虽然发送（电压或电流）响应都是按辐射到距发射器声中心1米处的表观声压值来定义的，但这并不意味着水听器到发射器的测量距离只限于1米。如果发射器的尺寸较大，离发射器声中心1米处的点，可能是处于发射器的近场区甚至还可能就在发射器（或其基阵）本身之内，例如，对于半径为2米的圆柱型发射器。因此，实际测量都是在大于1米的远场中的某距离上完成的，要求那里的发散声波是球面波，即声波强度或声压平方是随距离的平方成反比地衰减，所以有效值声压与距离成反比。这样把远场中d米处测量的声压值换算为1米处的表观声压值时，只要乘以距离d即可。在自由场中，对发射器发送响应的测量也有二种方法：一是互易法校准：二是比较法校准。发射器校准就是测量其发送响应。其两种校准方法与水听器灵敏度校准的方法相类似。使用标准水听器来校准发射器的测量方法很简单：先把待校发射器放入自由场中，然后在发射器的声轴上距其等效声中心d米处放置一个已知自由场灵敏度为M，的标准水听器，并测出其开路输出电压e，这样d米处声压为Pa=e,/M，，再测出发射器两端所加电压V.或电流i，由此可得：Sur=·d/v"Ms或Sa=%·dlisx=Ms本方法在实施之前要做好以下准备工作：（1）实验水域必须满足自由场条件，若在非消声水池实验则需采用脉冲声技术（2）实验前待校发射器与标准水听器必须清洗，并提前放入水池中浸泡。（3）水听器必须置于发射器声轴方向上且远场区域d米处，其远场区根据邻近区判据来确定。以上工作完成后按下列步骤进行实验：（1）将待校发射器和标准水听器放入自由场中适当位置上。（2）按下图连接实验线路，接通电源后予热五分钟
虽然发送（电压或电流）响应都是按辐射到距发射器声中心 1 米处的表观声压值来定 义的，但这并不意味着水听器到发射器的测量距离只限于 1 米。如果发射器的尺寸较大， 离发射器声中心 1 米处的点，可能是处于发射器的近场区甚至还可能就在发射器（或其基 阵）本身之内，例如，对于半径为 2 米的圆柱型发射器。因此，实际测量都是在大于 1 米 的远场中的某距离上完成的，要求那里的发散声波是球面波，即声波强度或声压平方是随 距离的平方成反比地衰减，所以有效值声压与距离成反比。这样把远场中 d 米处测量的声 压值换算为 1 米处的表观声压值时，只要乘以距离 d 即可。 在自由场中，对发射器发送响应的测量也有二种方法：一是互易法校准；二是比较法 校准。发射器校准就是测量其发送响应。其两种校准方法与水听器灵敏度校准的方法相类 似。 使用标准水听器来校准发射器的测量方法很简单：先把待校发射器放入自由场中，然 后在发射器的声轴上距其等效声中心 d 米处放置一个已知自由场灵敏度为 Ms 的标准水听 器，并测出其开路输出电压 s e ，这样 d 米处声压为 d s Ms P = e / ，再测出发射器两端所加 电压 Vx 或电流 x i ，由此可得： x s s vx d V M e S = / 或 x s s ix d i M e S = / 本方法在实施之前要做好以下准备工作： （1）实验水域必须满足自由场条件，若在非消声水池实验则需采用脉冲声技术。 （2）实验前待校发射器与标准水听器必须清洗，并提前放入水池中浸泡。 （3）水听器必须置于发射器声轴方向上且远场区域 d 米处，其远场区根据邻近区判据 来确定。 以上工作完成后按下列步骤进行实验： （1）将待校发射器和标准水听器放入自由场中适当位置上。 （2）按下图连接实验线路，接通电源后予热五分钟
外触发信号信号源示波器监测信号功率放大器测量放大器标准水听器KHF发射器水池图1发射换能器发送响应测量的方框图（3）调整信号源输出电压为0.5V，功放放大20~40dB，测放放大20~40dB，滤波器为1/3倍频程档位。（4）分别调整信号源信号频率和滤波器中心频率，使二者相同，然后在各频率点上分别测量发射换能器上所加的输入电压U，和标准水听器的开路电压eoc。发射换能器上所加的输入电压U，即功放的输出电压，可由功放的监测口电压推得（功放的监测口电压为功放的输出电压的1/10），而功放的监测口电压可由示波器直接测得。水听器的开路电压e。的测量采用替代法，不可直接从示波器上读取，因为此实验中ec值对测量结果影响很大，替代法测量如下：在某一频率点上，调整测放和示波器的放大倍数，使水听器的输出信号正常显示，然后在保持测放和示波器放大倍数不变的条件下，用正弦信号发生器输出信号代替水听器的输出信号送入测放，调节信号源的输出电压的大小，使之在测放和示波器上观察的数值与水听器输出电压e。。的大小相等。此时正弦信号发生器的输出电压值即为水听器的真正开路电压值，记为ec。根据发送响应（级）定义，可知Sy = 20 lg eoc +20 lg d - 20 lg M, -20 lg Vx=20lgd-Mst+20lgeoc-20lgVx其中S，为发送电压响应级，M，为标准水听器灵敏度级。其基准值re1Pa·m/V。三、实验内容与要求：1.内容根据实验室条件给定一只待测发射换能器、一只标准水听器以及相应的测量仪器，然
图 1 发射换能器发送响应测量的方框图 （3）调整信号源输出电压为 0.5V，功放放大 20~40dB，测放放大 20~40dB，滤波器 为 1/3 倍频程档位。 （4）分别调整信号源信号频率和滤波器中心频率，使二者相同，然后在各频率点上分 别测量发射换能器上所加的输入电压 U x 和标准水听器的开路电压 oc e 。 发射换能器上所加的输入电压 U x ，即功放的输出电压，可由功放的监测口电压推得 （功放的监测口电压为功放的输出电压的 1/10），而功放的监测口电压可由示波器直接测 得。 水听器的开路电压 oc e 的测量采用替代法，不可直接从示波器上读取，因为此实验中 oc e 值对测量结果影响很大，替代法测量如下：在某一频率点上，调整测放和示波器的放大 倍数，使水听器的输出信号正常显示，然后在保持测放和示波器放大倍数不变的条件下， 用正弦信号发生器输出信号代替水听器的输出信号送入测放，调节信号源的输出电压的大 小，使之在测放和示波器上观察的数值与水听器输出电压 oc e 的大小相等。此时正弦信号发 生器的输出电压值即为水听器的真正开路电压值，记为 oc e 。 根据发送响应（级）定义，可知 sL oc x vL oc s x d M e V S e d M V 20 lg 20 lg 20 lg 20 lg 20 lg 20 lg 20 lg = − + − = + − − 其中 SvL 为发送电压响应级， MsL 为标准水听器灵敏度级。其基准值 re 1Pa·m/V。 三、实验内容与要求： 1．内容 根据实验室条件给定一只待测发射换能器、一只标准水听器以及相应的测量仪器，然 信号源 功率放大器 测量放大器 示波器 发射器 水池 标准水听器 被测水听器 外触发信号 监测信号
后采用比较法校准发射器，即测出发射换能器的发送电压响应。2.要求：（1）认真做好实验前准备工作：（2）根据发射换能器的工作频率范围要求分别测出不同频率点上的发射换能器上所加电压U，和水听器输出的开路电压ec。（3）根据测得的数据计算出发射换能器的发送电压响应（级），并绘制出发送电压响应的频率特性曲线。求出发送响应带宽△F。四、思考题：1．总结发射换能器发送响应的测量过程中、产生误差的原因
后采用比较法校准发射器，即测出发射换能器的发送电压响应。 2．要求： （1）认真做好实验前准备工作； （2）根据发射换能器的工作频率范围要求分别测出不同频率点上的发射换能器上所加 电压 U x 和水听器输出的开路电压 oc e 。 （3）根据测得的数据计算出发射换能器的发送电压响应（级），并绘制出发送电压响 应的频率特性曲线。求出发送响应带宽 f 。 四、思考题： 1．总结发射换能器发送响应的测量过程中、产生误差的原因
实验三水声换能器指向性测量一、实验目的：通过本实验掌握测量水声换能器指向性的方法。二、实验原理与方法：描述一个水声换能器的自由场远场的指向性响应的特性参量有：指向性图、指向性因数和指向性指数等。1.指向性图（1）基本概念发射换能器或其基阵的发射指向性图是表示它在自由场中辐射声波时，在其远场中声能的空间分布图像。通常用D(β,の）表示归一化的指向性图函数，定义式如下：D(g,0)= P(p,0)p(0,0)其中：θ表示考察方向与极轴（通常为Z轴）的夹角：β表示考察方向在XOY平面上的投影线与x轴的夹角：p(,の)表示各考察方向(p,の)上自由场声压的有效值；p(0,0)表示声轴方向（或选定方向）上自由场远场电压的有效值，通常p(0,0)方向就选定为有效值声压为最大值的方向。D(p,)是个不大于1的正值，若取分贝表示，则20IgD(β,の)恒为负分贝数。换能器的发射指向性图会随发射信号频率的改变而变化，就是说，同一换能器当发射不同频率的信号时，其辐射声能在空间分布是不同的。对于一个水听器或基阵，它的接收指向性图是表示自由场远场传来的平面波入射到水听器接收面上的平均声压随入射方向变化的曲线图。或者说，它是水听器在远场平面波作用下，所产生的开路输出电压随入射方向变化的曲线图，其函数表示式可记作：F(,)/A-M(β,0)D(Φ,0):F(0,0)/ AM(0,0)其中：F(β,の)，F(0,0)分别表示任意方向和最大值方向入射的平面波在水听器接收面上所产生的作用力：A为水听器接收面的有效面积：M(β,①），M(O,O)分别表示任意方向和最大值方向上的自由场电压灵敏度。可见，水听器的接收指向性图也就是它的相对灵敏度的曲线图，所以其D(,の)也小于1，即20lgD(Φ,①)也为负的分贝数。指向性图函数，也有利用任意方向上的声强I（?，①）与最大值方向（或声轴方向）声强I(0,0)之比来定义的，以符号b(Φ,)表之，即：
实验三 水声换能器指向性测量 一、实验目的： 通过本实验掌握测量水声换能器指向性的方法。 二、实验原理与方法： 描述一个水声换能器的自由场远场的指向性响应的特性参量有：指向性图、指向性因 数和指向性指数等。 1．指向性图 （1）基本概念 发射换能器或其基阵的发射指向性图是表示它在自由场中辐射声波时，在其远场中声 能的空间分布图像。通常用 D(, ) 表示归一化的指向性图函数，定义式如下： (0,0) ( , ) ( , ) p p D = 其中： 表示考察方向与极轴（通常为 Z 轴）的夹角； 表示考察方向在 XOY 平面上的投影线与 x 轴的夹角； p(, ) 表示各考察方向 (, ) 上自由场声压的有效值； p(0,0) 表示声轴方向（或选定方向）上自由场远场电压的有效值，通常 p(0,0) 方 向就选定为有效值声压为最大值的方向。 D(, ) 是个不大于 1 的正值，若取分贝表示，则 20lg D(, ) 恒为负分贝数。换能 器的发射指向性图会随发射信号频率的改变而变化，就是说，同一换能器当发射不同频率 的信号时，其辐射声能在空间分布是不同的。 对于一个水听器或基阵，它的接收指向性图是表示自由场远场传来的平面波入射到水 听器接收面上的平均声压随入射方向变化的曲线图。或者说，它是水听器在远场平面波作 用下，所产生的开路输出电压随入射方向变化的曲线图，其函数表示式可记作： (0,0) ( , ) (0,0)/ ( , )/ ( , ) M M F A F A D = = 其中： F(, )， F(0,0) 分别表示任意方向和最大值方向入射的平面波在水听器接收面上 所产生的作用力； A 为水听器接收面的有效面积； M (, ) ， M (0,0) 分别表示任意方向和最大值方向上的自由场电压灵敏度。 可见，水听器的接收指向性图也就是它的相对灵敏度的曲线图，所以其 D(, ) 也小 于 1，即 20lg D(, ) 也为负的分贝数。 指向性图函数，也有利用任意方向上的声强 I(, ) 与最大值方向（或声轴方向）声强 I(0,0) 之比来定义的，以符号 b(, ) 表之，即：