[发明专利]一种声压灵敏度校准腔及其测试方法

说明书

本发明公开了一种声压灵敏度校准腔及其测试方法，校准腔由标准腔和测量腔两个刚性腔体组成，标准腔为内外圆柱形小体积腔体，测量时，将发射换能器及互易换能器安装于腔体内，完成标准腔互易常数及发射换能器互易换能器转移阻抗的精确测量；测量腔内部为圆柱形、外部为三角形刚性腔体，测量过程中，发射换能器、互易换能器、被测水听器分别固定于三角形腔体三个面，且位于圆柱形内腔中心面并对称分布，测试方法为四换能器互易法。本发明的有益效果：利用双耦合腔及四换能器互易法校准，能提高低频声压灵敏度测量精度，实现耦合腔中水听器相位的测量。

技术领域

本发明涉及水声测量领域，主要是一种声压灵敏度校准腔及其测试方法。

背景技术

水听器被广泛应用于水下声信号接收、水下噪声监测、水声测量等领域，声压灵敏度是水听器最重要的技术指标。低频声压灵敏度通常在开阔水域自由场条件下测量，受声场空间和频率限制，如果不进行特殊信号处理，其下限频率通常在1kHz以上。为了解决低频测量问题，后来又陆续研建了许多其他测量方法，如振动液柱法、压电补偿法、耦合腔互易法等。振动液柱法是通过振动加速度的测量来求定水听器声压灵敏度的方法，适合于常压下的低频灵敏度校准。耦合腔互易法，在充满液体的刚性腔内的线性、无源、可逆的电声换能器，其用作水听器时的接收灵敏度M和用作发射器时的发送电流响应S之比是常数，与换能器本身结构无关，在耦合腔中容易实现变温变压下的接收灵敏度测试。常规耦合腔互易法采用三换能器互易法，在刚性腔体内安装发射换能器、互易换能器和被测水听器，通过测量转移阻抗实现水听器低频灵敏度绝对测量。三换能器耦合腔互易法存在以下几方面有待完善，一、声压灵敏度测量不确定较大，如国防科技工业水声一级计量站高静压耦合腔标准装置声压灵敏度不确定U＝0.5dB，k＝2，有待进一步降低；二、为满足耦合腔内部声场均匀条件，耦合腔内部尺寸较小，只能对体积小的特定水听器进行校准，测试对象受到很大限制；三、常规耦合腔互易法无法实现相位灵敏度校准，在水听器成阵使用时，相位灵敏度是非常重要的性能指标。本发明主要建立标准腔和测量腔两个刚性腔体，利用四换能器互易法进行测量，实现了提高声压灵敏度测量精度、增加测试对象范围并实现了相位灵敏度测试的目的。

发明内容

本发明是为了提高声压灵敏度测量精度、克服了传统耦合腔互易法只能测试特定水听器的缺点，并实现相位灵敏度测量，而提供一种声压灵敏度校准腔及其测试方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种声压灵敏度校准腔，主要包括一个为标准腔和一个为测量腔，标准腔主要包括标准腔体、发射换能器标准腔盖、紧固螺栓、“O”型密封圈，发射换能器、互易换能器安装于标准腔内，在标准腔中完成互易换能器及发射换能器的发送电流响应测试；测量腔主要包括三角形腔体、三角形腔盖、挡板，发射换能器、互易换能器从标准腔拆下安装到测量腔上进行四换能器互易法测试，发射换能器、互易换能器与被测水听器一起分别安装于三个挡板上，固定在三角形腔体的三个面，利用另外一个辅助发射换能器发射声信号，在测量腔内能实现低频声压灵敏度及相位测量。

所述的标准腔体为刚性，内外均为圆柱形，腔内的最大线性尺寸不大于最高测试频率波长的十分之一，腔体厚度为腔内径的一半以上，腔体内仅安装小体积发射换能器及互易换能器，能完成换能器转移阻抗及标准腔互易常数的准确测量。

所述的三角形腔体内部为圆柱形刚性腔体，腔内的最大线性尺寸不大于最高测试频率波长的七分之一，最小厚度为腔内径的一半，外部为等边三角形，发射换能器、互易换能器、被测水听器分别固定于三角形腔体三个面，且位于圆柱形内腔中心面并对称分布，具有最均匀的声场分布。

所述的发射换能器及互易换能器采用多个薄壁短陶瓷圆管并联作为敏感元件，具有体积小、声发射性能及互易性良好的特点。