ГОСТ Р МЭК 62127-3-2010

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

ГИДРОФОНЫ

Общие требования к характеристикам для измерений параметров ультразвуковых полей в частотном диапазоне от 0,5 до 40 МГц

State system for ensuring the uniformity of measurements. Hydrophones. General requirements to properties for measurements for ultrasonic fields in the frequency range from 0,5 up to 40 MHz

ОКС 17.140.50

Дата введения 2012-07-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Всероссийским научно-исследовательским институтом физико-технических и радиотехнических измерений Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии на основе собственного официального перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Управлением метрологии Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 21 декабря 2010 г. N 824-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 62127-3:2007* "Ультразвук. Гидрофоны. Часть 3. Характеристики гидрофонов для ультразвуковых полей на частотах до 40 МГц" (IEC 62127-3:2007 "Ultrasonics - Hydrophones - Part 3: Properties of hydrophones for ultrasonic fields up to 40 MHz", IDT).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Март 2019 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

     1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на гидрофоны с пьезоэлектрическими чувствительными элементами, разработанными для измерений ультразвуковых полей импульсного или непрерывного излучения, генерируемого ультразвуковым оборудованием, на гидрофоны, используемые для измерений в воде и на гидрофоны с предварительным усилителем или без него.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие международные стандарты:

IEC 62127-1, Ultrasonics - Hydrophones - Part 1: Measurement and characterization of medical ultrasonic fields up to 40 MHz. Corrigendum 1 (Ультразвук. Гидрофоны. Часть 1. Измерение и определение характеристик медицинских ультразвуковых полей до 40 МГц)

IEC 62127-2, Ultrasonics - Hydrophones - Part 2: Calibration for ultrasonic fields up to 40 MHz (Ультразвук. Гидрофоны. Часть 2. Калибровка для ультразвуковых полей на частотах до 40 МГц)

     3 Термины, определения и обозначения

В настоящем стандарте применены термины по МЭК 62127-1 и МЭК 62127-2, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 диаграмма направленности: Представление (обычно в графическом виде) зависимости чувствительности гидрофона от направления распространения падающей плоской звуковой волны в какой-либо заданной плоскости, проходящей через опорную точку, и на какой-либо заданной частоте [МЭК 60565].

3.2 эффективный радиус гидрофона , ,  , м: Радиус гидрофона в виде жесткого диска, который имеет расчетную диаграмму направленности, угловой сектор которой равен угловому сектору измеренной диаграммы направленности рассматриваемого гидрофона.

Примечания

1 Угловой сектор определяют по определенному уровню снижения диаграммы направленности относительно ее максимального значения. Для определенных уровней снижения, равных 3 дБ и 6 дБ, значения эффективного радиуса обозначают как и .

2 Значения радиуса зависят от частоты. Подробные экспериментальные данные см. в [1].

3.3 импеданс электрической нагрузки , Ом: Комплексное значение входного электрического импеданса (включающее реальную и мнимую части), к которому подключен или должен быть подключен выходной разъем кабеля гидрофона.

3.4 конец кабеля: Выходной разъем на конце кабеля, конструктивно связанного с гидрофоном, если такой имеется на выходе гидрофона с усилителем или без него. Если гидрофон с усилителем или без него не имеет такого кабеля, то под концом кабеля понимают выходной разъем, конструктивно связанный с гидрофоном, но не с внешним (подсоединяемым) кабелем.

3.5 чувствительность на конце кабеля под нагрузкой; чувствительность гидрофона (или гидрофона с предусилителем) на конце кабеля под нагрузкой , В/Па: Отношение мгновенного значения электрического напряжения на конце постоянно подсоединенного кабеля или разъема гидрофона (или гидрофона с предусилителем), подсоединенных к электрическому импедансу нагрузки, к мгновенному акустическому давлению в свободном невозмущенном акустическом поле плоской волны в точке, соответствующей акустическому центру гидрофона, при условии отсутствия гидрофона в этой точке.

3.6 чувствительность холостого хода на конце кабеля; чувствительность холостого хода на конце кабеля гидрофона , В/Па: Отношение мгновенного значения электрического напряжения холостого хода на конце постоянно подсоединенного кабеля или разъема гидрофона (или гидрофона с предусилителем) к мгновенному акустическому давлению в свободном невозмущенном акустическом поле плоской волны в точке, соответствующей акустическому центру гидрофона, при условии отсутствия гидрофона в этой точке.

3.7 свободное поле: Звуковое поле в гомогенной изотропной среде, в котором влиянием границ можно пренебречь [МЭК 60565].

3.8 геометрический радиус гидрофона , м: Радиус, определяемый размерами активного элемента гидрофона.

3.9 гидрофон: Преобразователь, который генерирует электрические сигналы при воздействии на него акустических сигналов в воде [МЭК 60050-801].

3.10 гидрофон с предусилителем: Гидрофон, совмещенный с предварительным усилителем в одном корпусе.

3.11 ось гидрофона: Номинальная ось симметрии активного элемента гидрофона.

Примечание - Под осью гидрофона в настоящем стандарте подразумевается геометрическая ось симметрии гидрофона, если изготовителем гидрофона не установлено другое более конкретное определение.

3.12 предварительный усилитель (предусилитель) гидрофона: Активное электронное устройство, которое соединяют или нужно соединить с гидрофоном для снижения его выходного импеданса [МЭК 62127-3].

Примечания

1 Предусилитель гидрофона требует электрического питания.

2 Коэффициент усиления предусилителя гидрофона может быть и меньше 1, т.е. предусилитель может и не являться усилителем напряжения.

3.13 опорный центр: Точка на гидрофоне или вблизи него, относительно которой определяют акустическую чувствительность [МЭК 60565].

Примечание - В настоящем стандарте под опорным центром подразумевают геометрический центр излучающей поверхности активного элемента гидрофона, если изготовителем гидрофона не дано другое, более конкретное определение.

3.14 неопределенность: Параметр, связанный с результатом измерений и характеризующий разброс значений, которые могли бы быть приписаны измеряемой величине (Руководство ИСО [2]).

     4 Список обозначений

- геометрический радиус гидрофона

- эффективный радиус гидрофона (,: со ссылкой на его определение при минус 3 и 6 дБ соответственно)

- скорость звука в среде (обычно в воде)

- частота

- общее обозначение для комплексного значения чувствительности гидрофона, где является модулем, a - аргументом, т.е. его фазовым углом

- чувствительность холостого хода на конце кабеля

- чувствительность на конце кабеля под нагрузкой

- комплексный электрический выходной импеданс гидрофона с предусилителем или без него

- комплексный электрический импеданс нагрузки

- угол падения ультразвуковой волны относительно оси гидрофона (, : на уровнях минус 3 и 6 дБ соответственно)

     5 Характеристики гидрофона

     5.1 Общие положения

Приведенная ниже информация необходима для полного описания эксплуатационных характеристик гидрофона в частотном диапазоне, относящемся к настоящему стандарту. Примеры представления такой информации о характеристиках гидрофона приведены в приложении А.

     5.2 Общая информация

Должна быть представлена в письменном виде следующая информация:

- основные физические принципы процесса преобразования энергии, тип материала чувствительного элемента, форма и геометрические размеры (диаметр, толщина) активного элемента гидрофона и диаметр ножки (для зондового гидрофона);

- конфигурация и конструкция гидрофона;

- имеется или нет в гидрофоне предварительный усилитель; если предварительный усилитель может быть отсоединен от гидрофона, то следует четко указать, для какого типа гидрофона предназначен данный тип предварительного усилителя;

- номинальное направление приема ультразвука относительно гидрофона.

Примечание - Последнее указание наиболее важно, поскольку из литературы [3] известно, что чувствительность даже мембранных гидрофонов может изменяться при изменении направления распространения ультразвука на противоположное.

Рекомендуется представлять в письменном виде и такую информацию:

- резонансная частота основной толщиной моды колебаний активного элемента гидрофона;

- размеры и масса гидрофона;

- коэффициенты отражения и поглощения (предпочтительно в зависимости от частоты) для мембранных гидрофонов.

Общее примечание, касающееся 5.3 и 5.4: если доступна информация о фазовых характеристиках, то в дополнение к значению чувствительности (равной модулю в комплексном представлении чувствительности гидрофона) рекомендуется указывать фазовый угол (равный аргументу в комплексном представлении чувствительности гидрофона), а также частотную зависимость не только чувствительности, но и фазового угла.

     5.3 Чувствительность

Чувствительность на конце кабеля гидрофона (с предусилителем или без него) должна быть указана в В/Па или в десятичных кратных им единицах, или в виде логарифмических величин - в децибелах относительно определенного значения.

Если предварительный усилитель влияет на чувствительность гидрофона, то это должно быть указано.