ICS17.140 A59 中华人民共和国国家标准 GB/T14369—2011 代替GB/T14369—1993 声 学 水声材料样品插入损失、回声 降低和吸声系数的测量方法 Acoustics—Measurementmethodsofinsertionloss,echoreductionandsound absorptioncoefficientforunderwateracousticalmaterialsamples 2011-12-30发布 2012-05-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 符号 2 ……………………………………………………………………………………………………… 5 脉冲管法 3 ………………………………………………………………………………………………… 6 自由场法 7 ………………………………………………………………………………………………… 7 压力罐近场法 10 …………………………………………………………………………………………… 8 测量结果的报告 12 ………………………………………………………………………………………… 参考文献 14 ……………………………………………………………………………………………………GB/T14369—2011 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准是对GB/T14369—1993《声学 水声材料样品插入损失和回声降低的测量方法》的修订。 本标准与GB/T14369—1993相比主要有下列变化: ———本标准名称由《声学 水声材料样品插入损失和回声降低的测量方法》改为《声学 水声材料 样品插入损失、回声降低和吸声系数的测量方法》; ———在测量方法中增加了有关水声材料样品吸声系数导出的内容; ———在脉冲管法和自由场法中增加了数字测量装置; ———在自由场法中增加了宽带脉冲叠加法; ———增加了压力罐近场法; ———删除了原附录A,将内容写入标准正文。 本标准代替GB/T14369—1993《声学 水声材料样品插入损失和回声降低的测量方法》。 本标准由中国科学院提出。 本标准由全国声学标准化技术委员会(SAC/TC17)归口。 本标准的起草单位:中国船舶重工集团公司第七一五研究所、中国科学院声学研究所。 本标准主要起草人:李水、罗马奇、赵洪、易燕、莫喜平、崔政、王荣津、缪荣兴、芦俊梅、庞海鸥。 ⅠGB/T14369—2011 声学 水声材料样品插入损失、回声 降低和吸声系数的测量方法 1 范围 本标准规定了用脉冲管法、自由场法和压力罐近场法测量水声材料样品插入损失、回声降低和吸声 系数的测量方法、测量条件、测量装置和测量不确定度。 本标准适用于水声材料及构件样品(以下简称样品)插入损失、回声降低和吸声系数的测量,其中脉 冲管法适用于小样品的测量,自由场法和压力罐近场法适用于不同频段的大样品测量。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T3223—1994 声学 水声换能器自由场校准方法 GB/T3947—1996 声学名词术语 3 术语和定义 GB/T3947—1996界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 脉冲管 pulsetube 在其中发射、传播和接收脉冲声波,用于测量材料或构件样品声学特性参数的充水刚性厚壁金 属管。 注:脉冲管一般为厚壁圆管,垂直放置,厚壁指管的壁厚不小于管的内半径。 3.2 自由场 freefield 均匀各向同性媒质中,边界影响可以不计的声场。 3.3 压力罐 pressuredvessel 在其中发射、传播和接收脉冲声波,用于测量材料或构件样品声学特性参数、可加静水压的充水刚 性密封罐体。 注:罐体一般垂直放置,在罐体中一般按顺序自下而上分别放置发射换能器、水听器、样品、水听器和吸声尖劈。 3.4 声压透射系数 soundpressuretransmissioncoefficient T 给定频率和环境条件下,水媒质中平面声波入射到无限大板状样品表面,其透射波声压与入射波声 压之比。 注:实际测量时,在边缘效应可忽略的情况下,有限大样品等效为无限大样品。 1GB/T14369—2011 3.5 声压反射系数 soundpressurereflectioncoefficient R 给定频率和环境条件下,水媒质中平面声波入射到无限大板状样品表面,其反射波声压与入射波声 压之比。 注:见3.4中的注。 3.6 插入损失 insertionloss IL 给定频率和环境条件下,水媒质中在平面声波传播方向上插入无限大板状样品,在声波透过样品后 的某处,样品插入前与插入后声功率级之差。 注1:见3.4中的注。 注2:插入损失用分贝表示。 3.7 回声降低 echoreduction ER 给定频率和环境条件下,水媒质中在平面声波传播方向上插入无限大板状样品,在样品前表面某 处,入射波声功率级和反射波声功率级之差。 注1:见3.4中的注。 注2:回声降低用分贝表示。 3.8 吸声系数 soundabsorptioncoefficient α 给定频率和环境条件下,水媒质中在平面声波传播方向上插入无限大板状样品,被样品吸收的声功 率与入射波的声功率之比。 注:见3.4中的注。 4 符号 A ———脉冲管的内半径,单位为米(m); Ai———与收发合置换能器(或水听器)接收到的样品入射波声压相对应的信号电压幅值,单位为 伏(V); Ar———与收发合置换能器(或水听器)接收到的样品反射波声压相对应的信号电压幅值,单位为 伏(V); At———与收发合置换能器(或水听器)接收到的样品透射波声压相对应的信号电压幅值,单位为 伏(V); a1———平面发射换能器阵的半径,单位为米(m); a2———球形水听器的半径,单位为米(m); cw———水媒质中的声速,单位为米每秒(m/s); D———脉冲管法测量时样品的直径,单位为米(m); D0———脉冲管的内直径,单位为米(m); d1———自由场法中,反射测量水听器与被测样品之间的距离,单位为米(m); 2GB/T14369—2011 d2———自由场法中,透射测量水听器与被测样品之间的距离,单位为米(m); ER———回声降低,单位为分贝(dB); F———测量频率,单位为赫兹(Hz); fr———换能器谐振频率,单位为赫兹(Hz); f0———测量中心频率,单位为赫兹(Hz); f1———测量频率下限,单位为赫兹(Hz); f2———测量频率上限,单位为赫兹(Hz); H———脉冲管的有效长度(换能器表面至样品反射面的距离),单位为米(m); IL———插入损失,单位为分贝(dB); K———脉冲声波中稳态正弦波的个数; L———自由场法中,发射换能器与反射测量水听器之间的距离,单位为米(m); l———样品在声轴垂直平面上投影的最小长度,单位为米(m); n———时域信号采样点; Q———换能器的品质因数; R———样品的声压反射系数; pi———与入射波声信号相对应的电压时域信号,单位为伏(V); pn———与测量支架产生的干扰声信号相对应的电压时域信号,单位为伏(V); pr———与样品反射波声信号相对应的电压时域信号,单位为伏(V); p′r———与入射波和样品反射波叠加声信号相对应的电压时域信号,单位为伏(V); pt———与样品透射波声信号相对应的电压时域信号,单位为伏(V); T———样品的声压透射系数; t———水媒质的温度,单位为摄氏度(℃); α———样品的吸声系数; θ-3dB———-3dB波束角,单位为度(°); λw———与测量频率相对应的水媒质中声波波长,单位为米(m); τ———脉冲宽度,单位为秒(s); ω———角频率(ω=2πf),单位为弧度每秒(rad/s)。 5 脉冲管法 5.1 测量装置 脉冲管法的测量装置组成如图1所示,此装置由脉冲管、收发合置换能器、标准反射体和电子测量 设备组成。电子测量设备由信号发生器、功率放大器、电子开关(收发转换器)、带通滤波器、信号采集器 (数字示波器)和计算机系统组成。计算机安装测量软件,通过总线控制数字仪器,完成信号采集与处 理、测量结果保存和打印。采用人工读数测量时,信号采集器可用数字示波器替代,电子开关可用收发 转换器替代。 常用工作频率范围为1kHz~30kHz。位于脉冲管一端的换能器向脉冲管中发射脉冲调制的正弦 波,被位于脉冲管中的样品反射和透射。其中样品反射波再由同一换能器(或水听器)接收,样品的透射 波在脉冲管末端被声学刚性(或声学柔性)标准反射体反射,第二次透过样品,由同一换能器(或水听器) 接收。 3GB/T14369—2011 图1 脉冲管法数字测量装置原理框图 5.2 测量条件 5.2.1 脉冲管要求 脉冲管壁厚应均匀,内壁应光洁,管壁厚度与管内半径之比应不小于1。脉冲管的内半径由测量频 率上限决定