ICS 17.140.30 CCS A 59 中华人民共和国国家标准 GB/T42559—2023 声学 干涉型光纤水听器相移灵敏度测量 AcousticsMeasurement of phase-shifted sensitivity of interferometric fiber-optic hydrophones 2023-05-23发布 2023-12-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T42559—2023 目 次 前言 m 引言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 干涉条纹计数法 4.1 测量原理 4.2 测量装置 4.3 测量条件 4.4 测量方法 4.5 测量不确定度 贝塞尔函数比值法 5 5.1 测量原理 5.2 测量装置 5.3 测量条件 5.4 测量方法 5.5 测量不确定度 6 相位生成载波解调法· 6.1 测量原理 10 6.2 测量装置· 6.3 测量条件 12 6.4 测量方法 12 6.5 测量不确定度 13 差分延时外差解调法 13 7.1 测量原理 13 7.2 测量装置 14 7.3 测量条件 15 7.4 测量方法· 7.5 测量不确定度 16 8 3X3耦合器相位解调法 16 8.1 测量原理 16 8.2 测量装置 18 8.3 测量条件 19 8.4 测量方法 19 8.5 测量不确定度 20 GB/T42559—2023 附录A（规范性） 干涉型光纤水听器贝塞尔函数比值法干涉光相移量与贝塞尔比值关系表21 附录B（资料性） 干涉型光纤水听器相移灵敏度测量不确定度分析示例 24 参考文献 31 GB/T42559—2023 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国科学院提出。 本文件由全国声学标准化技术委员会（SAC/TC17）提出并归口。 司、中国电子科技集团公司第二十三研究所、浙江大学、国防科技大学、中国科学院声学研究所、北京科 技大学。 本文件主要起草人：陈毅、周利生、张敏、罗洪、刘英明、金晓峰、张军、熊水东、贾广慧、莫喜平、 王伟印、杨柳青、刘飞、佟昊阳、李文静、金梦群、张自丽。 II GB/T42559—2023 引言 干涉型光纤水听器是一种相位调制型传感器，它具有抗电磁干扰、灵敏度高、体积小、频带响应宽、 易于大规模成阵等特点，在声呐装备研制、海洋环境参数监测和海洋资源开发等领域有很好的应用 前景。 相移灵敏度是反映干涉型光纤水听器性能最为本质的参数。随着国内从事干涉型光纤水听器研 推动干涉型光纤水听器的实用化进程。 根据国内实际情况，本文件为用户提供了干涉条纹计数法、贝塞尔函数比值法、相位生成载波解调 涉型光纤水听器的测量需求，实现相移灵敏度测量方法与量值的统一。 IV GB/T42559—2023 声学干涉型光纤水听器相移灵敏度测量 1范围 本文件描述了用干涉条纹计数法，贝塞尔函数比值法、相位生成载波解调法、差分延时外差解调法 和3×3耦合器相位解调法测量干涉型光纤水听器声压相移灵敏度的测量原理、测量装置、测量条件、测 量方法和测量不确定度 本文件适用于10Hz~20kHz频率范围内干涉型光纤水听器相移灵敏度的测量 注：当上述方法给出的相移灵敏度级测量结果偏差超过3dB时，以干涉条纹计数法测量结果为准。 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 本文件。 GB/T3947—1996声学名词术语 GB/T4130—2017声学水听器低频校准方法 GB/T7965—2002声学水声换能器测量 GB/T14733.12—2008电信术语光纤通信 JG449—2014倍频程和分数倍频程滤波器 3术语和定义 GB/T3947—1996,GB/T4130—2017.GB/T7965—2002和GB/T14733.12—2008界定的以及下 列术语和定义适用于本文件。 3.1 干涉型光纤水听器interferometricfiber-optichydrophone 把光导纤维作为敏感元件并利用光干涉原理制成的水听器。 注：其特性表现为干涉光相移量与声场中声压的变化成一定的比例关系。 3.2 干涉光相移量phase-shiftedvalueof optical interference 因外界信号作用导致的干涉型光纤水听器传感臂与参考臂干涉光信号的相位差。 3.3 干涉条纹计数法interferometricfringecountingmethod 通过获取干涉型光纤水听器输出的干涉条纹数量，得到由外界信号作用引起的干涉型光纤水听器 干涉光相移量的方法。 3.4 贝塞尔函数比值法 Bessel functionratiomethod 对干涉型光纤水听器输出的干涉信号进行贝塞尔级数展开，由信号三次谐波与基波（或四次谐波与 1 GB/T42559—2023 二次谐波）之比。 注：贝塞尔函数比值法测得的干涉光相移量也称贝塞尔函数宗量。 3.5 相位生成载波解调法phasegeneratedcarrierdemodulationmethod 对相位载波调制后的干涉型光纤水听器输出的干涉光信号进行解调处理，得到干涉型光纤水听器 干涉光相移量的方法。 3.6 差分延时外差解调法differentialdelayheterodynedemodulationmethod 得到干涉型光纤水听器干涉光相移量的方法。 3.7 3×3耦合器相位解调法phasedemodulationmethodusing3×3coupler 利用3×3耦合器三端输出干涉光信号相位相差2元/3的特性，对干涉型光纤水听器输出光信号进 行相位解调，得到干涉型光纤水听器干涉光相移量的方法。 3.8 标准水听器 standard hydrophone 用作水声计量的、性能稳定并经过绝对校准的换能器。常作为建立水中声压基准用的标准器，并借 此传递声压量值。 ［来源：GB/T3947—1996,7.82] 3.9 ［声压］相移灵敏度［soundpressure]phase-shifted sensitivity M 由声压信号作用引起的干涉型光纤水听器干涉光相移量与声场中引入干涉型光纤水听器前存在于 干涉型光纤水听器参考中心位置处的自由场声压之比值，用公式（1）表示： .(1) p 式中： Φ一一干涉光相移量，单位为弧度(rad)； p一—自由场声压，单位为帕(Pa)。 注：［声压]相移灵敏度的单位为弧度每帕(rad/Pa)。 3.10 ［声压］相移灵敏度级 [soundpressure]phase-shifted sensitivitylevel LMa 相移灵敏度与基准相移灵敏度之比取以10为底的对数乘以20,用公式（2)表示： Me ....(2 ) 式中： Mar——基准相移灵敏度，Mor=1rad/μPa。 注：［声压相移灵敏度级的单位为分贝（dB）。 4干涉条纹计数法 4.1测量原理 干涉型光纤水听器在水中声波作用下输出的干涉光信号的光强可用公式（3）表示： 2