标准规范下载简介
JJG 1175-2021 200 Hz~5 kHz标准水听器(复数移动权值平均法).pdf7.1.2.7电流取样器
电容值测量范围上限不小于100μF，电容测量最大允许误差优于土5%。 7.1.2.10卷尺 量程不应小于5m，等级不低于Ⅱ级
7.1.2.11检定声场
声场要求所用水域的最小尺度应不小于8
DBJ50／T-180-2014标准下载7.1.2.12辅助换能器
在200Hz～5kHz频率范围内，辅助发射换能器的声源级应不小于160dB；发射 换能器和互易换能器的非线性应不超过士0.2dB；互易换能器的非互易性应不超过 ±0. 3dB。
7.2检定项目和检定方法
水听器的首次检定、后续检定和使用中检查项目见表1。
7. 2. 2检定方法
复数移动权值平均法见附录B。 根据检定场所的不同，一般建议非消声水池应不少于5次反射波，消声水池可以适 当减少分析的反射波次数，
7.2.2.1自由场灵敏度级
a）检定方法 自由场互易法检定应用三个换能器：辅助换能器P、互易换能器T和被检标准水听 器H。其中，辅助换能器P只作发射声波使用，被检标准水听器H只作接收声波使用， 互易换能器T既作发射使用又作接收使用，并且要满足线性、无源、可逆的条件。互 易法检定原理如图1所示，测量过程分三步进行。K
c)T与H组合测量 图1互易法检定原理图
第一步，辅助换能器P与互易换能器T组合测量，两者声中心之间的距离为dpT， 满足球面波场扩散条件。以电流Ip激励P发射声波，T接收声波产生开路电压UpT， 得到：
ZPT 辅助换能器P与互易换能器T组合下的电转移阻抗，Q2； Sp 辅助换能器P的以1m为参考距离的发送电流响应，Pa·m/A； MT 互易换能器T的自由场电压灵敏度，V/Pa。
换能器P与接收水听器H组合测量。同档
JPH = Z PH = SpMH dpH
ZPH 辅助换能器P与水听器H组合下的电转移阻抗，2； MH 标准水听器H的自由场电压灵敏度，V/Pa； dPH 换能器P与被检标准水听器H的参考声中心之间的距离，m； Ip 换能器P的激励电流，A； UPH 标准水听器H的开路输出电压，V。 第三步，互易换能器T与标准水听器H组合测量。同样，可得到：
UTH=ZTH STMH 1 dTH
式中： Js——球面波互易常数。 根据球面波声场特性，求得
介质的密度，kg/m； 声波在水中的波长，m； 声波在水中的声速，m/s： 互易换能器T与发出球面波的源点之间的距离，m。 在这里S的参考距离为1m，所以它的表达式可简化为：
式中： f 工作频率，Hz。
ZpH MadpT ZAT Md pH MTMH Z TH dTHJ s
联立公式（2）与公式（3），求得标准水听器H和互易换能器T的自由场灵敏度 M和M为：
标准水听器H的自由场灵敏度级M为
公式（10）可以简化为：
MH= [Zpr| d pr MT= [ZPH dpH
Mμ=10lg Zpr d pT
Js一一球面波互易常数的分贝表示。 在互易检定中，使检定支架中dTH=dpT=do，dpH=dTH十dpT，并使Ip=I'p 式（11）可以简化为：
b）检定装置 水听器自由场灵敏度CMWA法互易检定装置组成如图2所示，该装置由发射换能 器、被检标准水听器、互易换能器、CMWA模块和电子设备组成。电子测量设备由信 号源、功率放大器、电流取样器、滤波器、数字示波器和计算机组成。 c）检定前的准备 1）被检标准水听器的外观应符合6.1的要求，标志和说明书应符合6.2的要求 工作正常性应符合6.3的要求。 2）测量并记录被检标准水听器的电缆长度。 3）用无腐蚀作用的洗涤剂擦洗被检定标准水听器和互易换能器的表面，在水中浸 包至少1h：对于不带前置放大器的被检标准水听器：用电容表测量输出端的电容值 用绝缘电阻表测量输出端的绝缘电阻值，并记录。 d）检定步骤 1）按照被检标准水听器的安装要求，将其固定于坐标回转装置上，将发射换能器 互易换能器和被检标准水听器放置在水下同一深度，并测量发射换能器和被检标准水听 器之间的距离dPH、发射换能器和互易换能器之间的距离dPT； 2）按照图1所示连接各仪器设备、发射换能器、互易换能器及被检标准水听器； 3）开启所有检定用仪器设备，并预热15min以上； 4）在工作状态下，通过对发射换能器的激励和停止，测量互易换能器和被检标准 水听器开路输出电压的信噪比，其值应不小于20dB
日2水听器自由场灵敏度CMWA法互易检定装
5）调整信号源的输出电压幅度和功率放天器的增益，使被检标准水听器的开路电 压在检定工作频率范围内不发生失真： 6）通过坐标回转装置调节被检标准水听器方向至标注方向，使被检标准水听器的 输出值为最大； 7）操作计算机，打开系统测量程序界面，根据被检频率，设定好线性扫频信号的 起始频率、截止频率、扫频速度、正弦信号形式、信号幅度等参数； 8）调整功率放大器的输出功率至合适值，使加载在发射换能器两端的发射电压与 电流不过载； 9）测量发射换能器的发送电流和接收水听器的接收开路电压； 10）改变信号形式，将步骤7）中的信号改为余弦信号，重复测量步骤7）～9）； 11）把两次测得的发射信号与接收信号分别按照coso十isino形式合成复数信号； 12）按照公式（13）计算发射换能器与接收水听器对的电转移阻抗Z：
式中： 电流取样器的灵敏度，V/A； 水听器开路输出电压，V； U——电流取样器输出电压，V。
13）按照图1所示进行三只换能器组合，每次组合重复执行步骤1）12），测得被 检频率下的三组换能器对的复数转移阻抗，存储数据； 14）对三组数据，按CMWA法（见附录B）分别进行数据处理得到三组复数转移 阻抗，并代入公式（11）计算得到被检标准水听器自由场灵敏度级MH。
7. 2. 2. 1. 2自由场比较法
则被检水听器的自由场灵敏度Mx按公式（14）计算， IZFxdFx =M。 UFX Mx=M。 1F aF IZpdep UFE
检水听器的自由场灵敏度Mx按公式（14
式中： ZFx1 发射换能器F和被检水听器的组合下的转移阻抗模，2 IZFP1 发射换能器F和标准水听器组合下的转移阻抗模，Q； dFP一 一发射换能器F与标准水听器组合时两者间的距离，m； 若I：=I'，则公式（14）的分贝表示形式为：
图3水听器自由场灵敏度比较法检定原理图
[Zex(dex UFX Mx=M。 =M。 IF dFx ZP dFp I'F UFp drp
Mx一一被检水听器的自由场声压灵敏度级，dB； M。一一标准水听器的自由场声压灵敏度级，dB。 b）检定装置 水听器自由场灵敏度CMWA比较法检定装置组成如图4所示，该装置由发射换能 器、被检水听器、标准水听器、CMWA模块和电子测量设备组成。电子测量设备包括 信号源、功率放大器、电流取样器、滤波器、数字示波器和计算机。
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图4水听器自由场灵敏度CMWA比较法检定装置组成框图
1）被检水听器的外观应符合6.1的要求，标志和说明书应符合6.2的要求，工作 正常性应符合6.3的要求； 2）测量并记录被检水听器的电缆长度； 3）用无腐蚀作用的洗涤剂擦洗被检水听器和标准水听器的表面，在水中浸泡至少 1h；对于不带前置放大器的被检水听器，用电容表测量输出端的电容值，用绝缘电阻 表测量输出端的绝缘电阻值，并记录。 d）检定步骤 1）按照被检水听器的安装要求，将其固定于坐标回转装置上，将发射换能器、标 准水听器和被检水听器放置在水下同一深度，测量发射换能器和被检水听器之间的距离 dFx，以及发射换能器和标准水听器之间的距离dFP； 2）按图4所示连接各仪器设备、发射换能器、标准水听器及被检水听器； 3）开启所有检定用仪器设备，并预热15min以上； 4）在工作状态下，通过对发射换能器的激励和停止，测量标准水听器和被检水听 器开路输出电压的信噪比，其值应不小于20dB； 5）调整信号源的输出电压幅度和功率放大器的增益，通过示波器观察，使加载在
7.2.2.2自由场灵敏度级频率响应
a）目由场灵敏度级频率响应的检定装置和检定方法与目由场灵敏度级相同，检定 频率按1/3倍频程确定或用户指定。 b）自由场灵敏度级频率响应由各检定频率点上的自由场灵敏度级构成，结果应符 合5.2的要求
2. 2. 3测量不确定度
按自由场CMWA互易法要求进行检定时，声压灵敏度级的测量不确定度一般不大 于0.7dB（k=2）。按自由场CMWA比较法要求进行检定时，声压灵敏度级的测量不 确定度一般不大于1.2dB（k三2）
经检定合格的标准水听器出具检定证书，检定不合格的标准水听器出具检定结果通 知书，并注明不合格的项目。检定证书的内页格式参见附录A中的A.1，检定结果通 知书的内页格式参见附录A中的A.2。
水听器的检定周期一般不超过1年。
定证书和检定结果通知书的内页格式
A.2检定结果通知书内页格式
复数移动权值平均法（CMWA法）
CMWA法是基于目标（发射换能器、水池和接收水听器）的特性分析以及自由场 发射换能器与接收水听器间转移阻抗的估计。利用正余弦线性扫频信号组合成复数信号 来激励发射换能器产生声信号，通过分析换能器发射信号与水听器接收信号间转移阻抗 的特性，针对不同反射信号传播延时所产生的频率偏移，以被测频率作为分析的中心频 率，反射引起的频偏作为权值平均的带宽，对所测得的转移阻抗进行移动权值平均处理 来滤除反射波的影响，这种复数移动权值平均的方法，可以减少在有限水域内连续波弓 人的反射影响。 CMWA法理论的说明如图B.1所示，图中所示的系统包括三个连续线性元素：发 射换能器、水池以及接收水听器。f为工作频率，Ip（f）为发射换能器的输人电流 M（f）为接收水听器的灵敏度，Sp（f）为发射换能器的频率响应，p。（f）为直达波声 压，P≥（f）接收点处的总声压，HwT（f）为水池的传递函数。系统的每一个元素可以用 其传递函数来表示。
考虑到反射的情况下，水池传递函数HwT（f）可以定义为在接收点处的总声 （f）与直达波声压p。（f）的比值，如公式（B.1）所示：
HwT(f)= ps(f) po(f)
UH（） 在水池中的发射换能器与接收水听器的传输阻抗Z'PH（f）： 可以表示为发射 Ip（f) 换能器与接收水听器在自由场中的传输阻抗ZpH（f）与水池的传递函数HwT（f）的乘 积，如公式（B.2）所示：
ZPH(f)=ZPH(f)HwT(f)
自由场检定过程是基于在直达波传播条件下对接收水听器器传输阻抗的检定，这就 意味着存在唯一的传递函数HWT（f） 假设在有限反射波的情况下，水听器的接收声压P=（f）可以由直达波声压P。（） 与反射波声压力：（f）的和表示，如公式（B.3）所示
ps(f)=po(f)+p:(f)
则Hwr（f）也可用反射波与直达波的形式来表示，如公式（B.4）所示：
HwT(f)=1+ P;(J po(f)
=0时，HwT（f）=1 po(f)
反射波声压P：（f）可以通过直达波声压P。（f）和由直达波与反射波程差△r：引人 的相位延迟来表示。 假设不同反射波传播引起的程差△r<△r2<<△r，与频率无关，且反射波声压 幅度与程差△r；无关，则反射波可以表示为公式（B.5）：
公式（B.4）可以用公式（B.6）来表示：
指定参数α=2元△r；/c，其中c为水中声速，并且使用比值表示在幅度为1的复指 数函数exp(一iαf)在频率间隔△f 内的移动平均值，如公式（B.7）所示：
式中，平均的结果表示为假设函数与真实函数的乘积，即α和△f总是不一致，不 为0，围绕0作振荡，振幅随着参数α和△f的增大而减小。因而，在频率间隔内复指 数函数的移动平均造成了函数幅度的减小。 因此，公式（B.6）可以表示为公式B.8）：
式中，函数e;（f，△f）=y（△f，t;)exp(一jk△r）。 函数（△f，）=sin（元△ft）/元△ft决定了反射影响的减小依赖于时间延迟和频 率间隔△f。在频率间隔△f,=1/tl内使函数e;（f，△f）为0时，t;>t1时间延时的反 射影响减少到不足5次。这个结论对于任意i路反射相似的情况都存在。 每个传递函数在频率间隔△f：（=1/t：）内的复数移动平均都排除了延迟第i次反射 影响，导致后续反射至少五倍的减少。总之，反射影响的减少可以看作是在频率间隔 △f=1/t1，△f2=1/2，，△f=1/tm内一步一步平均的结果（m≤n）。频率间隔
f1=1/t1，f2=1/t2，.，△fm=1/tm 步平均的结果（m≤n）。频率间隔 由函数(fi，f2，，fm，)=II(f:，)确定。
函数（fi，f2，，fm，）=II(f:，）确定
在自由场测量中，需要测量被检水听器转移阻抗的频率响应函数，发射换能器和接 收水听器总的转移阻抗Z（f）为
发射换能器和接收水听器间的转移阻抗为：
ZpH(f) = UH() Ip(f)
则量中，由于受到了反射波的影响，系统的转移阻抗发生畸变，其畸变可以用转 来表示：
DB63／T 1487-2016标准下载ZPH(f) =ZPH(f)HwT(f)
同样，发射换能器和接收水听器之间的转移阻抗经过CMWA处理后，如（B.12） 所示：
可以看出，发射换能器与水听器间的转移阻抗经过移动权值平均处理后，可以表示 成转移阻抗与一个余项和的形式，由前面的理论分析可得，该余项和经过移动权值平均 处理后其值近似等于0。此时，就可以得到自由场声场条件下的转移阻抗。 因此，通过CMWA法对自由场发射换能器与接收水听器间传输阻抗的估计，得到 发射换能器与被检接收水听器间的传输阻抗和发射换能器与标准水听器间的传输阻抗， 对自由场互易检定方法，还需得到互易水听器与被检水听器之间的传输阻抗。通过公式 （B.13）（比较法）或公式（B.14）（互易法）就可以得到被检水听器的自由场灵敏度。
IZ rx I d Fx Mx=M。 IZrp| d p MH ZpT d pr
甘肃省市政工程预算定额2018 第九册 钢筋工程(B.13） (B. 14)
（B.13）和公式（B.14）可以用分贝形式表示，则被检水听器的自由场灵敏 利为：