GB T 14369-1993 声学 水声材料样品插入损失和回声降低的测量方法.pdf

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1、中华人民共和国国家标准声学水声材料样品插入损失和回声降低的测量方法Acoustics-Measurement method of Insertlon loss and echo reductlon for the underwater acoustlcal materlal sample 1 主题内容与适用范围GB/T 14369-93 本标准规定了水声材料样品插入损失利回声降低的两种测量方法=脉冲管法和自由场法。其测量结果可用于声呐罩、透声窗、反射罩障板和消声覆盖层的设计依据和性能评估。本标准适用于均匀和分层均匀的水声材料样品.2 引用标准GB 3947 声学名词术语GB 5266 水声材料

2、纵波声速和衰减的测量脉冲管法GB 3223 水声换能楼自由场校准方法3 术语3.1 插入损失Iiinsertion l085 在平面波声场中的声传播方向上，垂直插入水声材料样品，在样品后某处，插入水声材料样品前后的声功率比值的以10为底的对数乘以10，单位，dB(分贝它与声压透射因数r，的关系为1, = 201g(l/r,) . ( 1 ) 3.2 回声降低Erecho reductton 在平面波声场中的声传播方向上，垂直插入水声材料样晶，入射披和所引起的反射波声功率比值的以10为底的对数乘以10，单位，dB(分贝它与声压反射因数门的关系为E, = 201g(l舟) . ( 2 ) 4 脉冲

3、管法4.1 测量装置样品在声管中的测量装置如图1所示.对充水声管、换能器和测量仪器的要求应符合GB:266中国家技术监督局1993-03-17批准1993-12-01实施GB/T 14369-93 第3章的规定。4.2 测量条件参见GB5266中第1.2和1.3条-4.3 样品要求4.3.1 样品应制成圆板状，要求表面平整，厚度一致，与声管间留有缝隙，其宽度应小于0.3口m。4. 3- 2 样品表面应擦拭干净，放在水中浸泡(至少一天)，使其表面充分浸润。在测试过程中应使样品表面不附有气泡，以保证测试的可靠性。样品声曹良酷器双筋示战量，。因l声管测量装置4.4 测量方法4.4.1 测量信号采用脉

4、冲调制正弦信号进行测量。4.4.2 频率限制本方法的测试频率应满足下式要求I1 :a .( 4) 4.4.2.2 下限频率J，取决于在声管内传播稳态平面波的条件，用脉冲声技术测量时，样品一般放于声管中部附近，则其脉冲宽度应满足如下条件.1, K 7，二J . ( 5 ) 式中，r一一脉冲宽度，S;L一一声管的有效长度，m;K一一脉冲声中至少应有的平面波周期数(其中少有两个稳态波周期数一般情况下，取K二剖，则有4.4.3样品放置J, 5,c =一.( 6 ) , L 将浸泡好的样品缓缓放入充水声管巾.避免带入气J毡，等待数分钟方可测量，以便样品与管中水之间达到沮度平衡。4.4.4 测量步骤将样品

5、放入声管中部，使反射脉冲和透射脉冲分开，测量出与反射及透射脉冲幅值相对应的衰减器读数a，及矶，取出样品后，再视IJ出与入射脉冲幅值相对应的衰减器读数aJ电脉冲己被消隐掉。衰减的测量是将电脉冲E，经过标准衰减器哀减分贝后，与水听器所示的脉冲电压U比较，并使之相等而得(或用零位法进行测量)。=吼一a，. . . ( 7 ) ?(1) .( 8 ) 4.4.5 测量不确定度系统不确定度(主要由标准衰减器决定为0.5d且，随机不确定度为0.5dB(测量时的信噪比大于20 dB)，则/，和E，的不确定度小于0.8dR 5 自由场法5. 1 测量装置大样品在自由场中的测量装置声图2所示。测量仪器即今符合G

6、B3223中第3.4.4条的要求。GB/T 14369-93 要求水昕器的尺寸小于)./8.圃标民袤憾图Z自由场法测量装置5.2 测量条件5.2.1 要求满足自由场远场条件.水昕器应处于发射器的远场中，使水昕器接收到的声波相当于平面波.d (a, + a，)/ da, da, ( 9 ) 式中，d一一发射器和水昕器之间的距离.m，肉.a，一一发射器和水昕榕的最大几何尺寸.m，A一一与最高测试频率相对应的水中波长，m.5.2.2 由脉冲测量技术稳态条件的要求，声脉冲应至少包括两个稳态波周波数.5.2.3 若材料的声学性能与温度、静压等环境条件有关时，在测量结果中，应注明测试的环填条件。5.3 样

7、品要求5.3.1 为了减小衍射的影响，样品应制成矩形平板状，要求表面平整，厚度一致，且其各边长均应大于测试频率水中波长的5倍.5.3.2 样品表面应擦拭干净，放在水中浸泡，使其表面充分浸润，温度达到平衡方可测量。5.4 测量方法5.4.1 测试信号z采用脉冲调制正弦倍号进行测量.5.4.2 测量5.4.2. 1 插入损失的测量将换能器与样品按图3布放，水听器和样晶要放在发射器的远场中，为了使衍射波的影响最小，水听器离样晶的距离d，要近，但不能小子/4.测量装置如图2所示。GB!T 14369-93 :tIt射帽东听器样品图3插入损失测量布放示意图测出放与不放样品时，与透射脉冲和直达脉冲帽值相对

8、应的衰减器读数矶和a，o衰减的测量是将标准电阻分压后的电脉冲E，经过标准衰减器衰减dB后，与水昕器所示的脉冲电压U比较，并使之相等而得(叩由此插入损失1，为:1, =冉冉,( 10 ) 5.4.2.2 回声降低的测量将换能器与样品按图4布放，水昕器和样品要放在发射器的远场中，水听器与样品的距离要尽量小，并要使反射脉冲和直达脉冲波形能分开。测量装置如图2所示。d d, 量射描水昕嚣样&图4回声降低测坠布放示意图测量出与反射脉冲和直达脉冲幅值相对应的衰减器读数a，和电及距离矶和do则回声降低E，为z/d+少d， E-叽r叫d- 20 19凶E副|一7). . . . . . . . . . . .

9、 .川. . . 叫.注s在!，和E，的测量中，样晶的放置对于换能器来说要求不对称，以使衍射波的影响最小。5. 5 测量不确定度系统不确定度(由衰减器和标准电阻等测试设备的准确度.测试环境的影响，以及测试时所要求条件的满足程度决定)为1dB。随机不确定度(由幅值测量的偶然因素引起)为0.6dB，贝tl1，和E，测量的总不确定度将小于1. 2 dBo A1 GB!T 14369-93 附录A斜人射情况下插入损失和回声降低的测量(参考件)在许多水声工程工作中，需要测呈材料样品的/1和E，随入射角变化的响应。插入损失将换能器与样品按图3布放，测量装置如图2所示。测量时将处于发射器与水昕器之间的样品，

10、在其原位置上转动，并测出在不同入射角时，与透射脉冲幅值相对应的衰减器读数均将样晶取出，测出与直达脉冲相对应的衰减器读数龟，就可以得出插入损失随入射角变化的响应。I吼一d.( Al ) 当入射角逐渐变大时，样品的有效宽度会逐渐变小，故测量误差会变大，所以发射换能器最好用有指向性的，且指向性愈尖愈好。A2 回声降低将换能器及样品按图Al布放，测量装置如图2所示。A 直射量停晶图Al回声降低测量布放示意图图Al中:e 入射角pd, 发射器与水h斤器间的直达波声程.m，d，-发射器到样品板，通过反射再达水昕器的声程.m.d, AB J AO +即十2AO.面.cos20 式中g而1=23=EsO币9=

11、鸟=而sOrg 罚F()/) d，互+8=一-TJCOS C1 .( A2 ) .( A3 ) GB/T 14369-93 测量方法是根据所要求的入射角的大小，通过计算得出AO，和BO，的数值，移动发射换能器和水昕器，使置于A点和B点，测出与反射脉冲和直达脉冲幅值相对应的衰减器读数冉和a，. Ez=冉冉州去. ( A4 ) 如果要测量反射因数随入射角变化的响应，可事先根据计算的数值，在悬挂杆上量好距离做好刻度，预先标定发射器和水听器的位置，在测量过程中.对应不同入射角，只要不断移动悬挂发射器和水听器一一对应的悬挂点位置即可。用脉冲法测量时，为使反射脉冲和直达脉冲波形分开，要求悬挂杆到待测平板距离00，和00，的选择，应满足rd，-d，)!c.同时还应满足自由场远场条件。这种测量方法的特点是在各种入射角的情况下，反射点。始终位于待测平板的同一位置，并且也比较简单方便。注z1，和E，对斜入射响应的测量是在自由场中用脉冲法进行，其要求见正文.测量时最好用指向发射器。附加说明2本标准由全国声学标准化技术委员会审查通过。本标准由超声水声分技术委员会提出。本标准由中国科学院声学所、中国船舶工业总公司715所、721厂等单位负责编制。本标准主要起草人王荣津、缪荣兴。