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一/
第卷第期
年月.
双水听器水声声强测量系统的误差分析和校准
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, 鱼, 笪商德江
哈尔滨工程大学水声研究所哈尔滨
年月日收到,·/
年月日定稿
摘要基于双水听器互谱测量法,研制的水声声强测量设备可用于坝量水下声源产生的声场中任意点的声强量值或任意面上
的声强量值分布根据取水听器测量声强法原理进行了误差分析。提出了该双水听器声强测量系统的技准方法对系统测量
趸,该、水一等一声声强量值的不确定度进行了估计并进行了实验验证验证表明。理论分析评定与实测结果一致.
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我们进行了水声声强测量系统的研制】,自行
觎一研究、设计了一套数字采集、数控扫描、双水听器线
引言列阵的水声声强测量系统。为了对系统测量值的可
靠性和准确性进行评估,对取水听器测量声强技术
声强是声场中的基本物理量。因为声强是用能量原理方法的误差进行了理论分析;提出了,系统的校
描述声场的特征,同时它又是场中的向量,所以,采准方法;估计了系统水声声强测量的不确定度,并给
用声强测量往往可以得到声场中更有意义的信息予实验验证。
如,用声强法不仅可方便地测量声源的辐射声功率
还用于研究被激结构近场声能流的分布。它用于声双水听器声强测量的误差分析
源的定位,甚至于比声压测量法更为可靠。
在水声中,国外采用双水听器探头测量水声声. 声强测量原理和方法
强分布【。只是采用一对水听器和利用双通道信号
声强原本定义为声场中点处声压和介质质点
分析仪进行场中声强分布测量,效率很低。哈尔滨工
振动速度乘积的时间平均:
程大学水声研究所近些年来也开展了水下噪声声强
的应用研究。’、
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声学学报芷
自从】和提出测量双微音器声多次测量的偶然误差在声强测量中通常较小声场
压互谱计算声强的方法之后,因现代数字信号处理计算误差包括声压近似误差和振速的声压梯度近似
技术的快速发展和数字采集分析设备的不断完善, 误差。仪器误差包括声强探头的不一致性、多通道测
采用双微音器声压互谱测量方法更为方便水声声量放大器和多通道信号采集器的不一致性引入的误
强测量的原理和空气声学中相似,其声强谱密度的差。此外,还包括水听器灵敏度值、双水听器间距等
计算式为: 参数的测量误差。
,,一、, . 双水听器法声场计算误差
声压近似计算误差:式中采用双水听器
式中△是声强探头的两水听器之间距离:
测量计算声强时,取声场中和两处水昕器测得
是信号角频率; 是取括号中函数的虚部。
的声压平均值代替百中点声压的近似值
,是声场中和两点一△/
和/处,两水听器测得声压的互谱密
:
.
度。
当,、的代数值为正时表示声强向量在
设在平面波场中见图百中点声压为
方向,为负值时表示其反方向, 参见图。
,一
则由和口两点声压可以得到平均声压:

: —【
取平均声压与之相对偏差表示双水昕器声压
图平面蛙场中积水听器
近似计算误差:
一△/.
在球面波场见图,点源球面