne sur le site web de la CEI (www.iec.ch/searchpub) vous permet de faire des recherches en utilisant de nombreux critres, comprenant des recherches textuelles, par comit dtudes ou date de publication. Des informations en ligne sont galement disponibles sur les nouvelles publications, les pu

7、blications remplaces ou retires, ainsi que sur les corrigenda. IEC Just Published Ce rsum des dernires publications parues (www.iec.ch/online_news/justpub) est aussi dispo-nible par courrier lectronique. Veuillez prendre contact avec le Service client (voir ci-dessous) pour plus dinformations. Servi

8、ce clients Si vous avez des questions au sujet de cette publication ou avez besoin de renseignements supplmentaires, prenez contact avec le Service clients: Email: custserviec.ch Tl: +41 22 919 02 11 Fax: +41 22 919 03 00 Publication numbering As from 1 January 1997 all IEC publications are issued w

9、ith a designation in the 60000 series. For example, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1. Consolidated editions The IEC is now publishing consolidated versions of its publications. For example, edition numbers 1.0, 1.1 and 1.2 refer, respectively, to the base publication, the base publication

10、incorporating amendment 1 and the base publication incorporating amendments 1 and 2. Further information on IEC publications The technical content of IEC publications is kept under constant review by the IEC, thus ensuring that the content reflects current technology. Information relating to this pu

11、blication, including its validity, is available in the IEC Catalogue of publications (see below) in addition to new editions, amendments and corrigenda. Information on the subjects under consideration and work in progress undertaken by the technical committee which has prepared this publication, as

12、well as the list of publications issued, is also available from the following: IEC Web Site (www.iec.ch) Catalogue of IEC publications The on-line catalogue on the IEC web site (www.iec.ch/searchpub) enables you to search by a variety of criteria including text searches, technical committees and dat

13、e of publication. On-line information is also available on recently issued publications, withdrawn and replaced publications, as well as corrigenda. IEC Just Published This summary of recently issued publications (www.iec.ch/online_news/justpub) is also available by email. Please contact the Custome

14、r Service Centre (see below) for further information. Customer Service Centre If you have any questions regarding this publication or need further assistance, please contact the Customer Service Centre: Email: custserviec.ch Tel: +41 22 919 02 11 Fax: +41 22 919 03 00 . NORME INTERNATIONALECEIIECINT

15、ERNATIONAL STANDARD 60565Deuxime ditionSecond edition2006-11Acoustique sous-marine Hydrophones talonnage dans la bande de frquences de 0,01 Hz 1 MHz Underwater acoustics Hydrophones Calibration in the frequency range 0,01 Hz to 1 MHz Pour prix, voir catalogue en vigueur For price, see current catalo

16、gue IEC 2006 Droits de reproduction rservs Copyright - all rights reserved Aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans laccord crit de lditeur. No part

17、 of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from the publisher. International Electrotechnical Commission, 3, rue de Varemb, PO Box 131, CH-1211 Geneva 20, SwitzerlandTel

18、ephone: +41 22 919 02 11 Telefax: +41 22 919 03 00 E-mail: inmailiec.ch Web: www.iec.ch CODE PRIX PRICE CODE XC Commission Electrotechnique InternationaleInternational Electrotechnical Commission 2 60565 CEI:2006 SOMMAIRE AVANT-PROPOS8 1 Domaine dapplication 12 2 Rfrences normatives.12 3 Termes et d

19、finitions 12 4 Symboles et termes abrgs 24 5 Procdures dtalonnage28 5.1 Principes .28 5.2 Limites de champ 30 5.3 Choix schmatique des procds 30 5.4 Compte-rendu des rsultats 30 5.5 Priodes de rtalonnage32 5.6 Considrations relatives la temprature et la pression pour ltalonnage .32 6 Prparation des

20、transducteurs32 6.1 Mouillage 32 6.2 Support de lhydrophone .32 6.3 Influence du cble .32 7 Mesures lectriques .34 7.1 Forme du signal 34 7.2 Mise la terre .34 7.3 Mesure de la tension de sortie de lhydrophone.34 7.4 Mesure du courant traversant le projecteur36 7.5 Mesure de limpdance de transfert.3

21、8 8 Etalonnage en champ libre par rciprocit38 8.1 Principe gnral 38 8.2 Thorie40 8.3 Distance de sparation50 8.4 Distance minimale entre transducteurs et surfaces dlimitantes 50 8.5 Limites en frquence .50 8.6 Mesures et vrifications.52 8.7 Incertitude .58 9 Etalonnage en champ libre par comparaison

22、 58 9.1 Principe.58 9.2 Comparaison avec un hydrophone talon 58 9.3 Etalonnage avec un projecteur talonn60 10 Etalonnage par excitation hydrostatique .62 10.1 Principe.62 10.2 Dtermination de la pression quivalente 62 10.3 Mesure de la sensibilit des hydrophones .70 10.4 Conception du systme de vibr

23、ation 72 10.5 Incertitude .74 10.6 Mthode alternative pour lexcitation hydrostatique .74 11 Etalonnage par compensation pizo-lectrique.74 11.1 Principe.74 11.2 Procdure .76 60565 IEC:2006 3 CONTENTS FOREWORD.9 1 Scope.13 2 Normative references .13 3 Terms and definitions .13 4 Symbols and abbreviate

24、d terms25 5 Procedures for calibrations.29 5.1 Principles 29 5.2 Field limitations .31 5.3 Schematic survey of procedures31 5.4 Reporting of results .31 5.5 Recalibration periods.33 5.6 Temperature and pressure considerations for calibration.33 6 Preparation of transducers .33 6.1 Wetting33 6.2 Hydr

25、ophone support 33 6.3 Influence of cable33 7 Electrical measurements 35 7.1 Signal type 35 7.2 Earthing 35 7.3 Measurement of hydrophone output voltage 35 7.4 Measurement of projector current37 7.5 Measurement of transfer impedance39 8 Free-field reciprocity calibration39 8.1 General principle.39 8.

26、2 Theory.41 8.3 Separation distance.51 8.4 Minimum distance from transducers to boundary surface.51 8.5 Frequency limitation 51 8.6 Measurements and checks 53 8.7 Uncertainty59 9 Free-field calibration by comparison .59 9.1 Principle59 9.2 Comparison with a standard hydrophone.59 9.3 Calibration wit

27、h a calibrated projector61 10 Calibration by hydrostatic excitation .63 10.1 Principle63 10.2 Determination of equivalent pressure 63 10.3 Measurement of the sensitivity of hydrophones .71 10.4 Design of vibration system 73 10.5 Uncertainty75 10.6 Alternative method for hydrostatic excitation .75 11

28、 Calibration by piezoelectric compensation 75 11.1 Principle75 11.2 Procedure .77 4 60565 CEI:2006 11.3 Conception de la chambre dtalonnage 80 11.4 Limites pratiques de la mthode de compensation pizo-lectrique.84 11.5 Incertitude .84 12 Etalonnage par rciprocit du coupleur acoustique.84 12.1 Princip

29、e.84 12.2 Procdure .84 12.3 Thorie86 12.4 Elasticit acoustique .88 12.5 Limite de haute frquence .88 12.6 Limite de basse frquence.88 12.7 Mesure88 12.8 Incertitude .90 12.9 Limites 90 12.10 Etalonnage du coupleur acoustique laide dun coupleur de rfrence avec deux transducteurs rciproques et un coup

30、leur auxiliaire avec les deux mmes transducteurs et un hydrophone talonner90 12.11 Etalonnage du coupleur acoustique laide dun coupleur de rfrence avec deux transducteurs rciproques et un coupleur auxiliaire avec les deux mmes transducteurs, un hydrophone talonner et une source sonore.94 12.12 Etalo

31、nnage du coupleur acoustique laide dun coupleur, dun transducteur rciproque, dun projecteur, dun hydrophone talonner, et dun organe subsidiaire dlasticit connue.98 13 Etalonnage avec un pistonphone102 13.1 Principe.102 13.2 Procdure .102 13.3 Limites 108 13.4 Incertitude .110 14 Etalonnage avec une

32、colonne vibrante .110 14.1 Principe.110 14.2 Procdure .112 14.3 Expression pour la pression 114 14.4 Dtermination de la sensibilit.114 14.5 Conditions de mesure118 14.6 Incertitude .120 Annexe A (informative) Rponse directionnelle dun hydrophone .122 Annexe B (informative) Corrections de la charge l

33、ectrique .126 Annexe C (informative) Techniques par impulsions dans les talonnages en champ libre 130 Annexe D (informative) Evaluation de lincertitude dans ltalonnage des hydrophones .148 Annexe E (informative) Circuit quivalent du systme dexcitation pour ltalonnage avec une colonne vibrante 156 Bi

34、bliographie.158 60565 IEC:2006 5 11.3 Design of the calibration chamber .81 11.4 Practical limitations of the piezoelectric compensation method85 11.5 Uncertainty85 12 Acoustic coupler reciprocity calibration.85 12.1 Principle85 12.2 Procedure .85 12.3 Theory.87 12.4 Acoustic compliance89 12.5 High-

35、frequency limit 89 12.6 Low-frequency limit .89 12.7 Measurement 89 12.8 Uncertainty91 12.9 Limitations.91 12.10 Acoustic-coupler calibration using a reference coupler with two reciprocal transducers and an auxiliary coupler with the same two transducers and a hydrophone to be calibrated 91 12.11 Ac

36、oustic-coupler calibration using a reference coupler with two reciprocal transducers and an auxiliary coupler with the same two transducers, a hydrophone to be calibrated, and a sound source95 12.12 Acoustic-coupler calibration using a coupler, a reciprocal transducer, a projector, a hydrophone to b

37、e calibrated, and a subsidiary body of known compliance99 13 Calibration with a pistonphone103 13.1 Principle103 13.2 Procedure .103 13.3 Limitations.109 13.4 Uncertainty111 14 Calibration with a vibrating column .111 14.1 Principle111 14.2 Procedure .113 14.3 Expression for the pressure.115 14.4 De

38、termination of the sensitivity115 14.5 Conditions of measurement.119 14.6 Uncertainty121 Annex A (informative) Directional response of a hydrophone .123 Annex B (informative) Electrical loading corrections127 Annex C (informative) Pulsed techniques in free-field calibrations 131 Annex D (informative

39、) Assessment of uncertainty in the calibration of hydrophones.149 Annex E (informative) Equivalent circuit of the excitation system for calibration with a vibrating column .157 Bibliography159 6 60565 CEI:2006 Figure 1 Systme de coordonnes dans le sens des aiguilles dune montre.14 Figure 2 Cadre de

40、mesure pour soutenir les trois transducteurs en ligne: un projecteur P, un transducteur rciproque T, et un hydrophone H talonner. .48 Figure 3 Schma de la mthode de lexcitation hydrostatique 64 Figure 4 Schma du systme de mesure76 Figure 5 Schma de la chambre pour hautes frquences .82 Figure 6 Coupl

41、eur de rciprocit avec trois transducteurs; un projecteur P , un transducteur rciproque T , et un hydrophone H talonner.86 Figure 7 Coupleur de rfrence avec deux transducteurs: un projecteur P et un transducteur rciproque T .92 Figure 8 Coupleur auxiliaire avec trois transducteurs: un projecteur P ,

42、un transducteur rciproque T , et un hydrophone H talonner.92 Figure 9 Coupleur auxiliaire avec quatre transducteurs; un projecteur P , un transducteur rciproque T , une source sonore S , et un hydrophone H talonner96 Figure 10 Schma du systme de mesure102 Figure 11 Pistonphone.110 Figure 12 Colonne

43、vibrante112 Figure C.1 Schma dun projecteur et dun rcepteur dans une cuve remplie deau prsentant les sources principales de rflexions .134 Figure C.2 Instant darrive de lcho dans une cuve de 6 m 6 m 5 m avec des transducteurs placs de faon optimale 136 Figure C.3 Signaux dhydrophones pour un couple

44、de transducteurs sphriques projecteur: frquence de rsonance de 18 kHz, facteur Q de 3,5; hydrophone: frquence de rsonance de 350 kHz; frquence de fonctionnement: 2 kHz (gauche) et 18 kHz (droite).138 Figure E.1 Circuit quivalent simplifi de la colonne vibrante .156 60565 IEC:2006 7 Figure 1 Left-han

45、d co-ordinate system .15 Figure 2 Measurement framework for supporting in-line the three transducers: a projector P, a reciprocal transducer T, and a hydrophone H to be calibrated.49 Figure 3 Diagram of the method of hydrostatic excitation. 65 Figure 4 Schematic drawing of the measuring system 77 Fi

46、gure 5 Diagram of the chamber for high-frequency83 Figure 6 Reciprocity coupler with three transducers; a projector P , a reciprocal transducer T , and a hydrophone H to be calibrated87 Figure 7 Reference coupler with two transducers: a projector P and a reciprocal transducer T .93 Figure 8 Auxiliar

47、y coupler with three transducers: a projector P , a reciprocal transducer T , and a hydrophone H to be calibrated93 Figure 9 Auxiliary coupler with four transducers; a projector P , a reciprocal transducer T , a sound source S , and a hydrophone H to be calibrated97 Figure 10 Schematic drawing of th

48、e measuring system. .103 Figure 11 Pistonphone.111 Figure 12 Vibrating column 113 Figure C.1 Schematic diagram of a projector and receiver in a water tank showing the main sources of reflections .135 Figure C.2 Echo arrival time in a 6 m 6 m 5 m tank with optimally placed transducers.137 Figure C.3 Hydrophone signals for a pair of spherical transducers projector: 18 kHz resonance frequency, Q factor of 3,5; hydrophone: 350 kHz resonance frequency;