GB/T 14369-2011 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

ICS17.140

A59百目

中华人民共和国国彖标准

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

GB/T14369—2011

目次

刖有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

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刖吕

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。

T

GB/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。

1

GB/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

给定频率和坏境条件下，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

a

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）；

A,——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）；

心——平面发射换能器阵的半径，单位为米（m）；

Z一一球形水听器的半径，单位为米（m）；

iw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）；

Do——脉冲管的内直径，单位为米（m）；

仏一一自由场法中，反射测量水听器与被测样品之间的距离，单位为米（m）；

2

GB/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）；

一一换能器谐振频率，单位为赫兹（Hz）；

./（）测量中心频率，单位为赫兹（Hz）；

f\测量频率下限，单位为赫兹（Hz）；

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）；

I一一样品在声轴垂直平面上投影的最小长度，单位为米（m）；

»——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；

也与入射波声信号相对应的电压时域信号，单位为伏（V）；

久一一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）；

Or与样品反射波声信号相对应的电压时域信号，单位为伏（V）；

—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）；

伕—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；

/——水媒质的温度，单位为摄氏度（°C）；

a样品的吸声系数；

d-：＞.an3dB波束角，单位为度（°）；

Aw——与测量频率相对应的水媒质中声波波长，单位为米（m）；

r——脉冲宽度，单位为秒（s）;

3——角频率（3=2好），单位为弧度每秒（rad/s）o

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T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。

3

GB/T14369—2011

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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lo脉冲管的内半径由测量频

率上限决定，应满足式（1）或式（2）的要求。脉冲管的有效长度（H）由测量频率下限决定，应满足式（5）

的要求。

5.2.2换能器要求

脉冲管法中使用的换能器应采用平面活塞型发射换能器，可采用同一换能器或另一水听器接收回

波。在变温变压测量条件下,应具有良好的温度稳定性及压力稳定性。换能器的安装应避免与脉冲管

壳体的振动耦合。

5.2.3标准反射体要求

5.2.3.1声学柔性标准反射体

声学柔性标准反射体的声压反射系数R近似为1,相位180°,用于声学软末端条件下测量的全反射

参考。常压下的声学柔性标准反射体一般是管端的水与空气界面，高静水压下一般使用氮气。

5.2.3.2声学刚性标准反射体

声学刚性标准反射体的声压反射系数R近似为1,相位0°,作为声学硬末端条件下测量时的全反射

参考,常压和高静水压情况卜均可采用。主要要求如卜•：

a）标准反射体通常为不锈钢圆柱，与脉冲管内壁的间隙应不大于0.2mm；

b）标准反射体的厚度应为测量中心频率九时声波在不锈钢圆柱中波长的四分之一；

c）标准反射体适用的频率范围为九土九/4；

d）标准反射体使用前应进行核查，其声压反射系数应不小于0.950

5.2.4样品要求

5.2.4.1管中样品

对在管中测量声压反射系数、声压透射系数和吸声系数的样品要求如下：

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