JJF 2144-2024 水聲材料聲學(xué)性能參數(shù)(駐波管法)校準(zhǔn)規(guī)范

中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF2144—2024水聲材料聲學(xué)性能參數(shù)(駐波管法)校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforAcousticPerformanceParametersofUnderwaterAcousticMaterials(StandingWaveTubeMethod)2024-09-18發(fā)布2025-03-18實(shí)施國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局發(fā)布JJF2144—2024水聲材料聲學(xué)性能參數(shù)(駐波管法)校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforAcousticPerformanceParametersofUnderwaterAcoustic→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→Materials(StandingWaveTubeMethod)歸口單位:全國(guó)聲學(xué)計(jì)量技術(shù)委員會(huì)主要起草單位:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所參加起草單位:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七○二研究所中國(guó)船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院本規(guī)范委托全國(guó)聲學(xué)計(jì)量技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)解釋JJF2144—2024本規(guī)范主要起草人:李水(中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所)易燕(中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所)趙涵(中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所)參加起草人:呂世金(中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七○二研究所)閆孝偉(中國(guó)船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院)JJF2144—2024Ⅰ引言 1范圍 (1)2引用文件 (1)3術(shù)語(yǔ)和計(jì)量單位 (1)3.1水聲材料 (1)3.2駐波管 (1)3.3傳遞函數(shù) (2)3.4聲壓反射系數(shù) (2)4概述 (2)5計(jì)量特性 (3)5.1聲源穩(wěn)定性 (3)5.2聲壓反射系數(shù)測(cè)量偏差 (3)6校準(zhǔn)條件 (3)6.1環(huán)境條件 (3)6.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備 (3)7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法 (4)7.1校準(zhǔn)項(xiàng)目 (4)7.2校準(zhǔn)方法 (4)8校準(zhǔn)結(jié)果的表達(dá) (5)8.1校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理 (5)8.2校準(zhǔn)證書 (6)8.3校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評(píng)定 (6)9復(fù)校時(shí)間間隔 (6)附錄A校準(zhǔn)證書的內(nèi)容 (7)附錄B測(cè)量不確定度的評(píng)定示例 (9)附錄C參考樣品性能參數(shù)標(biāo)稱值 (20)JJF2144—2024Ⅱ本規(guī)范依據(jù)JJF1071—2010《國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》編寫。本規(guī)范為首次發(fā)布。JJF2144—20241水聲材料聲學(xué)性能參數(shù)(駐波管法)校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于測(cè)量頻率范圍為100Hz~4kHz的水聲材料樣品聲壓反射系數(shù)的駐波管法校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:JJG449—2014倍頻程和分?jǐn)?shù)倍頻程濾波器檢定規(guī)程JJF1001—2011通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義JJF1034—2020聲學(xué)計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義JJF1059.1—2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示JJF1446—2014阻抗管校準(zhǔn)規(guī)范(傳遞函數(shù)法)GB/T3102.7—1993聲學(xué)的量和單位GB/T3947—1996聲學(xué)名詞術(shù)語(yǔ)GB/T14369—2011聲學(xué)水聲材料樣品插入損失、回聲降低和吸聲系數(shù)的測(cè)量方法GB/T32523—2016聲學(xué)水聲材料樣品聲壓反射系數(shù)、聲壓透射系數(shù)和吸聲系數(shù)的測(cè)量行波管法凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術(shù)語(yǔ)和計(jì)量單位JJF1001、JJF1034、JJF1059.1、JJF1446、JJG449、GB/T3102.7、GB/T3947、GB/T14369、GB/T32523界定的及以下術(shù)語(yǔ)和定義適用于本規(guī)范。本規(guī)范采用GB3102.7規(guī)定的量和單位。3.1水聲材料underwateracousticmaterial在水聲工程中,具有特定聲學(xué)性能的材料。[GB/T32523—2016,3.1]3.2駐波管standingwavetube在其中產(chǎn)生和傳播駐波,用于測(cè)量水聲材料和構(gòu)件樣品聲學(xué)性能,或校準(zhǔn)水聽器靈敏度的充液波導(dǎo)管。注:1駐波管管體一般采用壁厚不小于管內(nèi)半徑的不銹鋼圓管,底部裝有一只發(fā)射換能器,駐波管管壁上可裝水聽器組。JJF2144—202422管中駐波由波導(dǎo)管內(nèi)同頻聲波相互干涉而形成,駐波幅值和相位沿軸向固定分布,由于聲管長(zhǎng)度限制,并不一定形成嚴(yán)格意義上的波峰和波谷。3.3傳遞函數(shù)transferfunctionH給定頻率和環(huán)境條件下,駐波管中兩只水聽器處的聲波復(fù)聲壓之比。3.4聲壓反射系數(shù)soundpressurereflectioncoefficientR給定頻率和環(huán)境條件下,水媒質(zhì)中平面聲波入射到無限大板狀樣品表面,其反射波聲壓與入射波聲壓之比。[GB/T14369—2011,3.5]注:實(shí)際測(cè)量時(shí),在邊緣效應(yīng)可忽略的情況下,有限尺寸樣品等效為無限大樣品。4概述水聲材料聲學(xué)性能參數(shù)(駐波管法)的測(cè)量原理框圖如圖1所示,系統(tǒng)由駐波管(裝有發(fā)射換能器和水聽器組)和測(cè)量分析系統(tǒng)組成。測(cè)量分析系統(tǒng)包括信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、前置放大器、濾波器、信號(hào)采集器(或數(shù)字示波器)和計(jì)算機(jī)等。計(jì)算機(jī)安裝測(cè)量軟件,通過總線控制數(shù)字儀器,完成信號(hào)采集與處理、測(cè)量結(jié)果保存和打印。采用人工讀數(shù)測(cè)量時(shí),信號(hào)采集器可用數(shù)字示波器替代。駐波管配置有輔助裝置,調(diào)節(jié)駐波管內(nèi)的水溫和靜水壓。駐波管管體一般為垂直放置,位于管體底部的發(fā)射換能器向管中發(fā)射連續(xù)正弦波,被位于駐波管端部的被測(cè)對(duì)象界面反射,和入射波疊加形成穩(wěn)定的平面波聲場(chǎng)。位于駐波管內(nèi)部軸向的水聽器組采集聲壓信號(hào),然后計(jì)算傳遞函數(shù),最后計(jì)算得到被測(cè)對(duì)象的聲壓反射系數(shù)和吸聲系數(shù)。圖1水聲材料聲學(xué)性能參數(shù)(駐波管)測(cè)量原理框圖JJF2144—202435計(jì)量特性5.1聲源穩(wěn)定性工作頻率范圍內(nèi),校準(zhǔn)工作期間管中聲源穩(wěn)定性一般優(yōu)于0.2dB。5.2聲壓反射系數(shù)測(cè)量偏差1)校準(zhǔn)頻率:測(cè)量頻率范圍內(nèi)(含上下限頻率)不少于5個(gè)1/3倍頻程中心頻率;2)聲壓反射系數(shù)測(cè)量值與標(biāo)稱值的偏差不大于測(cè)量不確定度。具體被校測(cè)量系統(tǒng)(駐波管法)的工作頻率范圍、水溫和靜水壓調(diào)節(jié)范圍由用戶給出。注:以上技術(shù)要求不用于合格判定,僅供參考。6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件環(huán)境條件要求如下:1)室溫范圍:10℃~30℃;2)相對(duì)濕度范圍:30%~90%;3)水溫范圍:5℃~35℃;4)靜水壓范圍:常壓~10MPa。6.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備1)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)采用10mm厚不銹鋼樣品,背襯為空氣(加壓時(shí)為氮?dú)?,與水界面的聲壓反射系數(shù)理論上近似為1,作為校準(zhǔn)時(shí)的標(biāo)稱值,標(biāo)稱值的計(jì)算見附錄C。2)水聽器組在工作頻率范圍內(nèi),安裝在駐波管內(nèi)的水聽器組接收靈敏度應(yīng)不低于-211dB(參考值:1V/μPa),幅度一致性應(yīng)優(yōu)于1dB,相位一致性應(yīng)優(yōu)于5°。3)信號(hào)發(fā)生器在工作頻率范圍內(nèi),最大輸出電壓有效值不應(yīng)小于1V,線性度優(yōu)于±2%,頻率示值誤差不應(yīng)超過±0.1%。4)前置放大器在工作頻率范圍內(nèi),輸入阻抗不應(yīng)小于100MΩ,動(dòng)態(tài)范圍不應(yīng)小于60dB,增益誤差不應(yīng)超過±0.1dB。5)濾波器在工作頻率范圍內(nèi),滿足JJG449—2014對(duì)1級(jí)濾波器的要求。6)功率放大器在工作頻率范圍內(nèi),阻抗匹配的條件下,最大輸出功率不應(yīng)小于100W,輸出幅度線性度優(yōu)于±1%,諧波失真度不大于2%。7)信號(hào)采集器信號(hào)采集器的A/D分辨率至少為16位,采樣率應(yīng)不小于駐波管最高工作頻率的JJF2144—2024410倍;測(cè)量系統(tǒng)所含電子儀器、駐波管和輔助設(shè)備應(yīng)外觀完整、無損壞,溫度計(jì)、壓力表和電子儀器在校準(zhǔn)周期內(nèi)檢驗(yàn)合格。7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法7.1校準(zhǔn)項(xiàng)目水聲材料聲學(xué)性能參數(shù)(駐波管法)校準(zhǔn)項(xiàng)目見表1。表1水聲材料聲學(xué)性能參數(shù)(駐波管法)校準(zhǔn)項(xiàng)目一覽表序號(hào)校準(zhǔn)項(xiàng)目計(jì)量特性的條款號(hào)校準(zhǔn)方法的條款號(hào)1聲源穩(wěn)定性5.17.2.32聲壓反射系數(shù)測(cè)量偏差5.27.2.47.2校準(zhǔn)方法7.2.1校準(zhǔn)前準(zhǔn)備1)駐波管內(nèi)應(yīng)充滿蒸餾水,首次注水或換水后應(yīng)穩(wěn)定至少48h,使管壁與水媒質(zhì)充分浸潤(rùn),達(dá)到溫度平衡;2)應(yīng)清除附著在管壁上的和水媒質(zhì)內(nèi)的氣泡;3)如需要,啟動(dòng)溫控裝置調(diào)節(jié)管中水溫,記錄管中水媒質(zhì)的溫度t;4)如需要,啟動(dòng)壓控裝置調(diào)節(jié)管中靜水壓,記錄管中水媒質(zhì)靜水壓p;5)檢查被校測(cè)量系統(tǒng)的儀器和設(shè)備工作是否正常。7.2.2聲場(chǎng)信噪比1)如圖1所示,選取全部水聽器通道檢測(cè)聲場(chǎng)信噪比;2)檢測(cè)的頻率范圍為工作頻率范圍內(nèi)(含上下限頻率)不少于5個(gè)1/3倍頻程中心頻率;3)調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器和功率放大器輸出到適當(dāng)值,調(diào)節(jié)前置放大器增益,避免過載;4)測(cè)量系統(tǒng)開機(jī)至少15min,工作穩(wěn)定后,采集水聽器通道輸出電壓Us;5)關(guān)閉聲源,前置放大器和濾波器的狀態(tài)不變,采集水聽器通道輸出電壓Un;由公式(1)計(jì)算駐波管的信噪比SNR。SNR=20lg(1)7.2.3聲源穩(wěn)定性1)如圖1所示,選取全部水聽器通道測(cè)量聲源穩(wěn)定性;2)檢測(cè)的頻率范圍為工作頻率范圍內(nèi)(含上下限頻率)不少于5個(gè)1/3倍頻程中心頻率;3)調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器和功率放大器輸出到適當(dāng)值,調(diào)節(jié)前置放大器增益,避免過載;4)每隔10min采集一次水聽器通道輸出電壓,連續(xù)檢測(cè)1h,計(jì)算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差sn(Us)與平均值Us之比為聲源的穩(wěn)定性,計(jì)算公式如下:JJF2144—20245Sp=20lg(2)7.2.4聲壓反射系數(shù)測(cè)量偏差1)位于駐波管底部的換能器向管中發(fā)射單頻正弦連續(xù)聲波,間距為l的1號(hào)水聽器和2號(hào)水聽器接收到駐波聲場(chǎng)的聲壓p1和p2;2)用信號(hào)采集器記錄相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)u1(t)和u2(t),經(jīng)離散傅里葉變換(DFT)處理后得到信號(hào)復(fù)頻譜U1(f)和U2(f);然后由公式(3)計(jì)算得到它們的傳遞函數(shù)H(f):(3)3)當(dāng)需要在規(guī)定水溫和水壓下進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí),應(yīng)先后啟動(dòng)溫控和壓控裝置精確控制管內(nèi)靜水壓和校準(zhǔn)溫度點(diǎn),然后再進(jìn)行第1)步;4)按公式(4)和公式(5)計(jì)算某校準(zhǔn)頻率f的復(fù)聲壓反射系數(shù)r和幅值R,即聲壓反射系數(shù);(4)式中:d—1號(hào)水聽器聲中心到絕對(duì)聲學(xué)軟邊界的距離式中:d—1號(hào)水聽器聲中心到絕對(duì)聲學(xué)軟邊界的距離;k—水中波數(shù);l—1號(hào)水聽器與2號(hào)水聽器之間的距離;r—復(fù)聲壓反射系數(shù);R—聲壓反射系數(shù)。5)將測(cè)量得到的聲壓反射系數(shù)幅值和標(biāo)稱值進(jìn)行比較,由公式(6)計(jì)算出測(cè)量偏差,完成對(duì)水聲材料聲學(xué)性能參數(shù)(駐波管法)的校準(zhǔn)?！?00%(6)式中:δ—聲壓反射系數(shù)測(cè)量偏差;R—聲壓反射系數(shù)測(cè)量值;Rs—聲壓反射系數(shù)標(biāo)稱值。8校準(zhǔn)結(jié)果的表達(dá)8.1校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理所有的數(shù)據(jù)應(yīng)先計(jì)算,后修約。所出具的聲壓反射系數(shù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)修約至兩位小數(shù)。1)對(duì)駐波管聲源穩(wěn)定性的校準(zhǔn)結(jié)果修約到0.01dB;2)對(duì)聲壓反射系數(shù)測(cè)量偏差的校準(zhǔn)結(jié)果修約到1%。JJF2144—202468.2校準(zhǔn)證書經(jīng)校準(zhǔn)后,應(yīng)出具水聲材料聲學(xué)性能參數(shù)(駐波管法)校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書應(yīng)包括的信息及推薦的校準(zhǔn)證書的內(nèi)頁(yè)格式參見附錄A。8.3校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評(píng)定水聲材料聲學(xué)性能參數(shù)(駐波管法)校準(zhǔn)結(jié)果的測(cè)量不確定度按JJF1059.1—2012的要求評(píng)定,測(cè)量不確定度評(píng)定的示例參見附錄B。9復(fù)校時(shí)間間隔水聲材料聲學(xué)性能參數(shù)(駐波管法)的復(fù)校時(shí)間間隔建議為1年。由于復(fù)校時(shí)間間隔的長(zhǎng)短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的,因此被校測(cè)量系統(tǒng)的單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時(shí)間間隔。JJF2144—20247附錄A校準(zhǔn)證書的內(nèi)容A.1校準(zhǔn)證書至少應(yīng)包括以下信息:a)標(biāo)題,如“校準(zhǔn)證書”;b)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的名稱和地址;c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)(如果不在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn));d)證書的唯一性標(biāo)識(shí)(如編號(hào)),每頁(yè)及總頁(yè)數(shù)的標(biāo)識(shí);e)客戶的名稱和地址;f)被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí);g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期;h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí),應(yīng)對(duì)被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說明;i)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí),包括名稱及代號(hào);j)本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明;k)環(huán)境條件的描述;l)校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說明;m)對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明;n)校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報(bào)告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí);o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的聲明;p)未經(jīng)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書的聲明。A.2推薦的水聲材料聲學(xué)性能參數(shù)(駐波管法)校準(zhǔn)證書的內(nèi)頁(yè)格式見表A.1。JJF2144—20248表A.1水聲材料聲學(xué)性能參數(shù)(駐波管法)校準(zhǔn)證書的內(nèi)頁(yè)格式校準(zhǔn)結(jié)果一、聲源穩(wěn)定性:頻率/Hz聲源穩(wěn)定性/dB二、聲壓反射系數(shù)測(cè)量偏差序號(hào)頻率/Hz參考樣品的聲壓反射系數(shù)標(biāo)稱值Rs測(cè)量值R偏差δ校準(zhǔn)條件:室溫:℃相對(duì)濕度:%水溫:℃水壓:MPa校準(zhǔn)依據(jù):JJF2144—2024《水聲材料聲學(xué)性能參數(shù)(駐波管法)校準(zhǔn)規(guī)范》測(cè)量不確定度:使用校準(zhǔn)裝置名稱:注:校準(zhǔn)頻率按1/3倍頻程,或根據(jù)客戶指定的頻率。JJF2144—20249附錄B測(cè)量不確定度的評(píng)定示例B.1聲壓反射系數(shù)測(cè)量模型位于駐波管底部的換能器向管中發(fā)射連續(xù)正弦波,被位于駐波管端部的不銹鋼參考樣品反射,和入射波疊加形成穩(wěn)定的平面波聲場(chǎng)。用位于管內(nèi)部間隔一定距離的水聽器組采集聲壓信號(hào),由公式(B.1)計(jì)算出傳遞函數(shù),最后根據(jù)公式(B.4)計(jì)算得到樣品在某一頻率f下的聲壓反射系數(shù)R。(B.1)(B.2)(B.3)式中:R=r(B.4)c—管中水媒質(zhì)的聲速,m/s;f—校準(zhǔn)頻率,Hz;k—水中波數(shù),1/m;d—1號(hào)水聽器聲中心到絕對(duì)聲學(xué)軟邊界的距離,m;l—1號(hào)水聽器與2號(hào)水聽器之間的距離,m;r—復(fù)聲壓反射系數(shù);R—聲壓反射系數(shù);H—雙水聽器傳遞函數(shù);U1—1號(hào)水聽器通道輸出的電壓幅值,V;U2—2號(hào)水聽器通道輸出的電壓幅值,V;φ1—1號(hào)水聽器通道輸出的電壓相位,rad;φ2—2號(hào)水聽器通道輸出的電壓相位,rad;B1—1號(hào)水聽器的靈敏度幅值,dB;B2—2號(hào)水聽器的靈敏度幅值,dB; θ1—1號(hào)水聽器的靈敏度相位,rad;θ2—2號(hào)水聽器的靈敏度相位,rad。B.2多次重復(fù)測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定選取氣背襯的不銹鋼參考樣品作為反射體,以典型測(cè)量頻率點(diǎn)100Hz、315Hz、1000Hz、2500Hz、4000Hz為例,測(cè)量聲壓反射系數(shù)的6次測(cè)試數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果見表B.1。JJF2144—202410表B.1聲壓反射系數(shù)6次測(cè)量結(jié)果f/HzR1R2R3R4R5R6Rs6(R)1000.990.991.001.011.041.021.0080.0083150.940.950.980.980.980.990.9700.00810001.001.001.001.001.001.001.0000.00025001.001.001.001.001.001.001.0000.00040001.001.001.001.001.001.001.0000.000B.3測(cè)量模型輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定從公式(B.1)、(B.4)可知,聲壓反射系數(shù)R雖然是間接測(cè)量量,但因?yàn)闇y(cè)量公式極為復(fù)雜,不可能通過計(jì)算不確定度傳遞公式來計(jì)算聲壓反射系數(shù)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。影響其測(cè)量不確定度的因素中,水聽器之間、水聽器到樣品的距離取決于機(jī)械結(jié)構(gòu)精度,可以忽略,標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要來源于雙水聽器傳遞函數(shù)和水中聲速的測(cè)量?？上葘?duì)雙水聽器傳遞函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度進(jìn)行B類評(píng)定,將雙水聽器傳遞函數(shù)的測(cè)量范圍和水中聲速的測(cè)量范圍代入公式(B.1)、(B.4),得到聲壓反射系數(shù)的測(cè)量值范圍,從而獲取聲壓反射系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。作為間接測(cè)量量的雙水聽器傳遞函數(shù),采用不確定度傳遞公式計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)不確定。公式(B.1)中各直接測(cè)量量都互相獨(dú)立,互不相關(guān),其測(cè)量不確定度之間不相關(guān),不確定度傳遞公式可簡(jiǎn)化為:(B.5)其中靈敏系數(shù)分別為:=-j·HJJF2144—202411~=-j·H表B.2B.6為聲壓反射系數(shù)6次測(cè)試過程中,U1、U2、φ1、φ2和H的6~=-j·H表B.21號(hào)水聽器通道輸出電壓幅值6次測(cè)試結(jié)果f/HzU11/VU12/VU13/VU14/VU15/VU16/VU1平均/V1000.0570.1650.0240.0090.1390.0340.07131562.35162.07535.74335.46036.19235.22344.507100015.27515.24615.36415.26615.26615.25615.279250079.14978.89685.54778.90499.24574.72982.74540003.5393.9540.5172.1308.1593.2933.599表B.32號(hào)水聽器通道輸出電壓幅值6次測(cè)試結(jié)果f/HzU21/VU22/VU23/VU24/VU25/VU26/VU2平均/V1000.3480.4600.4060.1830.4410.2360.34631516.90416.7055.6525.5705.7875.4409.343100018.59218.58518.70818.55718.24418.46218.5252500188.056187.786192.195186.324204.925184.622190.651400031.70231.39234.82132.68428.66432.26431.921表B.41號(hào)水聽器通道輸出電壓相位6次測(cè)試結(jié)果f/Hzφ11/radφ12/radφ13/radφ14/radφ15/radφ16/radφ1平均/rad1001.1112.8231.1580.3711.1952.6831.5573151.8381.4472.8281.9610.8641.6681.76710001.6911.1342.4732.0141.4202.4771.86825002.7482.0852.8371.9872.1422.5122.38540003.0470.8140.5130.6371.6482.3131.495表B.52號(hào)水聽器通道輸出電壓相位6次測(cè)試結(jié)果f/Hzφ21/radφ22/radφ23/radφ24/radφ25/radφ26/radφ2平均/rad1000.4152.8881.6512.0630.5771.7151.5513151.7391.3512.7641.9030.8111.6201.69810001.6951.1392.4762.0181.4222.4791.87125002.7742.1092.8812.0342.1722.5302.41640002.0252.8802.5230.4710.5510.9931.574JJF2144—202412表B.6傳遞函數(shù)H的6次測(cè)試結(jié)果f/HzH1H2H3H4H5H6H平均1006.105×ej×2.4462.788×ej×0.06516.917×ej×0.49320.333×ej×1.6923.173×ej×2.5246.941×ej×2.1749.376×ej×1.5663150.271×ej×3.0420.269×ej×3.0460.158×ej×3.0770.157×ej×3.0840.160×ej×3.0880.154×ej×3.0940.195×ej×3.07210001.217×ej×0.0041.219×ej×0.0051.218×ej×0.0031.216×ej×0.041.195×ej×0.0021.210×ej×0.0021.212×ej×0.00325002.376×ej×0.0262.380×ej×0.0242.247×ej×0.0442.361×ej×0.0472.065×ej×0.0302.471×ej×0.0182.317×ej×0.03140008.958×ej×2.1197.939×ej×2.06667.352×ej×2.01015.345×ej×2.9763.513×ej×2.0449.798×ej×1.82218.817×ej×2.173200Hz測(cè)試選用的水聽器對(duì)1#、2#接收靈敏度均為為-214.2dB,靈敏度相位一致性好,水聽器間的靈敏度相位相同。計(jì)算各靈敏系數(shù)為:=27.125×ej×1.566/V=-131.442×ej×1.566/V=-0.028×ej×0.031/V =-5.229×ej×2.173/V(100Hz)(315Hz)(1000Hz)(2500Hz)(4000Hz)(100Hz)(315Hz)(1000Hz)(2500Hz)(4000Hz)(100Hz)(315Hz)(1000Hz)(B.6)(B.7)(B.8)(B.9)(B.10)(B.11)(B.12)(B.13)(B.14)(B.15)(B.16)(B.17)(B.18)JJF2144—202413j·H=j×(2.317×ej×0.031)/rad(2500Hz)(B.19) j·H=j×(18.817×ej×2.173)/rad(4000Hz)(B.20) ·H=-j×(9.376×ej×1.566)/rad(100Hz)(B.21) ·H=-j×(0.195×ej×3.072)/rad(315Hz)(B.22) ·H=-j×(1.212×ej×0.003)/rad(1000Hz)(B.23) ·H=-j×(2.317×ej×0.031)/rad(2500Hz)(B.24)·H=-j×(18.817×ej×2.173)/rad(4000Hz)(B.25) --0.044×ej×1.566/dB(100Hz)(B.26) --0.001×ej×3.072/dB(315Hz)(B.27) --0.006×ej×0.003/dB(1000Hz)(B.28) --0.011×ej×0.031/dB(2500Hz)(B.29) --0.088×ej×2.173/dB(4000Hz)(B.30)0.044×ej×1.566/dB(100Hz)(B.31)0.001×ej×3.072/dB(315Hz)(B.32)0.006×ej×0.003/dB(1000Hz)(B.33)0.011×ej×0.031/dB(2500Hz)(B.34)0.088×ej×2.173/dB(4000Hz)(B.35)j·H=j×(9.376×ej×1.566)/rad(100Hz)(B.36) j·H=j×(0.195×ej×3.072)/rad(315Hz)(B.37)j·H=j×(1.212×ej×0.003)/rad(1000Hz)(B.38)j·H=j×(2.317×ej×0.031)/rad(2500Hz)(B.39)JJF2144—2024j·H=j×(18.817×ej×2.173)/rad(4000Hz)(B.40)·H=-j×(9.376×ej×1.566)/rad(100Hz)(B.41)·H=-j×(0.195×ej×3.072)/rad(315Hz)(B.42)·H=-j×(1.212×ej×0.003)/rad(1000Hz)(B.43)·H=-j×(2.317×ej×0.031)/rad(2500Hz)(B.44)·H=-j×(18.817×ej×2.173)/rad(4000Hz)(B.45)雙水聽器傳遞函數(shù)H標(biāo)準(zhǔn)不確定度的分量主要來源于:a)信號(hào)采集系統(tǒng)的量化誤差引入的測(cè)量不確定度。根據(jù)信號(hào)采集器接收的最大信號(hào)U,模/數(shù)轉(zhuǎn)換器為8bits,量化誤差均勻分布在最低有效位的(-1/2,1/2)。所以,半?yún)^(qū)間a=8。取k=3,則信號(hào)采集系統(tǒng)量化誤差引入的測(cè)量不確定度為:uB1(U1)=a/3=0.000V(100Hz)(B.46) uB1(U1)=a/3=0.100V(315Hz)(B.47)uB1(U1)=a/3=0.034V(1000Hz)(B.48)uB1(U1)=a/3=0.187V(2500Hz)(B.49)uB1(U1)=a/3=0.008V(4000Hz)(B.50) uB1(U2)=a/3=0.001V(100Hz)(B.51) uB1(U2)=a/3=0.021V(315Hz)(B.52)uB1(U2)=a/3=0.042V(1000Hz)(B.53)uB1(U2)=a/3=0.430V(2500Hz)(B.54)確定度為:uB2(U1)=0.02×Um/3=0.001V u確定度為:uB2(U1)=0.02×Um/3=0.001V uB2(U1)=0.02×Um/3=0.514VuB2(U1)=0.02×Um/3=0.176V uB2(U1)=0.02×Um/3=0.955V uB2(U1)=0.02×Um/3=0.042V uB2(U2)=0.02×Un/3=0.004V(100Hz)(315Hz)(1000Hz)(2500Hz)(4000Hz)(100Hz)(B.56)(B.57)(B.58)(B.59)(B.60)(B.61)14JJF2144—202415uB2(U2)=0.02×Un/3=0.108V(315Hz)(B.62)uB2(U2)=0.02×Un/3=0.214V(1000Hz)(B.63)uB2(U2)=0.02×Un/3=2.201V(2500Hz)(B.64)c)信噪比不比為:SNR=20lg=25dB(B.66)各頻率信噪比引入的測(cè)量不確定度為:uB3(U1)=2.503V(315Hz)uB3(U1)=2.503V(315Hz)(B.68)uuB3(U1)=0.859V(1000Hz)(B.69)uuB3(U1)=4.653V(2500Hz)(B.70)uuB3(U1)=0.202V(4000Hz)(B.71)uuB3(U2)=0.019V(100Hz)(B.72)uuB3(U2)=0.525V(315Hz)(B.73)uuB3(U2)=1.042V(1000Hz)(B.74)uuB3(U2)=10.721V(2500Hz)(B.75)有差異,測(cè)量支架以及樣品和管壁的間隙,水聽器伸入管中都會(huì)對(duì)聲場(chǎng)造成干擾,一般.:5dB范圍內(nèi),最大變化量5.8%,滿足正態(tài)分布,取k=2。=0.002V=1.291V=0.443V=2.400V=0.104VuB4(U2)=U2.8%=0.010V(100Hz)(B.82)=0.271V=0.537VJJF2144—202416(2500Hz)(B.85)(4000Hz)(B.86)e)信號(hào)采集相位誤差引入的測(cè)量不確定度。測(cè)量系統(tǒng)的采樣率為20kHz,假設(shè)其為均勻分布,取k=3,則信號(hào)采集相位誤差引入的測(cè)量不確定度為:(B.87)f)水聽器靈敏度幅值測(cè)量引入的測(cè)量不確定度。根據(jù)水聽器校準(zhǔn)證書,接收靈敏度為:度測(cè)量不確定度為U=0.7dB(k=2),度為:g)水聽器靈敏度相位測(cè)量引入的測(cè)量不確定度。根據(jù)水聽器校準(zhǔn)證書,接收靈敏uB6(B1)=uB6(B2)=0.7dBg)水聽器靈敏度相位測(cè)量引入的測(cè)量不確定度。根據(jù)水聽器校準(zhǔn)證書,接收靈敏度測(cè)量不確定度為U=3°(k=2),則由水聽器靈敏度相位測(cè)量引入的測(cè)量不確定度為:=uB7=0.026rad(B.89)雙水聽器傳遞函數(shù)H的測(cè)量不確定度來源匯總見表B.7。表B.7雙水聽器傳遞函數(shù)H測(cè)量不確定度來源匯總表序號(hào)數(shù)值頻率f/Hz1003151000250040001uB1(U1)=a/30.000V0.100V0.034V0.187V0.008VuB1(U2)=a/30.001V0.021V0.042V0.430V0.072V2uB2(U1)=0.02×Um/30.001V0.514V0.176V0.955V0.042VuB2(U2)=0.02×Un/30.004V0.108V0.214V2.201V0.369V3uB3(U1)0.004V2.503V0.859V4.653V0.202VuB3(U2)0.019V0.525V1.042V10.721V1.795V40.002V1.291V0.443V2.400V0.104V0.010V0.271V0.537V5.529V0.926V5uB5(φ1)=uB5(φ2)0.000rad0.000rad0.000rad0.000rad0.000rad6uB6(B1)=uB6(B2)=0.7/k0.350dB0.350dB0.350dB0.350dB0.350dB7uB7(θ1)=uB7(θ2)0.026rad0.026rad0.026rad0.026rad0.026rad由B類評(píng)定方法計(jì)算的各直接測(cè)量量值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為:JJF2144—2024(B.90)uB(U1)=u1(U1)+u2(U1)+u3(U1)+u4(U1)=0.005V(100(B.90)(B.91)uB(U1)=u1(U1)+u2(U1)+u3(U1)+u4(U1)=2.864V(315(B.91)(B.92)uB(U1)=u1(U1)+u2(U1)+u3(U1)+u4(U1)=0.983V(1000(B.92)(B.93)uB(U1)=u1(U1)+u2(U1)+u3(U1)+u4(U1)=5.325V(2500(B.93)(B.94)uB(U1)=u1(U1)+u2(U1)+u3(U1)+u4(U1)=0.232V(4000(B.94)(B.95)uB(U2)=u1(U2)+u2(U2)+u3(U2)+u4(U2)=0.022V(100(B.95)(B.96)uB(U2)=u1(U2)+u2(U2)+u3(U2)+u4(U2)=0.601V(315(B.96)(B.97)uB(U2)=u1(U2)+u2(U2)+u3(U2)+u4(U2)=1.192V(1000(B.97)(B.98)uB(U2)=u1(U2)+u2(U2)+u3(U2)+u4(U2)=12.270V(2500(B.98)(B.99)uB(U2)=u1(U2)+u2(U2)+u3(U2)+u4(U2)=2.054V(4000(B.99)uB(φ2)=uB5(φ2)=0.000rad(B.101)uuB(φ2)=uB5(φ2)=0.000rad(B.101)uuB(B1)=uB6(B1)=0.350dB(B.102)uuB(B2)=uB6(B2)=0.350dB(B.103)uuB(θ1)=uB7(θ1)=0.026rad(B.104)uuB(θ2)=uB7(θ2)=0.026rad(B.105)代入公式代入公式(B.5),可得雙水聽器傳遞函數(shù)H測(cè)量不確定度的B類評(píng)定:uB(H)=0.059×ej×3.072(315Hz)(B.107)uuB(H)=0.059×ej×3.072(315Hz)(B.107)uuB(H)=0.105×ej×0.003(1000Hz)(B.108)uuB(H)=0.339×ej02.03(2500Hz)(B.109)測(cè)量下限為:H=0.136×ej×3.072(315HzH=0.136×ej×3.072(315Hz)(B.112)17JJF2144—2024H=1.107×ej×0.003(1000Hz)(B.113)雙水聽器傳遞函數(shù)H的測(cè)量上限為:H=1.107×ej×0.003(1000Hz)(B.113)雙水聽器傳遞函數(shù)H的測(cè)量上限為:H×3.072(315Hz)(B.117)H=H×3.072(315Hz)(B.117)HH=1.318×ej×0.003(1000Hz)(B.118)HH=2.656×ej×0.031(2500Hz)(B.119)HH=29.538×ej×2.173(4000Hz)(B.120)把雙水聽把雙水聽器傳遞函數(shù)H的測(cè)量值上下限和水中聲速值上下限分別代入公式(B.1)、(B.4),可得聲壓反射系數(shù)的測(cè)量不確定度的B類評(píng)定。100Hz時(shí),選用1#、2#水聽器對(duì),d為0.8m,l為0.15m,315Hz、1000Hz、2500Hz、4000Hz測(cè)試時(shí),選用1#、4#水聽器對(duì),d為0.8m,l為1.5m。a)雙水聽器傳遞函數(shù)的測(cè)量引入的測(cè)量不確定度。水中聲速取20℃時(shí)聲速,為1486m/s;r.)