JJG 1017-2007 1kHz～1MHz标准水听器检定规程 JJG1017-2007 标准下载解压密码：www.bzxz.net
本规程适用于频率1kHz～1MHz范围内标准水听器的首次检定、后续检定和使用中检验。 该频率范围内标准发射器发送电流响应级的校准也可参照执行。

本规程引用下列文献:
GB/T3102.7—1993 《声学的量和单位》
GB/T3223—1994 《声学 水声换能器自由场校准方法》
GB/T3947—1996 《声学名词术语》
GB/T4128—1995 《声学 标准水听器》
GJB1727—1993 《中频一级标准水听器检定规程》
JJF1001—1998 《通用计量术语及定义》
JJF1034—2005 《声学计量名词术语及定义》
JJF1059—1999 《测量不确定度评定和表示》
IEC60565Ed.2:2006,Underwateracoustics-hydrophones-calibrationinthefrequency range0.01Hzto1MHz
使用本规程时,应注意使用上述引用文献的现行有效版本。
1 范围 (1)
2 引用文献 (1)
3 术语和计量单位 (1)
3.1 互易换能器的电端 (1)
3.2 换能器对的电转移阻抗 (1)
3.3 电转移阻抗模 (2)
3.4 水听器的开路电压 (2)
3.5 参考中心 (2)
4 概述 (2)
5 计量性能要求 (2)
5.1 自由场[电压]灵敏度[级] (2)
5.2 自由场灵敏度级频率响应 (2)
6 通用技术要求 (2)
6.1 外观结构 (2)
6.2 工作适应性 (2)
6.3 工作正常性 (3)
6.4 标志和出厂校准资料 (3)
7 计量器具控制 (3)
7.1 检定条件 (3)
7.2 检定项目 (4)
7.3 检定方法 (5)
7.4 检定结果的处理 (10)
7.5 检定周期 (10)
附录A 脉冲声校准技术 (11)
附录B 互易法检定条件的验证 (13)
附录C 电负载修正 (15)
附录D 检定证书和检定结果通知书的内页格式 (16)
附录E 测量不确定度评定实例 (18)

中华人民共和国国家计量检定规程JJG10172007
1kHz-1MHz标准水听器
Standard Hydrophones in the Frequency Range1 kHz to 1 MHz
2007-02-28发布
2007-0528实施
国家质量监督检验检疫总局发布JJG 1017--2007
1kHz～1 MHz标准水听器　
检定规程
Verification Regulation of StandardHydrophones in the Frequency Range1 kHz to 1 MHz
JJG 1017—2007
本规程经国家质量监督检验检疫总局2007年2月28日批准，并自2007年5月28日起施行。
归口单位：全国声学计量技术委员会主要起草单位：中国船舶重工集团公司第七一五研究所参加起草单位：中国科学院声学研究所中国测试技术研究院
本规程委托全国声学计量技术委员会负责解释主要起草人：
JJG 1017—2007
王月兵（中国船舶重工集团公司第七一五研究所）陈毅（中国船舶重工集团公司第七五研究所）袁文俊（中国船舶重工集团公司第七一五研究所）参加起草人：
朱厚卿（中国科学院声学研究所）商国华（中国测试技术研究院）1范围·
2　引用文献·
3术语和计量单位
3.1互易换能器的电端·
3.2换能器对的电转移阻抗
3.3电转移阻抗模
3.4水听器的开路电压·
3.5参考中心·
4概述··
5计量性能要求
5.1自由场［电压］灵敏度［级］5.2自由场灵敏度级频率响应
6通用技术要求·
6.1外观结构
6.2工作适应性·
6.3工作正常性
6.4标志和出厂校准资料
7计量器具控制
7.1检定条件
7.2检定项目，
7.3检定方法…
7.4检定结果的处理
7.5检定周期·
附录A脉冲声校准技术
附录B互易法检定条件的验证
附录C电负载修正
JJG 1017--2007
附录D检定证书和检定结果通知书的内页格式附录E测量不确定度评定实例
（1）
JJG 1017—2007
1kHz~1MHz标准水听器检定规程
本规程参考采用国际电工委员会IEC60565Ed.2：2006《水声水听器0.01Hz～1MHz频率范围的校准》中的自由场互易法校准。1范围
本规程适用于频率在1kHz-1MHz范围内标准水听器的首次检定、后续检定和使用中检验。该频率范围内标准发射器发送电流响应级的校准也可参照热行。2引用文献
本规程引用下列文献：
GB/T 3102.7-—-1993
GB/T 3223---1994
GB/T 3947---1996
GB/T 4128--1995
GJB 1727--1993
JJF 1001---1998
JJF 1034—2005
JJF 10591999
《声学的量和单位》
《声学水声换能器自由场校准方法》《声学名词术语》
《声学。标准水听器》
《中频一级标准水听器检定规程》《通用计量术语及定义》
《声学计量名词术语及定义》
《测量不确定度评定和表示》
IEC 60565 Ed.2: 2006, Underwater acoustics-hydrophones-calibration in the frequencyrange 0.01 Hz to 1 MHz
使用本规程时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。术语和计量单位
本规程采用GB/T3947-—1996、JJF1001—--1998、JF1034-~2005中有关的术语和定义。本规程采用GB/T3102.7--1993中规定的量和单位。在本规程中，若不加以说明，则所有的电压、电流、声压均指有效值。3,1互易换能器的电端(electrical terminals of a reciprocal transducer)用作水听器时测量其开路电压的电端和用作发射器时测量其发射电流的电端。注：如果换能器浸在水中，则与水之间阻抗最低的电端被称为“低端”，另-端被称为“高端”。3.2换能器对的电转移阻抗（electrical transfer impedance of a transducer pair）当发射器和水听器置于自由声场中，其主轴成一直线并互相对准时，水听器两端的开路瞬时电压与通过发射器的瞬时电流的复数比。单位：欧姆，2。
1.电转移阻抗是复数。
2.由于电转移阻抗与声场条件、发射器和水听器的电负载有关，因此，相关条件连同电压和电流的测量端都应该指出。
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3.3电转移阻抗模（electrical transfer impedance magnitude）换能器对的电转移阻抗幅值。
单位：欧姆，2。
3.4水听器的开路电压（open-circuit voltage at hydrophone）当水听器输出端没有电流通过时，在该端呈现的电压。单位：伏［特]，V。
3.5参考中心(reference centre)换能器的声接收灵敏度所定义的在换能器上或附近的某个点。建议选择换能器工作面的中心或附近的某点作为参考中心。它通常是换能器的几何中心，例如球形压电陶瓷换能器的球心。
4概述
标准水听器用于检定测量水听器和测量水中声压，它由压电或其他灵敏元件及相应结构组成，在声波作用下能产生与作用声压成正比的开路电压值。5 计量性能要求
5.1自由场［电压］灵敏度［级
在100kHz以下频率使用的标准水听器，自由场灵敏度级应不低于215dB（基准值：1VluPa)；在100kHz～1MHz频率范围内使用的标准水听器，自由场灵敏度级应不低于一250 dB。
1.自由场灵敏度是指灵敏度频响曲线平坦部分的平均值。2.此处灵敏度均为开路电压灵敏度。5.2自由场灵敏度级频率响应
在100kHz以下频率使用的标准水听器，自由场灵敏度级的起伏应不超过土3.0dB；在100kHz～1MHz频率范围内使用的标准水听器，自由场灵敏度级的起伏应不超过士4.0dB。
6通用技术要求
6.1外观结构
6.1.1标准水听器的参考中心位置与校准方向应有明显标志。6.1:2、标准水听器与水接触的表面应是光滑的、非多孔性的和能被水浸润的。6.2工作适应性
6.2.1标准水听器的特性和构造应适合于在水温（5～30)℃、水深（0～10）m的环境条件下进行测量。
6.2.2标准水听器使用的材料和结构应具有长期稳定性，水听器暴露于水中的所有部件均应采用耐腐蚀的材料制作。6.2.3高阻抗的敏感元件应进行静电屏蔽，静电屏蔽和标准水听器暴露于水中的金属2
外壳应与电缆的屏蔽线连接。
6.3工作正常性
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6.3.1对不带前置放大器的标准水听器，频率低于100kHz时，在电端测得的绝缘电阻应大于100MQ（测试电压100V)：频率高于100kHz时，绝缘电阻应大于100kQ(测试电压100V)。在电端测得的电容值与使用说明书中提供的数值相差应不超过±20%。
6.3.2对带前置放大器的标准水听器，当有振动信号作用到水听器敏感元件时，电端应有相应的电压输出。
6.3.3测量时所用夹具对标准水听器的灵敏度有影响，则标准水听器检定用夹具应与实际使用时相一致。
6.4标志和出广校准资料
6.4.1标准水听器应具有以下清晰而耐久的标志：（1）制造商的名称：
（2）产品的型号；
（3）产品的序列号。
6.4.2每只标准水听器应附有相应的出厂校准资料。出厂校准资料应包括标准水听器的声压灵敏度级频率响应数据或曲线、信号线、地线和屏蔽线的定义。带前置放大器的标准水听器还应有供电线的标记，并说明供电电压值：不带前置放大器的标准水听器，使用时电缆长度应与检定时相一致。6.4.3不需要进行调节的部件，应采用密封或标记的方法加以保护，以免影响标准水听器的性能。
7计量器具控制
计量器具控制包括首次检定、后续检定和使用中的检验。7.1检定条件
7.1.1检定环境条件
室温：10℃～30℃；
湿度：30%~～90%；
水温：5℃30℃。
7.1.2．检定用设备
检定用设备包括检定水域、辅助换能器和电子仪器等。其中，电流取样器和波形采集仪为计量标准器，其他电子仪器、辅助换能器和检定水域等为配套用设备。7.1.2.1计量标准器
（1）电流取样器：可以是电流变换器，也可以是小阻值的精密电阻，其准确度应优于±1%。
（2）波形采集仪：A/D变换位数不低于8bit，采样频率至少比信号频率高4倍。7.1.2.2配套用设备
（1）检定水域和信号
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1）发射换能器和水听器之间的距离发射换能器和水听器参考中心之间的距离应足够大，使水听器处于发射换能器的远场中，两者之间的距离应满足公式（1）的要求。d
,d >ai,d>az
式中：d-—-发射换能器与水听器参考中心间距离，m;al—一发射换能器敏感元件的最大尺寸，m:a2——水听器敏感元件的最大尺寸，m;-—检定频率对应的水中声波波长，ms2）检定用信号可以是连续正弦信号，也可以是脉冲调制正弦信号。(1)
3）当用连续正弦信号时，为了得到自由场，检定应在消声水池或开阔水域中进行，并应在检定之前检验换能器和水听器放置区域内声传播衰减，其值与理想自由场的偏差应不超过士0.5dB。
4）当用脉冲调制正弦信号检定时，可在消声水池、非消声水池或其他有限空间的水域中进行，但脉冲宽度必须满足附录A中公式（A.1）、（A.2）、（A.3）、（A.4）(A.5)、（A.6）和（A.7）的要求。5）当用脉冲调制正弦信号检定时，为了减小混响声对直达声的影响，脉冲的重复周期应满足附录A中公式（A.8）的要求。（2）辅助换能器
对发射换能器和互易换能器应作非线性检查。当频率小于100kHz时，非线性应不超过±0.2dB；当频率大于或等于100kHz时，非线性应不超过±0.5dB。对互易换能器应作互易性捡查。当频率小于100kHz时，非互易性应不超过±0.5dB；当频率大于或等于100kHz时，非互易性应不超过±1.0dB。(3）电子仪器
1）信号源：频率稳定度应优于士0.02%／h，频率示值误差不超过土0.02%；最大输出电压不低于1V峰值，电压示值误差不超过土1%。2）测量放大器：输人阻抗应比水听器阻抗至少高100倍；增益误差不超过±0.1 dB。
3）电子开关：两通道间的串扰应小于一80dB。4）功率放大器：输出阻抗与发射换能器阻抗相匹配，输出波形失真（THD+N）不大于2%。
5滤波器：1/3或1/1倍频程滤波器，或者频带宽度任意可调的带通滤波器，衰减斜度不低于48dB/倍频程。
.6）兆欧表：测试电压100V，绝缘电阻测量最大允许误差土10%。7）电容表：电容值测量范围不小于100μF，电容测量最大允许误差土5%。8）计算机：带仪器控制接口。
7.2·检定项目
标准水听器的首次检定、后续检定和使用中检验项目见表1。4
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表1标准水听器的首次检定、后续检定和使用中检验项目一览表目
外观检查
绝缘电阻
自由场灵敏度【级］
自由场灵敏度级频率响应
首次检定
后续检定
1.标准水听器带前置放大器时，不检定水听器的绝缘电阻和电容。2．“+”表示需检项目，“”表示不需检项目。7.3检定方法
7.3.1、外观检查
使用中检验
标准水听器应具有清晰的标志，包括制造商的名称、产品的型号、产品的序列号等。外观应完好，无影响正常工作的机械损伤等。出厂校准资料应符合6.4.2的要求。7.3.2、绝缘电阻
标准水听器不带前置放大器时，将标准水听器的敏感元件部分置于水中，标准水听器的电缆末端接到兆欧表两端，测得的绝缘电阻值应符合6.3.1的要求。7.3.3电容
标准水听器不带前置放大器时，标准水听器的电缆未端接到电容表两端，测得的电容值应符合6.3.1的要求。
7.3.4自由场灵敏度「级］
首次检定、后续检定：采用自由场互易法进行检定。使用中检验：按7.3.4.3的（4）中的4）实施。7.3.4.1检定原理
应用自由场互易法检定时须应用三个换能器：发射换能器F、互易换能器H和水听器J。检定方法原理图见图1。测量分三步进行：第一步如图1（a）所示：在自由场条件下F发射声波，H接收声波，F与 H的参考中心相距dei，测量H的开路电压UH与F的发射电流IF，F与H的电转移阻抗模按公式（2）计算。
式中：「Zerl——F与H的电转移阻抗模，α；UH
-F发射时H的开路电压值，V；www.bzxz.net
I—--F的发射电流值，A。
第二步如图1（b）所示：在自由场条件下F发射声波，J接收声波，F与J的参考中心相距dE，测量J的开路电压U与F的发射电流IF，F与J的电转移阻抗模按公5
式（3）计算。
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检定方法原理图
式中：iZ！——F与J的电转移阻抗模，α；Ur—F发射时J的开路电压值，V;Ip——F的发射电流值，A。
第三步如图1（c）所示：在自由场条件下H发射声波，J接收声波，H与了的参考中心相距d，测量J的开路电压UH与H的发射电流In，F与J的电转移阻抗模按公式（4）计算。
式中：Z|F与J的电转移阻抗模，α;UHr——H发射时J的开路电压值，V;I——F的发射电流值，A。
·H和J的自由场灵敏度级分别按公式（5）与（6）计算：(de du) + 101gJs-120
M=10lgiZ|+10lgZ-10lg|Z|+10lg(EI
M,=10g/Zgl+10g Zm|101g|Zml+ 101g(nd)+101g/s120dEH
式中：MH—H的自由场灵敏度级，dB（基准值：1ViuPa)；M,-—J的自由场灵敏度级，dB（基准值：1V/μPa)；Js--—球面波互易常数，W/（m·Pa2）。按公式（7）计算。Js 2
式中：
-水的密度，kg/m；
一信号频率，Hz。
H与F的发送电流响应级分别按公式（8）与（9）计算。6
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Smx =101gl Zml+ 101glZm -10ig|Zml+10g(dm du) 101g/s + 120(8)
Sm=10g/Zml+10gl Zml10g/Zl+1g(mn)10g/s+120dH
式中：Smr—H的发送电流响应级，dB（基准值：1μPa'm/A)；Sre-----F的发送电流响应级，dB（基准值：1μPa'm/A)。(9)
若检定时取d=d=d=d，则公式（5)、（6）与公式（8）、（9）分别可简化成公式（10）、（11）与公式（12）（13Mu = 10n1gl2m(mg/2E gd + lgJs] - 120(10)
M = 10ig1z++ iglzul- Iglzmigat IgJs] -120Sm
7.3.4.2检定装置
OfiglZe
自由场互易法检定装置组成框图如图2所示
换能器，接收指的是水听器或马计算机
信号源
测量放大器
波形来
打印机
功率放大器
电子开关
l+igae
s1+120
其中发射器指的发射换能器或互易变换器
接收器
图2自由场互.易法检定装置组成框图7.3.4.3检定步骤
（1）信号和声场条件准备
发射器
按照7.1.2.2的（1）中的规定准备好检定水域和信号。对于不经常使用的水域或当水域条件发生变化时，在检定前必须进行声场检查。检查方法见附录B。（2）换能器准备
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1）按照7.1.2.2的（2）中的要求准备好检定用的辅助换能器：2）为了使换能器表面充分湿润且不附有气泡，检定前应使用对橡胶和金属无腐蚀作用的洗涤剂擦洗换能器表面，并涂上浸润剂或在水中浸泡至少1h，使之达到温度平衡；
3）根据预定方案，把辅助换能器和待检水听器分对组合（见图1）按序以适当方式固定于检定水域的同一深度处，误差不超过土0.5cm；每对换能器参考中心之间距离d应精确测量，测量不确定度应不大于1%，两个换能器的校准方向应相互对准，允许偏差不超过土3，固定方式和支架结构应不影响检定结果；4）为了使换能器与水温和压力达到平衡，在开始测量之前，换能器应在检定水域的检定深度处至少放置30min;
5）必要时需对换能器的线性和互易换能器的互易性进行检查。检查方法见附录B。(3）于扰和信噪比检查
1）在实际测量条件下检查信噪比，其值应不小于30dB，为了进一步提高测量信号的信噪比，可对采集信号进行多次平均：2）应用脉冲信号时，检查电串漏脉冲的存在状态，并通过调节脉冲宽度使直达波与电串漏相分离;
3）应用连续信号时，应检查并排除电串漏信号对声信号的影响；4）当使用辅助换能器发射时，在待检水听器校准方向土3°范围内，输出开路电压的变化应不超过土0.2dB。
（4）测量
1）按图2所示组成检定装置，开启所有仪器设备，预热15min；2）根据实际情况选用测量所需信号类型，通常采用脉冲调制正弦信号；3）把功率放大器的放大量调到适宜值；4）当待检水听器的频率范围为1kHz～200kHz或100.kHz--1MHz时，将检定装置的工作频率设置到50kHz或500kHz，被检水听器的输出波形应无明显畸变；5）操作计算机，从硬盘调出相应的测量程序，并输入所需测量的频率序列；6）按图3所示的流程图进行控制和测量，当装置设置为面板控制状态时也可进行手动逐点测量；
7）进行发送电流和接收电压的测量：8）按公式（14）计算电转移阻抗模值：U.
式中：Cr-电流取样器的灵敏度；VIA；1z-一发射器和接收器对的电转移阻抗模，α;Uo—-经放大和滤波后的水听器开路输出电压，V；U一经放大和滤波后的电流取样器输出电压，V。(14)
在执行信号采样和离散傅立叶变换运算过程中，要求运算窗长度正好为被测信号周期的整数倍，即采样率需满足公式（15）的要求：8
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