水声计量测试技术PDF电子书下载

第一章 水声计量测试概述 1

1.1 水声计量测试的目的与特点 1

1.1.1 水声计量测试的地位和作用 1

1.1.2 水声计量测试是声学是计量测试的一个分支 2

1.1.3 水声计量测试的目的 3

1.1.4 水声计量测试的特点 3

1.2 水声计量测试范围和测量和参数 4

1.2.1 水声计量测试的内容和范围 4

1.2.2 水声计量测试的主要参数 6

1.3.1 为什么使用分贝表示 9

1.3. 水声计量测试中使用的分贝表示 9

1.3.2 分贝的定义和原始用法 10

1.3.3 用分贝表示某些电声参数的绝对值 12

1.3.4 分贝表示制在水声学中的其它一些应用 18

1.3.5 推广使用分贝表示可能遇到的问题 19

1.4 水声计量测试中的频率分析基础 20

1.4.1 ISO推荐优先选用的频率 20

1.4.2 倍频程和倍频程滤波器 22

1.4.3 声学信号的频率分析方法 25

第二章 水声计量测试的原理和方法 28

2.1 引言 28

2.2 水声换能器的二级校准法 29

2.2.1 在自由场中用标准水听器作比较法校准 30

2.2.2 自由场中用标准发射器来校准水听器 36

2.2.3 发射换能器的二级校准法 37

2.2.4 小水箱中水听器的比较法校准 40

2.3 水声换能器的互易校准法 46

2.3.1 互易校准法的理论基础 46

2.3.2 常规互易法 54

2.3.3 柱面波自由场互易法 59

2.3.4 平面波互易法 62

2.3.5 管中互易法 63

2.3.6 耦合腔互易法 66

2.3.7 漫射声互易法 70

2.4 水声换能器的其它一级校准法 72

2.4.1 双发射器零值法(TPNM) 72

2.4.2 振动液柱法 79

2.5 振速水听器或声压梯度水听器的校准 83

2.6 水声换能器指向性响应的测量 88

2.6.1 水声换能器指向性图的测量 88

2.6.2 波束宽度和旁瓣级的测量 98

2.6.3 指向性因数和指向性指数的测量 100

2.7 水声换能器阻抗特性测量 112

2.7.1 两类电声换能器的阻抗分析 112

2.7.2 电桥法测量换能器的阻抗或导纳 123

2.7.3 用三电压法测量换能器的阻抗 126

2.8. 水声换能器的输入电功率的测量 126

2.8.1 功率计或电压表加相位计法 127

2.8.2 阻抗法 128

2.8.3 三电压法 128

2.9 水声换能器辐射声功率的测量 129

2.9.1 轴向声压P(d)的测量 130

2.9.2 辐射声功率的计算 131

2.10 水声换能器的电声效率的测量 131

2.10.1 直接法 132

2.10.2 动生阻抗(或导纳)法 133

2.10.3 功率曲线法 136

2.11 水声换能器的线性和动态范围的测量 138

2.11.1 概述 139

2.11.2 线性范围的测量 139

2.11.3 动态范围的测量 140

第三章 水声计量测试通用技术 144

3.1 引言 144

3.2 野外试验场地的选择 146

3.3 试验水池的设计与性能检测 148

3.3.1 试验水池的尺寸选择 148

3.3.2 消声水池性能检测 157

3.4.1 换能器取向的坐标系 161

3.4 坐标与取向 161

3.4.2 方向性图的表示方法 163

3.5 测量前的整备和换能器布放 167

3.5.1 测量前的整备 167

3.5.2 换能器的布放 171

3.6. 测试距离的确定 174

3.6.1 等效声中心的确定 174

3.6.2 测试距离的确定 177

3.7 电压耦合损失的测量 186

3.8 信号选择 188

3.8.1 连续正弦信号 189

3.8.2 脉冲正弦信号 190

3.8.3 噪声信号 200

3.9 干扰的识别与消除 203

3.9.1 识别干扰自由场的各种因素 203

3.9.2 消除干扰的途径 207

3.10 单点DFT技术应用 211

3.10.1 应用方法 211

3.10.2 在应用DFT处理技术中的若干问题 215

3.10.3 单点DFT中常用的两种采样技术 218

3.11 水声换能器大功率特性测量 220

3.11.1 大功率水声换能器的主要电声特性 220

3.11.2 电压电流的取样方法 221

3.11.3 阻抗和发送响应的测量 223

3.11.4 非线性测量 230

3.12 水听器复数灵敏度校准 232

3.12.1 引言 232

3.12.2 方法原理 233

3.12.3 实施技术 235

3.13 高静水压下的测量设备 236

3.13.1 耦合腔 237

3.13.2 行波器 238

3.13.3 耐压透声容器 239

3.13.4 高压消声水池 241

第四章 水声换能器的非常规测量技术 245

4.1 近场测量技术 245

4.1.1 引言 245

4.1.2 球面波修正法 246

4.1.3 亥姆霍兹积分法(DRL法) 250

4.1.4 Trott平面近场校准基阵法(NFCA法) 272

4.1.5 最佳设计的任意形态NFCA 290

4.2 宽带校准技术 299

4.2.1 引言 299

4.2.2 方法原理 300

4.2.3 宽带信号分析 306

4.2.4 宽带信号处理 316

4.3 拖曳线列水听器阵的校准 320

4.3.1 引言 320

4.3.2 垂直悬挂自由场校准技术 321

4.3.3 线列缠绕自由场校准技术 323

4.3.4 密闭空气室技术 324

4.3.5 封闭圆环充水容器技术 324

4.3.6 独立基元校准容器声场控制技术 325

4.3.7 封闭充水管声场控制技术 328

5.1 引言--测量换能器的分类及其特点 332

第五章 测量水听器与测量发射器 332

5.2 接收灵敏度和发射响应与频率的关系 333

5.3 标准水听器的国家标准和IEC标准 339

5.3.1 对标准水听器主要性能指标的要求 339

5.3.2 对标准水听器结构的技术要求 341

5.3.3 对标准水听器性能变差的征侯 343

5.3.4 对标准水听器制作厂家应提供的数据资料 344

5.4. 典型的水听器的设计 345

5.4.1 我国水声计量站研制的几种标准水听器 345

5.4.2 美国USRD-H23和H52 348

5.4.3 丹麦BK-8100系列水听器 352

5.5 噪声测量水听器 354

5.6 对压电发射器的设计要求 357

5.7 典型的压电发射器的设计 359

5.7.1 F27型 359

5.7.2 F30型 361

5.7.3 G23型 364

5.8. 动圈式发射器的设计 365

5.8.1 动圈换能器特点 365

5.8.2 J9型 366

5.8.3 J11型和J13型 368

5.8.1 J15-1型和J15-3型 370

5.9 偶极子换能器 372

5.9.1 振速水听器 374

5.9.2 声压梯度水听器 377

第六章 水声无源材料测量技术 384

6.1 引言 384

6.1.1 无源材料的基本概念 384

6.1.2 水声无源材料的分类与性能要求 385

6.1.3 测量的目的意义和基本参量 388

6.2 材料的特征参量γ和Zc 389

6.2.1 传播系数γ 389

6.2.2 特性阻抗Zc 390

6.3 γ和Zc的测量 391

6.3.1 阻抗测量的理论基础 392

6.3.2 根据阻抗的测量值决定γ和Zc的方法 394

6.4 复反射系数的测量 396

6.4.1 脉冲管法 396

6.4.2 驻波管法 398

6.4.3 传递函数法 401

6.5 材料的插入损失IL和回声降低Er 406

6.5.1 IL的理论公式 407

6.5.2 Er和理论公式 408

6.6 IL和Er的测量 410

6.6.1 脉冲管中小样品的测量 410

6.6.2 开阔水域中大样品的测量 411

6.6.3 用参量声源设备测量大样品 416

6.6.4 吸声构件的性能测量 421

6.7 弹性模量 425

6.7.1 弹性量的基本定义 426

6.7.2 静态弹性模量和动态弹性模量 429

6.7.3 损耗因子η和损耗角δ 429

6.7.4 η、δ和а的关系 431

6.6.5 声呐导流罩的性能测量 432

6.8 动态模量和损耗因子的测量 432

6.8.1 平板模量S和损耗系数ηs的测量 433

6.8.2 体积模量K和损耗因子ηs的测量 433

参考文献 438