Р 50.2.037-2004
Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения гидроакустические. Термины и определения

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МЕТРОЛОГИИ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА

ИЗМЕРЕНИЙ.

ИЗМЕРЕНИЯ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЕ.

Термины и определения

Издание официальное

Госстандарт России Москва

P 50.2.037.-2004

Предисловие

1    РАЗРАБОТАНЫ и ВНЕСЕНЫ Государственным научным метрологическим центром «Всероссийский научно-исслсдоватсльский институт физико-технических и радиотехнических измерений» (ГНМЦ «ВНИИФТРИ») Госстандарта России

2    ПРИНЯТЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 11.02.2004 JVp 55-СТ

3    ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ

Настоящие рекомендации нс могут быть полностью или частично воспроизведены, тиражированы и распространены в качестве официального издания без разрешения ФГУП ВНИИФТРИ

P 50.2.037 -2004

Содержание

1    Область применения................................................................................. 1

2    Нормативные ссылки................................................................ 1

3    Термины с определениями......................................................... 2

3.1    Параметры гидроакустического поля.......................................... 2

3.2    Измерения характеристик среды, свойств материалов и параметров

окружающей обстановки гидроакустическими методами................ 11

3 Гидроакустичсскис средства общего (нс метрологического)

назначения и их характеристики............................................... 19

3.4    Средства измерений параметров гидроакустического поля.............. 29

3.5    Метрологические характеристики средств измерений

параметров гидроакустического поля......................................... 31

3.6    Метрологическое обеспечение гидроакустических измерений,

средства и методы градуировки (калибровки).............................. 37

Алфавитный указатель терминов.............................................. 47

Алфавитный указатель эквивалентов терминов на английском языке .... 53 Приложение А Библиография...................................................... 59

III

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МЕТРОЛОГИИ

Р 50.2.037 -2004

Государственная система обеспечения единства измерений Измерения гидроакустические. Термины и определения

State system for ensuring the uniformity of measurements. Underwater acoustic measurements. Terms and definitions

Дата введения

1    ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящие рекомендации содержат термины и определения основных понятий в области гидроакустических измерений, применение которых предпочтительно во всех видах документации, а также в учебниках, учебных пособиях, технической и справочной литературе.

2    НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящих рекомендациях использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.555-91 (МЭК 866:1987). Государственная система обеспечения единства измерений. Характеристики и градуировка гидрофонов для работы в частотном диапазоне от 0,5 до 15 МГц.

ГОСТ Р 8.563-96. Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений.

ГОСТ 22547-81. Средства гидроакустические и их составные части. Термины и определения.

Словарь МЭК: International standard IEC 50 (801) International Electrotechnical Vocabulary, Chapter 801: Acoustics and electroacoustics, (Международный электротехнический словарь. Глава 801: Акустика и электроакустика, 1994-07.

1

P 50.2.037.-2004

Международный стандарт МЭК 60565-77: Градуировка гидрофонов. Международный стандарт МЭК 61101-91: Абсолютная градуировка гидрофонов методом плоского сканирования в частотном диапазоне от 0,5 до 15 МГц.

Международный стандарт МЭК 61102-91: Измерение и описание ультразвуковых полей с использованием гидрофонов в частотном диапазоне от 0,5 до 15 МГц.

Международный стандарт МЭК 61161-92: Измерение мощности ультразвука в жидкостях в диапазоне частот от 0,5 до 25 МГц.

Международный стандарт МЭК 62092-2002: Ультразвук - Гидрофоны - Характеристики и калибровка в частотном диапазоне от 15 до 40 МГц.

РМГ 29-99. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Термины и определения.

3 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

3.1    Параметры гидроакустического поля

3.1.1    мгновенное акустическое давление;

instantaneous acoustic (sound) pressure

Разность между давлением, существующим в рассматриваемый момент времени в некоторой точке среды и статическим давлением [МЭК 50(801)].

3.1.2    звуковое давление;

acoustic (sound) pressure

Среднее квадратическое значение мгновенного акустического давления для данного интервала времени, если нет иных указаний [МЭК 50(801)].

3.1.3    статическое давление; static pressure

Давление в некоторой точке среды, которое бы существовало в этой точке при отсутствии звуковых волн [МЭК 50(801)].

3.1.4 инфразвук;

infrasound

Р 50.2.037 -2004

Акустическое колебание, частота которого ниже низкочастотного предела слышимого звука (около 16 Гц) [МЭК 50(801)].

3.1.5    ультразвук; ultrasound

Акустическое колебание, частота которого выше высокочастотного предела слышимого звука (около 16 кГц) [МЭК 50(801)].

3.1.6    частица; particle

Часть среды, объем которой имеет размеры, малые по сравнению с длиной звуковой волны.

3.1.7    мгновенное колебательное смешение частицы;

instantaneous particle displacement

Отклонение от некоторого стационарного положения частицы. Может быть выражено с помощью вектора, конец которого совпадает с положением частицы в данный момент времени в упругой среде, а начало - с положением частицы при равновесии [МЭК 50(801)].

3.1.8    мгновенная колебательная скорость частицы; instantaneous particle velocity

Производная мгновенного колебательного смещения частицы во времени [МЭК 50(801)].

3.1.9    колебательная скорость частицы;

particle velocity

Среднее квадратическое значение мгновенной колебательной скорости для данного интервала времени, если нет иных указаний [МЭК 50(801)].

3.1.10    объемная колебательная скорость;

volume velocity

3

P 50.2.037.-2004

Интеграл по всей вибрирующей поверхности от произведения составляющей колебательной скорости частицы, нормальной к этой поверхности, на площадь этой поверхности [МЭК 50(801)].

3.1.11    акустическая мощность источника (звука); sound power of a source

Полная акустическая энергия, излучаемая источником в определенном интервале времени и в определенной частотной полосе, деленная на этот интервал времени [МЭК 50(801)].

3.1.12    акустическая мощность через элемент поверхности (поток звуковой энергии);

sound power through a surface element sound energy flux

Усредненное по времени произведение совпадающих по фазе компонентов мгновенного акустического давления на объемную колебательную скорость через рассматриваемый элемент поверхности [МЭК 50(801)].

3.1.13    интенсивность звука (плотность потока звуковой энергии);

sound intensity sound energy flux density

Поток звуковой энергии в определенном направлении через поверхность, перпендикулярную к этому направлению, деленный на площадь этой поверхности [МЭК 50(801)].

3.1.14    акустическое радиационное давление;

acoustic radiation pressure

Однонаправленное постоянное давление, действующее на поверхность, помещенную в звуковую волну [МЭК 50(801)].

3.1.15    акустическое течение;

4

P 50.2.037 -2004

acoustic streaming

Однонаправленное течение в жидкости, вызванное наличием акустических волн [МЭК 50(801)].

3.1.16    волна; wave

Возмущение, распространяющееся с определенной скоростью в упругой среде таким образом, что в каждой точке среды величина, выбранная в качестве меры возмущения, является функцией времени, а в каждый момент времени та же величина - функцией положения точки [МЭК 50(801)].

3.1.17    волновой фронт (поверхность фронта волны);

surface of wave front

Место точек движущейся поверхности волны, где фаза параметра, характеризующего волну, одинакова в данный момент времени [МЭК 50(801)].

3.1.18    продольная волна;

longitudinal wave

Волна, в которой направление смещения частиц в каждой точке среды перпендикулярно к волновому фронту [МЭК 50(801)].

3.1.19    поперечная волна;

transverse wave

Волна, в которой направление смещения частиц в каждой точке среды параллельно волновому фронту [МЭК 50(801)].

3.1.20    бегущая волна;

free progressive wave

Волна, распространяющаяся в среде при отсутствии влияния границ [МЭК 50(801)].

5

3.1.21 стоячая волна;

P 50.2.037.-2004

standing wave

Периодическая волна, возникающая в результате интерференции бегущих волн одной и той же частоты и того же рода и характеризуемая фиксированным в пространстве положением пучностей (точек, линий или поверхностей с максимальной амплитудой какой-либо характеристики поля) и узлов - точек, линий или поверхностей, в которых эта амплитуда минимальна.

3.1.22    плоская волна;

plane wave

Волна, в которой волновые фронты всюду являются плоскостями, перпендикулярными к направлению распространения [МЭК 50(801)].

3.1.23    цилиндрическая волна;

cylindrical wave

Волна, в которой волновые фронты являются коаксиальными цилиндрическими поверхностями [МЭК 50(801)].

3.1.24    сферическая волна;

spherical wave

Волна, в которой волновые фронты являются концентрическими шаровыми поверхностями [МЭК 50(801)].

3.1.25    релеевская волна;

Rayleigh wave

Поверхностная волна, связанная со свободной границей твердого тела или жидкости, в которой частица поверхности описывает эллипс, большая ось которого перпендикулярна к поверхности, а центр расположен в точке, находящейся на поверхности до ее возмущения [МЭК 50(801)].

3.1.26    гидроакустическое поле; underwater acoustic field

6

P 50.2.037 -2004

Совокупность акустических воли в волной среде

3.1.27    первичное гидроакустическое поле; primary underwater acoustic field

Гидроакустическое поле, возбуждаемое источником гидроакустических волн.

3.1.28    вторичное гидроакустическое поле; secondary underwater acoustic field

Гидроакустическое поле отраженных и рассеянных гидроакустических волн.

3.1.29    ближнее (звуковое) поле; near sound field

Звуковое поле вблизи источника звука, в котором фазы мгновенного звукового давления и мгновенной колебательной скорости существенно различны [МЭК 50(801)].

3.1.30    дальнее (звуковое) поле; far (sound) field

Звуковое поле вдали от источника звука, в котором фазы мгновенного звукового давления и мгновенной колебательной скорости существенно близки [МЭК 50(801)].

3.1.31    диффузное (звуковое) поле; diffuse (sound) field

Звуковое поле, в котором в заданной области плотность энергии статистически равномерна, а направления распространения в каждой точке имеют случайные распределения [МЭК 50(801)].

3.1.32    свободное поле; free (sound) field

7

P 50.2.037.-2004

Звуковое поле в однородной, изотропной среде, границы которой оказывают пренебрежимо малое действие на звуковые волны [МЭК 50(801)].

3.1.33    волновая форма акустического импульса;

acoustic pulse waveform

Представляемая графически зависимость от времени мгновенного акустического давления в определенной точке звукового поля, наблюдаемая за существенно большой период, чтобы получить всю существенную информацию о простом или заполненном импульсе в одном или нескольких периодах непрерывной волны (МЭК 61102 и [1]).

3.1.34    ударный импульс;

shock pulse

Возбуждение системы, характеризуемое подъемом и спадом за интервал времени, малый по сравнению с полу периодом любой моды колебаний системы [МЭК 50(801)].

3.1.35    мода колебаний;

mode of oscillation

Форма (режим) колебаний системы, когда движение каждой частицы является простым гармоническим колебанием с одной и той же частотой [МЭК 50(801)].

3.1.36    время нарастания импульса;

pulse rise time

Время, за которое передний фронт импульса возрастает от некоторой установленной малой доли до некоторой установленной большой доли максимального значения, если нс оговорены другие значения отсчета [МЭК 50(801)].

Примечание Обычно за малую и большую доли принимают 10 % и 90 % соответственно.

P 50.2.037 -2004

3.1.37    длительность акустического импульса;

pulse duration

1,25 часть интервала между моментами, когда интеграл по времени от квадратов мгновенного акустического давления достигает последовательно величины в 0,1 и 0,9 от своего конечного значения (МЭК 61102 и [1]).

3.1.38    продолжительность ударного импульса;

duration of shock pulse

Время, за которое мгновенное значение возбуждения возрастает от некоторой определенной доли его максимального значения и спадает до этой же доли [МЭК 50(801)].

3.1.39    дифракция (звука); diffraction

Явление, при котором изменяется направление распространения звуковой волны пол воздействием препятствия или другой неоднородности в упругой среде [МЭК 50(801)].

3.1.40    затухание;

damping; transmission loss; propagation loss

Потери (вследствие рассеяния и поглощения) энергии колебаний в зависимости от времени или расстояния [МЭК 50(801)].

Примечание - В последнем случае затухание рассматривают как потери на распространение и определяют как уменьшение уровня звукового давления между двумя заданными положениями в системе звукопередачи, причем одно положение часто выбирают на стандартном расстоянии от источника [МЭК 50(801)].

3.1.41    монополь; monopolc

Источник звука, излучающий равномерно во всех направлениях [МЭК 50(801)].

9

P 50.2.037.-2004

3.1.42    спектр звука; sound spectrum

Представление амплитуд (а иногда и фаз) составляющих сложного звука в виде функции частоты [МЭК 50(801)].

3.1.43    гармоника;

harmonic

Синусоидальная составляющая сложной волны, чья частота в целое число раз больше частоты основного тона [МЭК 50(801)].

3.1.44    основной тон (основная частота); fundamental tone; fundamental

Синусоидальная составляющая периодической волны, частота которой та же, что и основной волны [МЭК 50(801)].

3.1.45    спектральная плотность;

spectral density; spectrum density

Предел при стремлении к нулю ширины полосы частот среднего квадратического значения величины в звуковом поле, деленного на ширину полосы. Род величины (звуковое давление, колебательная скорость и пр.) должен быть указан [МЭК 50(801)].

3.1.46    спектральная плотность мощности;

power spectral density; power spectrum density

Предел при стремлении к нулю ширины полосы частот звуковой мощности, деленной на ширину полосы [МЭК 50(801)].

3.1.47    спектральный уровень (уровень спектральной плотности);

spectrum density level; spectrum level

Уровень предельного значения, при стремлении к нулю полосы частот, отношения величины, распределенной внутри этой полосы, к ее ширине [МЭК 50(801)].

Примечание Должен быть указан рол величины, например, уровень спектральной плотности квадрата звукового давления.

10

P 50.2.037 -2004

3.1.48    линейчатый спектр;

line spectrum

Спектр звука, содержащий только дискретные частотные составляющие [МЭК 50(801)].

3.1.49    дискретная составляющая;

line; discrete

Спектр гармонического сигнала как элемент представления амплитуд частотных составляющих сложного сигнала.

3.1.50    непрерывный спектр;

continuous spectrum

Спектр звука, уровни которого представляют непрерывную функцию частоты.

3.2 Измерения характеристик среды, свойств материалов и параметров окружающей обстановки гидроакустическими методами

3.2.1    акустический импеданс;

acoustic impedance

Отношение звукового давления к объемной скорости через определенную поверхность [МЭК 50(801)].

3.2.2    удельный акустический импеданс;

specific acoustic impedance

Отношение звукового давления к скорости частиц в точке звукового поля [МЭК 50(801)].

3.2.3    удельное акустическое сопротивление;

specific acoustic resistance Действительная часть удельного акустического импеданса [МЭК 50(801)].

11

P 50.2.037.-2004

3.2.4    удельный импеданс среды (характеристический импеданс среды); characteristic impedance of a medium

Произведение равновесной плотности на скорость звука в среде [МЭК 50(801)].

Примечание - Для плоской акустической волны, распространяющейся в нсрасссивающей среде, удельный акустический импеданс равен характеристическому импедансу.

3.2.5    акустическая жесткость;

acoustic stiffness

Отношение звукового давления к совпадающему по фазе, результирующему объемному смещению при синусоидальном колебании в системах, где трением и инерционностью можно пренебречь [МЭК 50(801)].

3.2.6    аку стическая податливость;

acoustic compliance

Величина, обратная акустической жесткости [МЭК 50(801)].

3.2.7    кавитация;

cavitation

Процесс образования разрывов сплошности, характеризующийся появлением в жидкой среде парогазовых пузырьков различных размеров и концентрации.

Примечание - Кавитация сопровождается шумом, спектр которого (сплошной с дискретными составляющими) убывает с повышением частоты.

3.2.8    шум; noise

Неустойчивое или статистически случайное колебание [МЭК 50(801)].

3.2.9    белый шум; white noise

P 50.2.037 -2004

Шум, спектральная плотность звукового давления которого нс зависит от частоты [МЭК 50(801)].

3.2.10    розовый шум; pink noise

Шум, спектральная плотность звукового давления которого обратно пропорциональна частоте [МЭК 50(801)].

3.2.11    шумы кораблей;

radiated noise

Звуковые волны, излучаемые в воду надводными кораблями, подводными лодками или другими устройствами [МЭК 50(801)].

3.2.12    шумность корабля;

noisiness of a ship

Функция уровней звукового давления в трстьоктавных полосах в контролируемом диапазоне частот, определенная специальными методами.

3.2.13    шум моря; sea noise

Звуки в морс, создаваемые естественными факторами, такими как температурные возмущения, ветер, водяные волны, течения, и дождь [МЭК 50(801)].

Примечание - В число естественных факторов, проявляемых как шум моря, включают иногда лед, сейсмические процессы и пр.

3.2.14    граничный луч; limiting ray

Луч, касательный к горизонтальной плоскости, в которой скорость распространения максимальна [МЭК 50(801)].

3.2.15 аномалия распространения;

propagation anomaly

13

P 50.2.037.-2004

Разница между фактическими потерями при распространении по данному пути в воде, и расчетными потерями на том же пути при сферическом расхождении, либо при любом другом законе расхождения [МЭК 50(801)].

3.2.16    критическая дистанция;

cross-over range

Дистанция, при которой потери вследствие расхождения равны потерям, вызванным поглощением [МЭК 50(801)].

3.2.17    относительный уровень реверберации;

relative reverberation level

Разность уровней звукового давления, вызванного реверберацией, и звукового давления прямой волны в одной и той же точке на опорной оси излучателя [МЭК 50(801)].

3.2.18    условия ограничения (обнаружения) по реверберации;

reverberation-limited condition

Условия, когда обнаружение объекта ограничивается реверберационной частью шумового фона гидроакустической станции [МЭК 50(801)].

3.2.19    условия ограничения по шуму; noise-limited condition

Условия, когда обнаружение объекта ограничивается шумовым фоном гидроакустической станции нсрсвсрбсрационного характера [МЭК 50(801)].

3.2.20    батитермограмма;

bathythermogram

Диаграмма зависимости температуры воды в морс от глубины [МЭК 50(801)].

3.2.21    слой скачка температуры (термоклин);

14

P 50.2.037 -2004

thcrmoclinc

Слой в океане вблизи поверхности, в котором температура воды быстро изменяется с глубиной [МЭК 50(801)].

3.2.22    изотермический слой; isothermal layer

Слой в океане, в котором температура воды практически постоянна [МЭК 50(801)].

3.2.23    зона конвергенции;

convergence zone

Область в океане вблизи поверхности, в которой звуковые лучи концентрируются при большом расстоянии от источника вследствие рефракции на большой глубине [МЭК 50(801)].

3.2.24    зона тени; shadow zone

Зона в океане, в которую звуковые лучи нс проникают вследствие рефракции [МЭК 50(801)].

3.2.25    подводный звуковой канал;

sound channel

Зона в океане, в которой изменение скорости распространения звука с глубиной проходит через свой минимум [МЭК 50(801)].

3.2.26    глубоководный рассеивающий слой; deep scattering layer

Слой рассеивателей в глубине моря, дающий эхо-сигналы [МЭК 50(801)].

3.2.27    аэрированный слой; quenching water

15

P 50.2.037.-2004

Состояние моря, встречающееся на мелкой воде или вблизи корпуса корабля в морс, особенно при волнении, характеризующееся наличием большого числа воздушных пузырьков [МЭК 50(801)].

3.2.28    эффективная площадь поперечного сечения объекта или объема;

scattering cross-section of an object or volume

Площадь, задерживающая некоторое количество звуковой мощности плоской бегущей волны, равное мощности, рассеиваемой во всех направлениях объемом или рассеивателями в определенном объеме.

Примечание - Термин «эффективная площадь сечения» употребляют в качестве меры рассеяния звуковой энергии каким-либо объектом.

3.2.29    эффективная площадь поперечного сечения обратного рассеяния объекта или объема;

backscattcring cross-section of an object or volume

Произведение квадрата звукового давления, рассеянного в обратном направлении, на квадрат расстояния от акустического центра рассеивателя и на 4л, деленное на квадрат звукового давления, падающего на рассеиватель в заданном объеме. Должен быть указан угол паления, а также угол рассеивания, если он отличен от 180° (относительно направления прямого сигнала).

3.2.30    эффективная площадь поперечного сечения рассеяния поверхности (дна);

scattering cross-section of a surface or a bottom

Площадь, пересекаемая таким потоком мощности звука в плоской бегущей волне, который равен потоку, рассеянному от поверхности (дна) по полусфере.

3.2.31    эффективная площадь поперечного сечения обратного рассеяния поверхности (дна);

backscattcring cross-section of a surface or a bottom

P 50.2.037 -2004

Поперечное сечение обратного рассеяния рассеивающей поверхности (дна), лающей изотропное рассеяние по полусфере, и эхо от которого равно отражению от действительного рассеивающего тела.

3.2.32    рассеяние в объеме (объемное рассеяние);

volume scattering

Рассеяние звука мелкими включениями в виде газовых пузырьков, твердых взвешенных частиц, термических неоднородностей и другими рассеивателями, распределенными в водном пространстве определенного объема.

3.2.33    коэффициент объемного рассеяния;

volume scattering coefficient

Эффективная площадь поперечного сечения рассеяния для данного объема, деленная на этот объем.

3.2.34    коэффициент рассеяния поверхности (дна); surface or bottom scattering coefficient

Эффективная площадь поперечного сечения рассеяния данной поверхности (или дна), деленная на площадь этой поверхности.

3.2.35    эквивалентный радиус отражателя (цели); equivalent radius of a reflector or target

Радиус такой зеркально отражающей неподвижной сферы, которая на расстоянии, равном расстоянию до отражателя, создаст в точке приема эхосигнал, интенсивность которого равна интенсивности эхосигнала от отражателя.

3.2.36    сила цели; target strength

Уровень в децибелах, равный 10 десятичным логарифмам от отношения эффективной площади поперечного сечения рассеяния объекта к опорной

17