JJG 1182-2021  20Hz～1kHz矢量水听器

6.1.1矢量水听器外观应完好，无影响正常工作的机械损伤等情况；其与水接触的表 面应是光滑的并且能被水浸润。 6.1.2对于具有一维通道的矢量水听器，检定通道方向应有明显的标记；对于具有二 维或三维矢量通道的矢量水听器，每一个失量通道的检定方向应有特定的标记便于 区分

6.2.1矢量水听器应具有制造商的名称、产品型号和产品序列号等清晰且耐久的标志。 6.2.2矢量水听器应附有出厂说明书。说明书一般包括矢量水听器灵敏度级频率响应 以及信号线、地线和屏蔽线的说明。带信号调理器或前置放大器的矢量水听器应标明放 大倍数、供电线的接线标记和供电电压值

桥梁工程器具控制包括首次检定、后续检定和使用

a）环境温度：10℃～30℃； b）水介质温度：5℃~30℃； c）相对湿度：30%～90%

7.1.2计量器具及主要配套设备

7. 1. 2. 1 参考加速度计

号作用到矢量水听器表面时，其输出端应

7. 1. 2. 2 驻波管

在20Hz～1kHz频率范围内，发射换能器在驻波管中辐射声波形成的驻波声场 比不应小于20dB，驻波管内声场声压在检定期间内变化不应超过0.1dB，径向声 布不均勾性不大于0.7dB，其他要求见附录B。

在20Hz～1kHz频率范围内，最大输出电压有效值不应小于1V，线性度优 2%，频率示值误差不应超过±0.1%

7.1.2.4交流数字电压表

在20Hz～1kHz频率范围内，交流电压测量最大允许误差不应超过土1%，最大 量程不小于1 V。

7.1.2.5前置放大器

在20Hz1kHz频率范围内，输人阻抗不应小于100MQ，动态范围不应小于 60dB，增益误差不应超过±0.1dB。

7. 1. 2. 6滤波器

在20Hz～1kHz频率范围内，满足JJG449一2014对1级滤波器的要求。 1.2.7电子开关

7.1.2.8功率放大器

在20Hz～1kHz频率范围内，阻抗匹配的条件下，最天输出功率不应小手50W， 输出幅度线性度优于土1%，谐波失真度不大于2%

7. 1.2. 9回转装置

回转装置能绕水平轴做垂直回转，回转角度应大于360°，角度示值误差不应超过 土1°。回转装置浸没在水介质中的部分对声场的幅度影响应小于0.1dB；回转装置应能 进行回转角度读取，分辨力不小于0.5°

7.1.2. 10直尺

量程不应小于300mm，最小分度为1mm。最大允许误差不应超过0.10mm。 2检定项目和检定方法

器的首次检定、后续检定和使用中检查项

水听器的灵敏度级在图1所示的检定装置

图1检定装置组成框图

腔体内充有蒸馏水，被检矢量水听器置于距水面深度h处。由于管中为驻波声场， 根据驻波声场声压分布理论，被检矢量水听器的质点加速度灵敏度M。如公式（1 所示：

U. . S. . cos(kh)

M.=20.lg(M./Mar

U. · S, · cos(kh)

天量水听器的质点振速敏度级可以表示为

M.f =1 V/(m : s)

M.f =1 V/(m : s)

天量水听器质点位移灵敏度M。可以通过公式（5）计算：

天量水听器的质点位移灵敏度级可以表示为：

检定频率一般为1/3倍频程频率标称值，或根据客户的指定

7. 2. 2. 2指向性

M,=20 : lg(M./M.re)

U. : S, : cos(kh)

Ma=20.lg(Ma/Mar

指向性是换能器的灵敏度随人射声波方向变化而改变的特性，通常用指向性图表 示。通过垂直回转装置带动被检量水听器在声场中回转，同步测量矢量水听器被检通 道的开路电压以及实时角度，开路电压值按照公式（7）进行归一化处理，并据此绘制 量水听器的指向性图

u，一一各角度对应的矢量水听器被检通道开路电压的归一化值； u:一—各角度对应的矢量水听器被检通道的开路电压，V； 矢量水听器矢量被检通道开路电压的最大值，V。 指向性图通常用极坐标图的形式表示，径向坐标表示响应。径向坐标可以是线性坐 标，也可以是对数坐标，在指向性图的明显位置上有清晰的表述。检定频率一般为被检 器具的上限频率、下限频率及中值频率。 在指向性数据中找到开路电压最大值与最小值，按照公式（8）计算横向抑制比：

W.=20 Ig(umax/umin)

式中： W一村 横向抑制比，dB； umax 矢量水听器矢量被检通道开路电压的最大值，V； umin 失量水听器失量被检通道开路电压的最小值，V。 在指向性数据中找到开路电压最大值所对应的角度，然后在与这个角度相差180 方向上的土45°范围内找到第二个极大值，按照公式（9）计算轴向灵敏度不对称性。

S。一轴向灵敏度不对称性，dB； umax1 矢量水听器量被检通道开路电压的最大值，V；

=20lg(umaxl/umax2）

20Hz～1kHz矢量水听器检定装置组成如图1所示，该装置由驻波管（含发射换 能器）、计算机、信号源、功率放大器、标准加速度计、垂直回转装置、电子开关、前 置放大器、滤波器和交流数字电压表等构成

7.2.4检定前的准备

a）开启所有检定用仪器设备，并预热15min以上； b）用蒸馏水充满驻波管，并排除腔内气泡； c）检查矢量水听器外观，应满足6.1和6.2的要求； d）用无腐蚀作用的洗涤剂擦洗被检失量水听器的表面，在水中浸泡至少1h后， 按照矢量水听器的安装要求，将其固定于回转装置上，并用直尺测量被检矢量水听器的 人水深度h和液柱高度l； e）按照图1所示连接各仪器设备、驻波管及被检量水听器； f）在实际工作状态下，通过对发射换能器的激励和停止，分别测量标准加速度计 和被检矢量水听器开路输出电压的信噪比，其值不应小于20dB； g）调节功率放大器的增益，在检定工作频率范围内，确保被检矢量水听器的开路 电压不发生饱和失真。

7. 2. 5. 1灵敏度级

根据7.2.4进行检定前的准备，具体检定流程如图2所示。

图2矢量水听器灵敏度级检定流程

a）通过垂直回转装置调节被检矢量水听器的角度，使被检量通道的输出值 大； b）调节信号源产生所需频率的信号；

c）将电子开关切换至被检量水听器信号输出通道J：（i=1，2，3，分别对应矢 量X、Y、Z通道），通过电压表读取被检矢量水听器该通道的开路电压U。； d）将电子开关切换至标准加速度计输出通道，通过电压表读取标准加速度计的开 路电压U。； e）按照公式（1）～公式（3）计算被检矢量水听器的灵敏度级； f）重复步骤c）～e），直至完成所有频率点检定； g）记录相关测量数据； h）计管录敏度级的频率响应

检定步骤如下： a）按照7.2.4进行检定前的准备； b）调节信号源产生所需频率的信号； c）将电子开关切换至被检矢量水听器信号输出通道； d）通过坐标回转装置将矢量水听器按照一定角度间隔转动，转动角度间隔不应大 于2°；在指向性最大值和最小值附近，转动角度的间隔不应大于1°； e）记录当前的回转角度值； f）通过交流数字电压表测量当前矢量水听器的输出开路电压； g）重复步骤c）～f)，直至回转完成； h）记录回转的角度及其对应的开路电压测量数据，按照公式（7）对测量数据进 行归一化处理，绘制为极坐标图，极坐标图格式参考附录A； i）根据记录的测量数据，按照公式（8）计算横向抑制比；按照公式（9）计算轴 向灵敏度不对称性，并记录到记录表中，记录表格式参考附录A。

经检定合格的矢量水听器出具检定证书，检定不合格的矢量水听器出具检定结果通 知书，并注明不合格的项目。检定证书的内页格式参见A.1，检定结果通知书的内页格 式参见A.2

量水听器的检定周期一般不超过1年。

固定资产标准定证书和检定结果通知书的内页格式

驻波管示意图见图B.1。驻波管为垂直开口向上的厚壁刚性腔体，腔体一般采用不 锈钢加工，腔体内充满蒸馏水，发射换能器安装在驻波管底部，垂直向上发射声波。 发射换能器通常为平面活塞型换能器，其辐射面积不应小于驻波管底面积的1/9， 在驻波管中辐射声波形成的驻波声场信噪比不应小于20dB。为保证腔体内声场的均匀 性，被检件的最大尺寸不应大于腔体半径，为保证腔体足够刚硬，2t/D不应小于0.4。

图B.1驻波管示意图

管内的声场必须是均匀而且稳定的，径向声场起伏应不大于士0.7dB，驻泌 作频率范围上限（fB）应满足公式（B.1）的要求： fB < 1. 84c /(元D)

fB—一工作频率上限，Hz; c——测量媒质中的声速，m/s; D一一驻波管的等效直径，m。 测量媒质中的声速可由公式（B.2）计算得到

式中： E一一驻波管用材料的杨氏模量，N/m； E。—测量媒质的体积弹性模量，N/m； 驻波管管壁的厚度，m。 t

装修标准规范范本f <1. 84c/(元D)