聲學 水聽器校準 第2部分:低頻聲壓場校準步驟-編制說明_第1頁
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文檔簡介

一、工作簡況

1、任務來源(含標準的必要性)

水聽器用于將水下聲信號轉換成電信號,包括參考水聽器(國內稱“標準水聽器”)

和測量水聽器。標準水聽器通常作為水聲標準器,用于校準測量水聽器,實現水聲聲壓的

量值傳遞。測量水聽器是聲納裝備、水聲噪聲測量系統、海洋聲學儀器等水下聲學測量設

備的核心器件。為保證它們測量結果的準確性和可靠性,需要在使用前對標準水聽器和測

量水聽器進行校準。

2015年,為使水聽器校準國際標準適應技術發展的需要,國際電工委員會(IEC)啟

動了IEC60565:2006國際標準的修訂工作,將該國際標準進行拆分,分成自由場校準和聲

壓場校準兩部分國際標準,其中,第一部分為IEC60565-1《水聲—水聽器—水聽器校準,

第1部分:自由場水聽器校準步驟》(Underwateracoustics–Hydrophones–Calibrationof

hydrophones,Part1:Proceduresforfree-fieldcalibrationofhydrophones),由英國國家物理實

驗室的StephenRobinson擔任項目負責人(ProjectorLeader),該部分標準于2020年由IEC

出版;第二部分為IEC60565-2:2019《水聲—水聽器—水聽器校準,第2部分:低頻聲壓

場校準步驟》(Underwateracoustics–Hydrophones–Calibrationofhydrophones,Part2:

Proceduresforlowfrequencypressurecalibration),由杭州應用聲學研究所的陳毅擔任項目

負責人,該部分標準于2019年由IEC出版。

本文件是對GB/T4130—2017《聲學低頻水聽器校準方法》國家標準的修訂,它等

同采用IEC60565-2:2019國際標準,文件名稱為GB/TXXXX—XXXX《聲學水聽器校

準第2部分:低頻聲壓場校準步驟》。該文件主要是在0.01Hz至幾千赫茲頻率范圍內建

立水聽器在低頻聲壓場中的校準步驟,解決水聽器的低頻靈敏度校準問題。為了保證校準

的準確性,被校水聽器應該是聲“剛性”水聽器,其尺寸與聲波長相比顯得較小,并且在

校準時對振動不敏感。

同時,本文件將與GB/T3223—94國家標準的修訂文件GB/TXXXX—XXXX《聲學

水聽器校準第1部分:自由場水聽器校準步驟》(該文件等同采用IEC60565-1:2020國

際標準)相配套,形成我國的水聽器校準(系列)國家標準,以支撐我國的水聽器靈敏度

校準,確保我國水聲聲壓量值傳遞的準確一致,保證聲納裝備與海洋聲學儀器等水下聲學

測量設備測量結果的準確性和可靠性,有利于我國的國防建設、海洋儀器設備和海洋資源

開發。

為此,中國船舶集團有限公司第七一五研究所聯合國內相關單位組建了GB/TXXXX

—XXXX《聲學水聽器校準第2部分:低頻聲壓場校準步驟》國家標準編制組,開展

該文件的編制工作。

本文件由中國科學院提出,全國聲學標準化技術委員會(SAC/TC17)歸口,被列入

國家標準化管理委員會2022年12月13日下達的第三批推薦性國家標準制修訂計劃(國

標委發[2022]39號),文件名稱:《聲學水聽器校準第2部分:低頻聲壓場校準步驟》,

計劃號:20221319-T-491)。本文件為等同采用IEC60565-2:2019國際標準,主要起草單

位:中國船舶集團有限公司第七一五研究所、中國科學院聲學研究所、中國測試技術研究

院、中國計量科學研究院、海鷹企業集團有限責任公司和哈爾濱工程大學。

2、主要工作過程

預研階段:

(1)2020年,中國船舶集團有限公司第七一五研究所組織開展了IEC60565-2:2019

國際標準采標的準備工作,采用翻譯法將該國際標準的英文文本翻譯成中文,形成《聲學

水聽器水聽器校準第2部分:低頻聲壓場校準步驟》文件草案,并開展了部分試驗驗

證和測量不確定度評定等工作。

(2)2020年11月,本文件立項申請通過全國聲學標準化技術委員會超聲、水聲分技

術委員會的審查;編制組根據超水聲分會提出的修改意見和建議進一步修改完善文件草案

后,上報全國聲學標準化技術委員會審查。2020年12月,在全國聲學標準化技術委員會

(SAC/TC17)年會上,編制組匯報了本文件編制的背景和主要內容,經與會委員投票表

決后,同意該文件的立項申請。根據會議審查意見,編制組對文件草案和項目建議書進行

了補充和修改,正式提交至國家標準化管理委員會申請立項。

起草階段:

(1)2022年12月,國家標準化管理委員會將本文件列入2022年第三批推薦性國家

標準計劃項目(計劃號:20221319-T-491)。隨后,由中國船舶集團有限公司第七一五研究

所牽頭,組織吸納相關研究機構、高校和企業,擴充標準編制工作組,并于2022年12月

召開了工作組網絡視頻啟動會議。會上明確了項目分工、工作計劃進度、主要任務節點等。

由工作組成員對本文件草案進行審閱,并提出修改意見177條。經研究,采納118條,修

改采納31條,不采納28條。并根據修改意見對該文件進行修改,形成文件初稿。

3、主要參加單位和工作組成員及所做工作等

本文件由中國船舶集團有限公司第七一五研究所、中國科學院聲學研究所、中國測試

技術研究院、中國計量科學研究院、海鷹企業集團有限責任公司、哈爾濱工程大學共同起

草,文件主要起草人:陳毅、莫喜平、黃勇軍、孫磊、徐卓華、王敏、費騰、林金虎、賈

廣慧、李鵬、李智、佟昊陽、潘潮、李文靜。

本文件主要起草人及負責內容如下:

(1)中國船舶集團有限公司第七一五研究所陳毅、黃勇軍、徐卓華、費騰、賈廣慧、

佟昊陽、李文靜:負責文件的前言、引言、范圍、規范性引用文件、術語和定義、符號、

校準步驟、電測量、靜水壓激勵法校準、壓電補償法、聲耦合腔互易法、活塞發聲器法、

振動液柱法、靜壓換能器法、附錄A、附錄B等撰寫,組織開展試驗驗證、測量不確定分

析。

(2)中國科學院聲學研究所莫喜平、潘潮、李鵬:參加前言、引言、范圍、規范性

引用文件、術語和定義、符號、校準步驟、電測量、聲耦合腔互易法、振動液柱法、附錄

A、附錄B等撰寫。

(3)中國測試技術研究院孫磊:參加范圍、規范性引用文件、術語和定義、符號、

校準步驟、電測量、壓電補償法、附錄B等撰寫。

(4)中國計量科學研究院王敏:參加范圍、規范性引用文件、術語和定義、符號、

校準步驟、電測量、靜水壓激勵法校準、聲耦合腔互易法、附錄A、附錄B等撰寫。

(5)海鷹企業集團有限責任公司林金虎:參加范圍、規范性引用文件、術語和定義、

符號、校準步驟、電測量、振動液柱法、附錄B等撰寫。

(6)哈爾濱工程大學李智:參加范圍、規范性引用文件、術語和定義、符號、校準

步驟、電測量、振動液柱法、附錄B等撰寫。

二、國家標準編制原則和確定國家標準主要內容的論據

本文件的結構、文字表述、條文編排及文件引用等遵循GB/T1.2—2020《標準化工

作導則第1部分:標準的結構和編寫》。

本文件主要內容:本文件規定了0.01Hz至幾千赫茲頻率范圍內水聽器的低頻聲壓場

校準方法(包括:靜水壓激勵法、壓電補償法、活塞發聲器法、振動液柱法、靜壓換能器

法、聲耦合腔互易法)的校準原理、校準步驟和測量不確定度,校準的頻率范圍取決于所

使用的校準方法。因此,校準方法的選擇取決于所使用的校準原理、聲場和頻率的限制。

為了保證校準的準確性,被校水聽器應該是聲“剛性”水聽器,其尺寸與聲波長相比顯得

較小,并且在校準時對振動不敏感。

確定本文件主要內容的論據:水聽器是水下聲學探測的關鍵核心部件,在聲吶裝備、

海洋聲學儀器等領域有廣泛的應用。水聽器的低頻靈敏度校準是這些設備研制、生產和應

用時必須解決的問題。本文件是對GB/T4130—2017國家標準的修訂和對IEC

60565-2:2019國際標準的直接采標,其中,靜水壓激勵法、壓電補償法、活塞發聲器法、

振動液柱法、聲耦合腔互易法已經在國際標準和國家標準中得到應用,靜壓換能器法在國

際標準中得到應用并已成為俄羅斯水聲國家基準,上述方法在成熟度、精確度、可操作性

等方面都已達到本文件預期要求,適宜作為本文件主要內容。

三、主要試驗(或驗證)的分析、綜述報告,技術經濟論證,預期的經濟效果

本文件系等同采用IEC60565-2:2019國際標準,相關校準方法均已經得到國際公認。

這些方法中,靜水壓激勵法、壓電補償法、振動液柱法和聲耦合腔互易法都是我國現行有

效的校準方法;靜水壓激勵法、靜壓換能器法和聲耦合腔互易法等是俄羅斯現行有效的校

準方法;活塞發聲器法、聲耦合腔互易法等是英國現行有效的校準方法。這些方法的有效

性和可靠性均已得到確認。

本文件的制定,將有利于規范化我國目前低頻水聽器的靈敏度校準,有利于進一步規

范水聲行業發展,為聲納裝備和海洋聲學儀器的研制、發展和使用提供技術支撐,具有良

好的經濟效益。

四、采用國際標準和國外先進標準的程度,以及與國際、國外同類標準水平的對比情況,

或與測試的國外樣品、樣機的有關數據對比情況。

國際上,IEC有水聽器校準的系列化國際標準IEC60565,包括:IEC60565-1:2020《水

聲—水聽器—水聽器校準,第1部分:自由場水聽器校準步驟》、IEC60565-2:2019《水聲

—水聽器—水聽器校準,第2部分:低頻聲壓場校準步驟》。其中,IEC60565-2的適用頻

率范圍是0.01Hz至幾千赫茲,IEC60565-1的適用頻率范圍是200Hz至1MHz,高于1MHz頻

率的水聽器校準采用IEC62127-2國際標準。

本文件等同采用IEC60565-2:2019《水聲—水聽器—水聽器校準,第2部分:低頻聲壓

場校準步驟》國際標準。與以前版本相比,本文件包括以下顯著的技術變化:

a)在第8章:壓電補償法校準中增加比較校準方法;

b)在第11章:振動液柱法校準中增加比較校準方法;

c)增加第12章:靜壓換能器法校準;

d)刪除附錄A:振動液柱法校準激勵系統的等效電路;

e)將9.6節、9.7節和9.8節移至新的附錄A:先進聲耦合腔校準方法。

國內在低頻水聽器校準方面有一個國家標準GB/T4130-2017《聲學水聽器低頻校準

方法》,本文件是對IEC60565-2國際標準的采標,同時也是對GB/T4130國家標準的修訂。

與GB/T4130—2017《聲學水聽器低頻校準方法》相比,本文件包括一下顯著的技術變

化:

a)增加第5章:校準步驟;

b)增加第6章:電測量;

c)在第7章:靜水壓激勵法校準中增加比較校準方法;

d)在第8章:壓電補償法校準中增加比較校準方法;

e)增加第10章:活塞發聲器法校準;

f)增加第12章:靜壓換能器法校準;

g)刪除附錄A:水聽器電壓耦合損失的測定

h)將附錄B:等效高度的確定并入第7章;

i)將附錄C:壓電補償換能器特征常數Kc的測量方法并入第8章;

j)刪除附錄D:不同溫度和靜水壓力下幾種液體的密度和聲速值;

k)將附錄E:耦合腔體積的確定并入新的附錄A:聲耦合腔先進測量方法。

本文件修訂完成后,將與GB/T3223-94《聲學水聲換能器自由場校準方法》的修訂

文件(IEC60565-1采標文件)配套,形成系列化的水聽器校準國家標準,與IEC系列化國

際標準IEC60565形成對照關系。

五、與有關的現行法律、法規和強制性國家標準的關系

本文件符合國家現行法律、法規、規章和強制性國家標準的要求,未與其他相關標準

規范相沖突。本文件有助于相關法律、法規、規章和強制性國家標準的實施。

本文件是對GB/T4130—2017《聲學低頻水聽器校準方法》國家標準的修訂,與之

相關的標準和法規有:GB/T3223—1994《聲學水聲換能器自由場校準方法》、GB/T7965

—2002《聲學水聲換能器測量》、JJG185—1997《500Hz~1MHz測量水聽器檢定規程》、

JJG340—1999《1Hz~1000Hz測量水聽器檢定規程》、JJG1017—2007《1kHz~1MHz標準

水聽器檢定規程》、JJG1018—2007《1Hz~2kHz標準水聽器檢定規程》。

其中,GB/T3223—1994、GB/T7965—2002、JJG185—1997、JJG340—1999、JJG1017

—2007主要適用的是自由場測量條件,而本文件適用的是聲壓場測量條件。JJG1018—

2007適用的是聲壓場測量條件,但它的檢定方法有限,主要是壓電補償法和振動液柱法,

本文件采用的校準方法更多,包括:靜水壓激勵法、壓電補償法、活塞發聲器法、振動液

柱法、靜壓換能器法和聲耦合腔互易法。

六、重大分歧意見的處理經過和依據

本文件在制定過程中未出現重大分歧意見。

七、作為強制性國家標準或推薦性國家標準的建議

本文件為首次制定,規定了0.01Hz至幾千赫茲頻率范圍內水聽器在低頻聲壓場中校

準的方法,不涉及強制性標準有關的內容,建議作為推薦性標準發布,實施日期為發布后

6個月。

八、貫徹國家標準的要求和措施建議

本文件為推薦性國家標準,建議標準發布實施后,標委會及行業機構開展宣貫活動,

并利用行業會議等宣傳載體,積極宣傳貫徹本部分標準。

九、廢止現行有關標準的建議

本文件為首次制定,發布后可廢止GB/T4130-2017。

十、其他應予說明的事項

標準編制工作組

2023年07月

一、工作簡況

1、任務來源(含標準的必要性)

水聽器用于將水下聲信號轉換成電信號,包括參考水聽器(國內稱“標準水聽器”)

和測量水聽器。標準水聽器通常作為水聲標準器,用于校準測量水聽器,實現水聲聲壓的

量值傳遞。測量水聽器是聲納裝備、水聲噪聲測量系統、海洋聲學儀器等水下聲學測量設

備的核心器件。為保證它們測量結果的準確性和可靠性,需要在使用前對標準水聽器和測

量水聽器進行校準。

2015年,為使水聽器校準國際標準適應技術發展的需要,國際電工委員會(IEC)啟

動了IEC60565:2006國際標準的修訂工作,將該國際標準進行拆分,分成自由場校準和聲

壓場校準兩部分國際標準,其中,第一部分為IEC60565-1《水聲—水聽器—水聽器校準,

第1部分:自由場水聽器校準步驟》(Underwateracoustics–Hydrophones–Calibrationof

hydrophones,Part1:Proceduresforfree-fieldcalibrationofhydrophones),由英國國家物理實

驗室的StephenRobinson擔任項目負責人(ProjectorLeader),該部分標準于2020年由IEC

出版;第二部分為IEC60565-2:2019《水聲—水聽器—水聽器校準,第2部分:低頻聲壓

場校準步驟》(Underwateracoustics–Hydrophones–Calibrationofhydrophones,Part2:

Proceduresforlowfrequencypressurecalibration),由杭州應用聲學研究所的陳毅擔任項目

負責人,該部分標準于2019年由IEC出版。

本文件是對GB/T4130—2017《聲學低頻水聽器校準方法》國家標準的修訂,它等

同采用IEC60565-2:2019國際標準,文件名稱為GB/TXXXX—XXXX《聲學水聽器校

準第2部分:低頻聲壓場校準步驟》。該文件主要是在0.01Hz至幾千赫茲頻率范圍內建

立水聽器在低頻聲壓場中的校準步驟,解決水聽器的低頻靈敏度校準問題。為了保證校準

的準確性,被校水聽器應該是聲“剛性”水聽器,其尺寸與聲波長相比顯得較小,并且在

校準時對振動不敏感。

同時,本文件將與GB/T3223—94國家標準的修訂文件GB/TXXXX—XXXX《聲學

水聽器校準第1部分:自由場水聽器校準步驟》(該文件等同采用IEC60565-1:2020國

際標準)相配套,形成我國的水聽器校準(系列)國家標準,以支撐我國的水聽器靈敏度

校準,確保我國水聲聲壓量值傳遞的準確一致,保證聲納裝備與海洋聲學儀器等水下聲學

測量設備測量結果的準確性和可靠性,有利于我國的國防建設、海洋儀器設備和海洋資源

開發。

為此,中國船舶集團有限公司第七一五研究所聯合國內相關單位組建了GB/TXXXX

—XXXX《聲學水聽器校準第2部分:低頻聲壓場校準步驟》國家標準編制組,開展

該文件的編制工作。

本文件由中國科學院提出,全國聲學標準化技術委員會(SAC/TC17)歸口,被列入

國家標準化管理委員會2022年12月13日下達的第三批推薦性國家標準制修訂計劃(國

標委發[2022]39號),文件名稱:《聲學水聽器校準第2部分:低頻聲壓場校準步驟》,

計劃號:20221319-T-491)。本文件為等同采用IEC60565-2:2019國際標準,主要起草單

位:中國船舶集團有限公司第七一五研究所、中國科學院聲學研究所、中國測試技術研究

院、中國計量科學研究院、海鷹企業集團有限責任公司和哈爾濱工程大學。

2、主要工作過程

預研階段:

(1)2020年,中國船舶集團有限公司第七一五研究所組織開展了IEC60565-2:2019

國際標準采標的準備工作,采用翻譯法將該國際標準的英文文本翻譯成中文,形成《聲學

水聽器水聽器校準第2部分:低頻聲壓場校準步驟》文件草案,并開展了部分試驗驗

證和測量不確定度評定等工作。

(2)2020年11月,本文件立項申請通過全國聲學標準化技術委員會超聲、水聲分技

術委員會的審查;編制組根據超水聲分會提出的修改意見和建議進一步修改完善文件草案

后,上報全國聲學標準化技術委員會審查。2020年12月,在全國聲學標準化技術委員會

(SAC/TC17)年會上,編制組匯報了本文件編制的背景和主要內容,經與會委員投票表

決后,同意該文件的立項申請。根據會議審查意見,編制組對文件草案和項目建議書進行

了補充和修改,正式提交至國家標準化管理委員會申請立項。

起草階段:

(1)2022年12月,國家標準化管理委員會將本文件列入2022年第三批推薦性國家

標準計劃項目(計劃號:20221319-T-491)。隨后,由中國船舶集團有限公司第七一五研究

所牽頭,組織吸納相關研究機構、高校和企業,擴充標準編制工作組,并于2022年12月

召開了工作組網絡視頻啟動會議。會上明確了項目分工、工作計劃進度、主要任務節點等。

由工作組成員對本文件草案進行審閱,并提出修改意見177條。經研究,采納118條,修

改采納31條,不采納28條。并根據修改意見對該文件進行修改,形成文件初稿。

3、主要參加單位和工作組成員及所做工作等

本文件由中國船舶集團有限公司第七一五研究所、中國科學院聲學研究所、中國測試

技術研究院、中國計量科學研究院、海鷹企業集團有限責任公司、哈爾濱工程大學共同起

草,文件主要起草人:陳毅、莫喜平、黃勇軍、孫磊、徐卓華、王敏、費騰、林金虎、賈

廣慧、李鵬、李智、佟昊陽、潘潮、李文靜。

本文件主要起草人及負責內容如下:

(1)中國船舶集團有限公司第七一五研究所陳毅、黃勇軍、徐卓華、費騰、賈廣慧、

佟昊陽、李文靜:負責文件的前言、引言、范圍、規范性引用文件、術語和定義、符號、

校準步驟、電測量、靜水壓激勵法校準、壓電補償法、聲耦合腔互易法、活塞發聲器法、

振動液柱法、靜壓換能器法、附錄A、附錄B等撰寫,組織開展試驗驗證、測量不確定分

析。

(2)中國科學院聲學研究所莫喜平、潘潮、李鵬:參加前言、引言、范圍、規范性

引用文件、術語和定義、符號、校準步驟、電測量、聲耦合腔互易法、振動液柱法、附錄

A、附錄B等撰寫。

(3)中國測試技術研究院孫磊:參加范圍、規范性引用文件、術語和定義、符號、

校準步驟、電測量、壓電補償法、附錄B等撰寫。

(4)中國計量科學研究院王敏:參加范圍、規范性引用文件、術語和定義、符號、

校準步驟、電測量、靜水壓激勵法校準、聲耦合腔互易法、附錄A、附錄B等撰寫。

(5)海鷹企業集團有限責任公司林金虎:參加范圍、規范性引用文件、術語和定義、

符號、校準步驟、電測量、振動液柱法、附錄B等撰寫。

(6)哈爾濱工程大學李智:參加范圍、規范性引用文件、術語和定義、符號、校準

步驟、電測量、振動液柱法、附錄

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