ICS 17.140 U 67 GB 中华人民共和国国家标准 GB/T 31014—2014 声学 水声自标强度测量实验室方法 Acoustics-Laboratory methods of underwater target strength measurement 2014-09-03发布 2015-02-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布 中国国家标准化管理委员会 GB/T31014—2014 前言 本标准按照GB/T1.12009给出的规则起草。 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：易燕、祖峰磊、赵洪、李水、袁丰华、莫喜平。 GB/T31014—2014 声学水声目标强度测量实验室方法 1范围 本标准规定了实验室测量水声目标强度的测量装置、测量条件、测量步骤。 本标准适用于频率在1kHz～500kHz范围的水声目标强度的实验室测量。 注：大型水声目标的目标强度采用缩比模型测量，参见附录A。 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/T3947—1996声学名词术语 3术语和定义 GB/T3947一1996界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 [acoustic] scattering 散射 声波朝任意方向的不规则反射、折射或衍射。 注：与入射波相反方向上的散射声波称为散射回波或反向散射声波。 3.2 目标强度 target strength;TS 距离目标等效声中心1m处的反向散射声强级与入射平面波声强级的差值 注：声强级只限于自由行波的条件，此时声强级与声压级相等，否则只有声压级能直接测量。 ［GB/T3947—1996，定义7.33］ 3.3 缩比模型 scalemodel 将目标按一定比例缩小后制成的模型。 4符号 下列符号适用于本文件。 A 线性调频脉冲信号幅值，单位为伏（V)； am 缩比模型在垂直于人射波方向的投影面内的最大线度，单位为米（m）； ai 发射换能器辐射面的最大线度，单位为米（m）； 水听器的最大线度，单位为米（m）； a2 目标在垂直于人射波方向的投影面内的最大线度，单位为米（m）； as a4 目标在声轴方向的投影面内的最大线度，单位为米（m）； 水媒质中的声速，单位为米每秒（m/s）； 1 GB/T31014—2014 f 测量频率，单位为赫兹(（Hz)； ft 测量频率范围的下限，单位为赫兹（Hz)； fij 测量频率范围子段的下限，单位为赫兹（Hz）； fm 缩比模型的测量频率，单位为赫兹(Hz)； fu 测量频率范围的上限，单位为赫兹（Hz)； fuj 测量频率范围子段的上限，单位为赫兹（Hz)； I; 入射声波在目标有效声中心处的声强值，单位为瓦每平方米（W/m²）； I, 目标散射回波在距离目标有效声中心r处的声强值，单位为瓦每平方米（W/m²）； Km 缩比模型的缩小比例； K 稳态波周期数； k 波数； L 发射换能器到目标声中心的距离，单位为米（m）； L 实验室水池长度，单位为米（m）； n 时域信号采样点序号； pa 人射波和目标散射回波叠加声压信号，单位为帕斯卡（Pa）； 人射波声压信号，单位为帕斯卡（Pa)； pi 线性调频脉冲信号，单位为伏（V)； pi p. 目标散射回波声压信号，单位为帕斯卡（Pa)； Q 换能器的品质因数； 目标声中心到水听器的距离，单位为米（m）； r TS 目标的目标强度，单位为分贝（dB)； TSm 缩比模型的目标强度，单位为分贝（dB)； 时间，单位为秒(s)； t 入w 与测量频率相对应的水媒质中声波波长，单位为米（m）； 03 dB 发射换能器一3dB波束宽度，单位为弧度（rad)； 2 脉冲宽度，单位为秒(s)； At 线性调频脉冲信号宽度，单位为秒（s）。 5 测量装置 测量装置组成如图1所示。此装置由电子测量设备、吊放装置、发射换能器和水听器组成。电子测 量设备由信号发生器、功率放大器、前置放大器、带通滤波器、信号采集器和控制系统组成。控制系统通 过总线控制数字仪器和吊放装置，完成信号采集、记录和分析，最终计算得到测量结果 2 GB/T 31014—2014 总线 同步脉冲 信号发生器 计算机 功率放大器 信号采集器 前置放大器 水面 吊放装置 固定装置 吊放装置 被测月测 水听器 声轴 发射换能器 消声水池 图1测量装置组成框图 6测量条件 6.1 测量频率 实验室水池中测量水声目标强度，要求测量在自由场远场条件下进行，要求目标和水听器应处于发 射换能器的远场，即同时符合式（1)和式（2）规定的条件： n+zin L> (1） 入w ar²+a?? .( 2 ) 入w 水听器应处于目标散射回波的远场，即符合式（3）规定的条件： az?+as2 r (3) 入w 可得发射换能器到目标声中心的距离L应符合式（4）： (4) 入w 测试应避免池壁干扰信号，要求脉冲宽度满足式（5）： L'-L .(5) 此外，脉冲宽度还与换能器的品质因数Q值和稳态波周期数K有关，要求脉宽满足式（6）： Q+K (6) 由式（4）、式（5）、式（6），计算可得实验室水池中测量水声目标强度的测量频率上限fu和测量频率 下限f1见式（7)和式（8）： 3