4 、水声换能器电声性能参数的测量

4、水声换能器电声性能参数的测量 （1）水声换能器分类不同用途、不同特性的水声换能器具有不同的电声性能参数，一般根据使用特性的不同，水声换能器可分为四类：

1 收发合用型换能器：此类换能器通常既作发射器，又作声接收器，它们往往在单一频率或窄频带内工作。这类换能器主要性能指标是：自由场电压灵敏度、发送响应、电阻抗特性、谐振频率、带宽和指向性图等。

2 水听器：此类换能器只作声接收器，用于接收各种水中信号。它的主要性能指标是自由场电压灵敏度、指向性图、带前放水听器的等效噪声压级以及拖曳线列阵水听器的速度灵敏度等。

3 标准换能器：通常包括标准水听器、标准发射器和互易换能器等。其主要性能指标是自由场电压灵敏度、电压或电流发送响应、指向性图、电阻抗以及带前放水听器的等效噪声压级等。

4 测量用辅助换能器：对这类换能器要求并不严格，无须进行精确校准。主要性能指标是指向性图和阻抗，有时也需要大概给出灵敏度级和声源级等。

（2）水声换能器性能参数 灵敏度级、发送响应级、指向性图、电阻抗、等效噪声压级、声源级、声功率级、效率等

1 测量方法（灵敏度、发送响应）水声换能器的校准可分为一级校准和二级校准两个级别：在一级校准中，可以使用已校准的振荡器、放大器、电压表和阻抗电桥等仪表，但不需要已校准换能器；在二级校准中，需要使用已校准的换能器作为参考标准。为此，二级校准法也叫比较校准法或相对校准法，而一级校准法称作绝对校准法。

一级校准方法 互易法 ·自由场互易法 —球面波 —平面波 —柱面波 ·耦合腔互易法 ·行波管互易法 ·扩散场互易法 ·自互易法 ·互易法 ·双发射器零值法 ·振动液柱法 ·活塞风法 ·静态法等。

球面波自由场互易法 ——互易常数 ——换能器对的转移电阻抗[模] 由发射器和水听器组成的换能器对，在某一频率下的转移电阻抗[模]为水听器的开路电压与流入发射器的电流的比值。

测量原理图 F H J F H J

工作原理： J F （1）电转移阻抗（模值）

F H （2）

H J （3）

（1） ? ? （2） ? （3） ? （4）

耦合腔互易法（低频高静水压） UFJ（UHJ） J —耦合腔互易常数 IF F UFH（IH） H H 原理图

第一步：F-J ? ? 第二步：F-H ? 第三步：H-J ?

行波管互易法 有源声负载 F F` J H 功放功放相位-幅度控制器信号源相位-幅度控制器硬壁圆管-声源轴对称激励硬壁圆管-声源非轴对称激励

—行波管互易常数

二级校准方法（比较法） 测量原理图（与标准水听器相比） F F

经过一次测量即可

测量原理图（与标准声源相比）

实验室测量系统 信号源选通门功放匹配电路测放示波器滤波器 JX d d J0 F 测量系统框图 2

测量设备简介 1-1 B&K2713（功放） 0.1V/1V1KΩ 100V1A 10dB 60dB 0dB 10dB 微调增益旋钮输入端输出端输出监测口电源开关输出量程选择电源开关指示灯过载指示灯

100VA，10V-10A 10Hz~10kHz 增益：高阻抗-8A/V 低阻抗-5V/V 1-2 YE5871 输出电压电流指示表盘电源开关增益旋钮（连续）输出输入阻抗选择

2、B&K1027（信号源） 2Hz~200kHz 频率输出旋钮仪表功能选择仪表平均时间选择仪表频率显示频率显示位数电源开关清除命令量程频率调整信号输出开关压缩信号速率-幅值选择参考信号选择输出端幅度调整信号类型选择压缩信号输入端频率选择

输入：0.3~1v 最大输出：15V/1Ω 增益：20dB 3 B&K4440（选通门）重置选择电源开关重复周期触发选择延迟时间门信号宽度脉冲宽度

4-1 B&K2610（测放） 2Hz~200kHz -30~110dB 10μV~30V 滤波器输入放大选择电源开关输出放大选择平均时间输出端前放输入端指示端校准输入选择输入端

2Hz~200kHz 1/3倍频程 1/1倍频程线性 5-1 滤波选择旋钮平均时间控制电源开关指示输入输出倍频程选择频率范围选择滤波控制模式

5-2 频率选择：1、2、5、10、20、50、100、200、500、1k、2k 增益:1~10 频率选择：10、20、50、100、200、500、 1k、2k 、5k、10k、20k