1、ics 17140a 59囝目中華人民共和國國家標準gbt 5265-2009代替gbt 5265-1985聲學 水下噪聲測量acoustics-measurement of underwater noise200909-30發布20091201實施豐瞀鵑鬻瓣警糌贊星發布中國國家標準化管理委員會“”。gbt 5265-2009前言本標準代替gbt 5265-1985水下噪聲測量。本標準與gbt 5265-1985相比，主要增加了不確定度分析以及數據處理等方面的內容。 本標準的附錄a、附錄b、附錄c、附錄d為資料性附錄。本標準由中國科學院提出。 本標準由全國聲學標準化技術委員會(sactc 17

2、)歸口。 本標準起草單位：中國科學院聲學研究所、海軍裝備研究院系統所。 本標準主要起草人：馬力、劉清宇、李凡、陳耀明。 本標準所代替標準的歷次版本發布情況為：gbt 52651985。gbt 5265-2009聲學水下噪聲測量1范圍本標準規定了測量水下噪聲的條件和方法，以使所獲得的測量數據結果能夠對照和比較。 本標準適用于大洋深海、陸架淺海、港口和海灣等處所的水下噪聲測量。 注：內河、湖泊等的水下噪聲測量也可參考本標準。本標準的適用頻率范圍：20 hz20 khz。本標準規定的測量結果可以為聲納系統設計、水聲裝備作用距離分析和預估、艦艇水下輻射噪聲測 量的背景修正等的分析提供數據；水下噪聲測量

3、作為海洋聲學遙感方法，可以用于估計有關環境參數， 如風速、波浪、地震、海嘯等；監測水下生物噪聲以及人為噪聲來源；還可以用于研究水下噪聲產生、傳播 的物理機制及其統計特性。2規范性引用文件 下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內容)或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據本標準達成協議的各方研究 是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。gbt 3223 1994聲學水聲換能器自由場校準方法gbt 3947一1996 聲學名詞術語gbt 41281995聲學標準水聽器gbt 4130 200

4、0聲學水聽器低頻校準方法 gbt 16165-1996水聽器相位一致性測量方法 gbt 18314全球定位系統(gps)測量規范3術語和定義gbt 3947-1996確立的以及下列術語和定義適用于本標準。31海洋噪聲sea noise 由于自然原因，如波浪、湍流、熱擾動等在海洋中引起的噪聲。 注：除了生物噪聲、地震噪聲、雨噪聲、人為噪聲等以外的噪聲稱為海洋噪聲，前者則稱為海洋環境噪聲(ambientnoise of the sea)。32水聽器hydrophone 用于接收水聲信號的聲電換能器。 注：由于工作原理、特性及構造等不同有不同類型的水聽器。如按工作原理分類，有壓電水聽器、電磁式水聽器

5、、光纖水聽器、微機電水聽器等。33測量水昕器measuring hydrophone用作水聲測量的二級標準水聽器。測量水聽器通常用標準水聽器或標準發射器比較方法進行 校準。1gbt 5265-200934水下噪聲頻帶聲壓級underwaternoise band sound pressure level一定頻帶內的水下噪聲的聲壓級，單位為分貝(db)。頻帶寬度和基準聲壓應指明。噪聲頻帶聲壓 級可用式(1)計算：l一20lg聲p。式中： l噪聲頻帶聲壓級，單位為分貝(db)； pr測得的一定帶寬噪聲聲壓，單位為帕(pa)；po基準聲壓，單位為帕(pa)，通常取po一1 p-pa。35水下噪聲聲壓

6、譜密度級underwaternoise pressure spectrumdensitylevel水下噪聲信號在某一頻率的聲壓譜密度與基準聲壓譜密度之比的以10為底的對數乘以20。單位 為分貝(db)。噪聲聲壓譜級可用式(2)計算：lal一10 lgaf(2)式中：l。水下噪聲聲壓譜(密度)級，單位為分貝(db)，基準值為1 p-pa百i； l測得的中心頻率為，的頻帶聲壓級，單位為分貝(db)，基準值為1 p-pa；，相對于1 hz的帶寬。注：l。與水聲中的噪聲(功率)譜級等價。36干擾噪聲interference noise 測量時由于各種原因所產生的，對測量造成影響的干擾。 注：干擾噪聲主

7、要來源于測量水聽器及儀器系統所具有的電噪聲、接地屏蔽不良引起的電感應干擾、水聽器接收系統在水中受到水流激勵和各種牽動從而引起結構振動、電纜抖動等水動力作用引起的系統自噪聲。37水聽器等效噪聲聲壓譜級hydrophone equivalent noise pressure spectrum level水聽器的等效噪聲聲壓譜與其基準值之比的以10為底的對數并乘以20。單位為分貝(db)，基準 值為1 ppa川五。注：水聽器的等效噪聲是平行于水聽器主軸傳播的平面正弦行波，使水聽器產生的開路電壓等于帶寬1 hz的噪聲 電壓時所具有的聲壓。水聽器等效噪聲聲壓譜級的測量方法參照gbt 4128-1995。

8、38wenz噪聲譜級低限the lowest limit of wenz noise pressure spectrum level wenz譜級圖中給出的測量得到的海洋噪聲最低界限譜級。 注：wem譜級圈是深梅噪聲測量的總結，已被廣泛采用。4測量的量 水下噪聲測量的參數包括：a)噪聲頻帶聲壓級l“b)噪聲聲壓譜(密度)級k。注：根據需要，還可以要求測量和存儲噪聲聲壓的瞬時值，檢測噪聲的各種類型如脈沖性噪聲、非平穩態噪聲等。2gbt 5265-20095測量設備51概論 測量設備應能獲得本標準所規定的測量的量。保存原始數據樣本，以供實驗室重放，作進一步分析時使用。基本測量設備一般應包括以下幾部

9、分： a)測聲換能器系統； b)測量濾波放大系統； c)數據記錄存儲系統；d)其他系統：包括監聽系統、特殊需要(如相關、統計等)的處理系統。52測聲換能器系統521測聲換能器系統的結構及布置 測聲換能器系統可根據實際情況設計成浮標或者潛標方式(特定情況下也可采用船載方式)，聲系統的結構及布置設計要求如下： a)聲系統結構不應在水下海流中引起共振，不影響聲場及不形成聲屏障效應； b)信號傳送應使用柔軟、纖細的電纜； c)水聽器的固定要有防振措施，亦可加導流罩。522鍘水聽器 測量水聽器要保證高靈敏度和低噪聲以滿足測量要求。具體技術要求如下： a)在測量頻率范圍內，水聽器靈敏度應大于一170 db

10、，不均勻性應小于士2 db； b)等效噪聲聲壓譜級：小于wenz噪聲譜低限； c)水平指向性：其指向性圖與理想的全指向性圖的偏差應小于士15 db； d)垂直指向性：一3 db波束寬度應大于60。ie)其他電聲性能應符合gbt 4128-1995的有關規定；f)如果測量采用水聽器陣，則各通道陣元相位不一致性不超過2。53測量濾波放大系統 測量放大系統可以用濾波器、放大器等。對濾波器和放大器的具體要求如下： a)在測量頻率范圍：通帶內頻響起伏為o5 db； b)在測量頻率范圍：阻帶內最小衰減為60 db； c)在測量頻率范圍：放大器幅頻不均勻性應小于-t-02 db。54數據記錄存儲系統 根據噪

11、聲測量要求，可以使用各種型號的數字采集記錄設備(如有特殊需要，也可根據實際情況使用模擬記錄設備，如聲級計等)。數據記錄過程中根據不同測量要求，在20 hz20 khz頻帶內可以分段記錄；數據采樣率應為最高分析頻率的2倍以上，數據采集記錄精度保證12 bit以上；數據記錄長度 可按實際要求確定，一般不少于2 min。6測量環境61聲學環境 聲學測量環境要求如下： a)在海上使用調查船或其他船只進行水下噪聲測量時，不論是使用浮標式還是潛標式布放測聲換能系統，測聲換能器系統和調查船之問的有效距離應不小于50 m。在開闊海域測量并使用 固定式布放時，聲換能系統離岸邊的距離應不小于1 km。應盡量避免布

12、放在海底凹坑、礁石 之上或其附近處。如在港口、海灣測量，并有特殊要求時，測聲換能器系統的布放應根據需要 確定。3gbt 5265-2009 b)如使用船載方式進行測量，在噪聲測量期間不能啟動主機和輔機，禁止船上進行能產生撞擊聲傳入水中的人為活動。c)根據測量的目的和要求選擇待測的實際現場環境，對現場的環境狀況須作詳細描述和記錄。62降低干擾噪聲 降低干擾噪聲要求如下： a)要盡量避開測量點附近可能存在的各種干擾噪聲源；b)所使用的測量水聽器及測量儀器電噪聲盡可能低，其等效噪聲聲壓譜級應小于wenz譜級 低限。7測量步驟71設備校準 對所有測量設備進行校準。711測量水昕器校準校準測量水聽器(陣

13、)靈敏度、相位一致性等。校準標準按照gbt 4128-1995、gbt 4130一2000、gbt 32231994、gbt 161651996進行。712放大及采集設備校準 采用標準信號源對濾波器、放大器、采集器等進行校準，保證放大設備的幅頻和相頻特性符合測量要求。713定位系統設備校準對gps等設備進行校準，校準標準按照gbt 16165-1996和gbt 18314進行，保證系統定位精 度符合測量要求。72系統聯調 整個測量系統要進行聯調，檢查各部分工作是否正常。73系統校準 校準測量設備帶來的系統誤差。74測量應注意的問題 測量應注意問題如下： a)在進行測量之前，首先確認測量環境、各

14、項要求均應符合第6章規定； b)防止測量系統過載； c)測量期間，測量設備的供電設施應不干擾測量的進行(例如采用電池供電方式)； d)測量過程中，應進行監聽(現場監聽或錄聲重放監聽)。75水下噪聲測量7。51水下噪聲測量方式 水下噪聲測量方式分為漂浮式布放、坐底式布放以及特殊情況下的船載布放方式。752測量一般步驟 水下噪聲測量一般步驟如下： a)測量船到達就位點，按照規定位置布放測聲換能器系統(浮標、潛標或船載)； b)按試驗要求接收記錄水下噪聲數據，同步監聽噪聲信號，測量數據存儲到數字記錄設備中；同時記錄相應的水聽器靈敏度、放大器放大倍數、水聽器陣列的位置等測量系統相關信息；c)在觀測噪聲

15、的同時，還應對為噪聲測量目的所要求的氣象學、海洋學、水聲學的若干環境參數 進行測量，如測聲換能器gps位置、水文情況、波浪、風速、聲速等進行測量，測量的方法以及 測量設備均符合有關規定；d) 由于水下噪聲晝夜和季節性變化，應對同一地點進行多次測量。測量次數根據需要確定，每4gbt 5265-2009 次測量記錄長度不少于2 rain。8數據處理81數據處理方法 截取有效接收信號，根據測量系統特性對實測數據進行修正，然后進行頻譜分析(如fft)，按34、35中式(1)、式(2)計算要求頻帶的噪聲聲壓級或聲壓譜級，并按附錄a進行修正。利用數據結果也可 以進行其他需要量(如統計參數、相干函數、噪聲場

16、空間指向性等)的計算和求取。當考慮測量系統特性 如接收系統放大倍數、水聽器靈敏度的影響，計算公式見附錄b。注：本標準在計算噪聲聲壓級和聲壓譜級時，可采用matlah編程中功率譜密度估計的子程序命令pwelch。82測量不確定度分析 測量不確定度分析具體方法參見附錄d，分析過程中聲場起伏、測量儀器及設備誤差是主要不確定因素。9測量記錄91測量現場環境描述 記錄的現場環境內容包括：a)海區位置(經緯度、地名)、測量現場氣象形勢； b)聲學系統布放方式描述、結構略圖； c)測量方式(同船、岸邊試驗站、離岸距離)； d)測量方法(有線遙測、無線遙測、自記式測量)；e)通過監聽，詳細記錄水下噪聲的形式及

17、主觀感受。對聽出來的噪聲特征(如近于純音的線譜分 量、有節奏的諧波分量等)，盡可能使之與環境現狀詳細地同步記錄下來。應特別注意對噪聲 有異常情況的記述。92測量設備記錄 記錄的測量設備內容包括： a)測量使用的儀器，包括名稱、型號、廠家和序號； b)濾波放大器性能；c)儀器系統的頻率響應； d)測量水聽器的靈敏度、頻響、水平及垂直指向性、等效噪聲壓譜級、校準日期、準確度級別等； e)儀器系統校準方法及日期。93聲學數據記錄 記錄的聲學數據內容包括： a)噪聲頻帶聲壓級l州b)噪聲聲壓譜級l。； c)干擾噪聲修正值k； d)噪聲聲壓譜級圖表；e)對噪聲瞬時值存儲數據給以識別標志，說明測量條件及校

18、正參數和曲線。94環境參數數據記錄 記錄的環境參數數據內容包括： a)風速(ms)、海況(級)； b)海流流向、流速(kn)； c)水深(m)、海水溫度剖面； d)海浪(波形、波向、波高)；5gbt 5265-2009e)海底底質；f)降雨記錄(中雨、中陣雨、大雨、大陣雨、冰雹)；g) 測量站位附近出現航船和其他水中物體時的記述。注；根據噪聲測量的目的要求，選擇記錄上列參數中的若干項，可參考附錄c。10報告內容 報告內容包括：a)測量的日期、時間、地點；b)測量噪聲的l、l，和測量時相應的環境條件、參數以及有關說明 c)測量水聽器和系統結構以及性能簡述； d)對測量結果進行分析和討論。gbt

19、5265-2009附錄a (資料性附錄) 背景干擾噪聲消除方法為了減小背景干擾噪聲對測量的影響，應對測得的結果按下式進行修正，具體修正公式如式(a1) 所示：lpll一k(a1)式中：l修正后的頻帶聲壓級，單位為分貝(db)，基準值為1 p-pa；l。實測頻帶聲壓級，單位為分貝(db)，基準值為l p-pa； k修正值，單位為分貝(db)。 背景干擾噪聲及修正值見表a1，表中l由式(a2)給出：l=l璣一l。(a2) 式中：l。測量系統干擾噪聲等效聲壓級，單位為分貝(db)，基準值為1 ppa。表a1干擾噪聲修正值表lob kdblo ogbt 5265-2009附錄b (資料性附錄) 水下噪

20、聲頻帶聲壓級計算公式頻帶聲壓級l(f)按式(b1)計算：t rl(i)一20 lg(亓lji)一mm?！?b1)u 0式中：f頻帶序號； l(f)頻帶聲壓級，單位為分貝(db)，基準值為1 tlpa；u。第i個頻帶對應的接收噪聲信號電壓有效值數據，單位為伏特(v)； uo基準電壓數據，1 v；m第i個頻帶對應的水聽器靈敏度級，單位為分貝(db)，基準值為1 v*pa；m。第i個頻帶對應的接收系統放大倍數，單位為分貝(db)。gbt 5265-2009附錄c (資料性附錄) 測量環境參數記錄表格c1 海洋環境參數記錄表格 海洋環境參數記錄表格見表c1。表c1 海洋環境參數記錄表格海區觀測時間調查

21、船緯度經度水深時間 風速 風向 海洋流速 海況 波高 航船記錄 降雨記錄記錄 校對c2海水聲速觀測記錄表格 海水聲速觀測記錄表格見表c2。表c2海水聲速觀測記錄表格海區緯度經度水深調查船 海況天氣測試日期 船只漂移備注儀器型號聲速計算公式序號記錄文件名 緯度 經度 入水時間 出水時間 聲速采樣間隔記錄 校對gbt 5265-2009附錄d (資料性附錄) 環境噪聲測量不確定度分析d1不確定度分類 測量過程中的隨機效應及系統效應均會導致測量不確定度，數據處理中的近似也會導致不確定度。廣義而言測量不確定度是對測量結果正確性的可疑程度，也是表征被測量值的分散性，并與測量結果相 聯系的參數。不確定度可

22、分為a、b兩類標準不確定度。a、b分類是評定不確定度的方法不同，只是便于理解和 討論，并不意味著兩類分量之間存在本質上的區別。它們都基于概率分布，并都用方差或標準差定量表 示。表征a類標準不確定度分類的估計方差“2，是由一系列重復觀測值計算得到的，即為統計方差估 計值，。標準不確定度“為“2的正平方根值，故“一s。b類標準不確定度分量的方差估計值“2，則是 根據有關信息來評定的，即通過一個假定的概率密度函數得到的，此函數基于事件發生的可信程度，即 主觀概率或先驗概率。d2 a類標準不確定度a)算術平均值 在重復性條件或復現性條件下得到n個測量數據z。，變量z的期望值的最佳估計是n次獨立測試結果的算術平均值i(j又稱為樣本平均值)。算術平均值計算公式見式(d1)：；一土費。n_式中： z算術平均值； n統計的測量數據個數；zt第i個統計的數據值(聲壓測量、背景噪聲測量等)。 b)標準差 標準差s表征了z。在z上下的分散性。標準差計算公式見式(d2)式中：r算術平均值；n統計的測量數據個數；墨第i個統計的數據值(聲壓測量、背景干擾噪聲測量等)。 c)測量不確定度 通常以獨立觀測序列的算術平均值作為