(高清版)GBT 41311.1-2022 声学 描述船舶水下噪声的量及其测量方法 第1部分：用于比对目的的深水精密测量要求

声学描述船舶水下噪声的量及其国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会发布国家市场监督管理总局I Ⅲ IV 1 1 1 5 54.2水听器和信号调理 6 64.4距离测量 6 7 75.2测量地点选择 7 75.4水听器布放 7 95.6测量步骤 6后处理 6.2背景噪声修正 6.3灵敏度修正 6.4距离归一化 6.5水听器与航程联合后处理 7测量不确定度 8报告示例 参考文献 Ⅲ本文件等同采用ISO17208-1:2016《水声描述船舶水下噪声的量及其测量方法第1部分：用1ISO18405水声名词术语(Underwateracoustics—Terminology)IEC60565水声水听器0.01Hz～1MHz频率范围的校准(Underwateracoustics—Hydro-IEC61260电声学倍频程和分数倍频程滤波器(Electroacoustics—Octave-bandandfractional-2舷位beamaspect位于数据开始记录位置之前，与其距离是数据开始记录位置位于最近会遇点之前距离至少2倍的数据采集开始位置与数据采集结束位置之间的距离。被测船舶以一定航速通过数据窗长度所经历的时间。通过最近会遇点并与数据开始记录距离是最近会遇点与数据开始记录位置2倍的船舶参考点3在测量系统的输入端(或其他位置)输入经过校准和可溯源的已知电激励，测由一个或多个换能器、适调放大器、模数转换器和数字信号处理器及辅助设备组成的数据采集4GB/T41311.1—202船舶最前端与最后端之间的纵向距离。辐射噪声级radiatednoiselevel;RNL以被测船舶参考点为声源位置的测量距离与该测量远场均方声压的乘积prMs·d,相对参考距离和声压参考值的级。注1:Lgx=2log₁₀(pews/po+20logi₀(d/d₀)dB。均方根声压级root-mean-squaresoundpressurelevel声压级soundpressurelevel;SPLLp对指定参考值po,用声压均方根值计算得到的声压级。船舶参考点shipreferencepoint确定距离时作为起点的船上某点。被测船舶参考点与每个水听器的直线距离。声速剖面soundspeedprofile海水声速沿深度方向的分布。数据采集开始位置startdatalocation数据采集开始时，被测船舶参考点所在的位置。51扩展测量不确定度(按1/3倍频程)5dB(10Hz～100Hz频段带宽)3dB(125Hz～16000Hz频段带宽)4dB(≥20000Hz频段带宽)2测量重复性(按1/3倍频程)3dB(10Hz～100Hz频段带宽)1dB(125Hz～16000Hz频段带宽)1dB(≥20000Hz频段带宽)3带宽1/3倍频程45最小取20000Hz,也可按需扩展到50000Hz(见4.3)63只7见图18水听器与船舶参考点连线与海面夹角9与最近会遇点(正横位置)的标称距离(CPA)数据窗夹角(最近会遇点前后)数据窗长度(m)由式(1)确定，见图3数据窗时长(s)由式(2)确定，见图3数据窗平均时间覆盖整个数据窗时长的采样时间风速≤20kn(见5.3)6固定式水听器校准发动机轴转速，风速和风向(见第8章中其他测量值)7对于这两种分布类型的水听器，在最近测量距离(正横距离)处，距离测量系被测船舶参考点与水听器之间的斜距可按照6.4所述进行处理。假设水听器电缆的漂移角度不超过水听器电缆的倾角可利用深度计测量水听器的深度进行确定。如果漂移方电缆末端悬挂配重，或在锚置悬浮布放水听器上方配置大型浮体，能减小(或者更大浮力的浮体)可提高浮体的牵引力，但也会导致电缆抖动频率的提高。不使用数据传输电缆(采用声波或电磁波进行数据传输)的自由漂浮式水听器的漂移角度会很小。水听器和被测船舶参考点倾角的估计不确定度不应超过10%。测量水域最小水深应取150m和1.5倍船舶总长中的较大值。测量地点不需要特定的海域，其位置由测量机构和船东代表(船主或船厂背景噪声宜足够低，以保证被测船舶水下噪声测量试验能够覆盖的试验期间，海面状况备受关注。因为粗糙的海面可增强背景噪声，导致被测船及其推进系统不稳这方面值得关注的是水面舰船辐射噪声级在各种海面条件下的重复性。例如，浪高能导致螺旋桨露出8GB/T41311.1—2022/ISO图1水听器的几何布置为减小电缆抖动和海面反射对测量的影响，应采取相应的预防措施。图2给出了三种可选择的水听器布放方式，只要满足图1中的位置要求和试验对测量不确定度的要求，也可采用其他的布置方式。9图2三种典型的水听器布放方式5.5测试航线和船舶机动方式测量要求的船舶航线如图3所示。被测船舶应按照要求的正横距离规划航线并沿直线航行。开始测量位置和结束测量位置与最近会遇点(正横位置)距离不小于2倍数据窗长度。在开始测量位置，被测船舶应已达到要求的工况状态。除船舶测试计划另有要求，被测船舶应保持匀速航行，固定设备运行GB/T41311.1—202图3测试航线示意图5.6测量步骤当水下噪声测量工作准备就绪后，每次航行测量单程都应按照步骤a)～j)的顺序进行。对被测船舶的每种工况应进行不少于4次测量单程，其中，左、右舷各进行不少于2次测量。a)船长、船东或船东代表应确保船舶必要的推进设备以及辅助机械设备按要求的工况运行。b)操作测量仪器的声学测试人员应确认所有测量系统均可正常运行。c)试验开始之前，为减小对测量环境的影响，被测船舶应航行到离水听器至少2km远的地方，包括柴油发电机在内的所有船舶系统都应保持运行。当所有系统都就位后，被测船舶应通知d)当背景噪声测量完成后，噪声测试人员应通知被测船舶按照要求的运行工况和航速朝水听器方向航行。结束测量位置(见图3)。g)应测量并记录最近会遇距离。i)在抵达测试范围结束位置后，被测船舶应沿反向航线航行(如图3所示),以便再次通过试验测量区域对船舶的另一侧进行测量，重复进行上述测量步骤e)~h)。这个过程应重复进行不少j)背景噪声测量(步骤c)～d)]应在每个测量周期的开始和结束都进行1次测量(例如测量中的半天或一天)。如果天气条件或交通状况发生较大变化[如风速变化超过2.6m/s(5节)、海6后处理6.1概述距离应为100m和1倍船长中的较大值，正横距离的实际误差应保持在一10%～+25%之间。按表1给出的要求，正横距离的测量不确定度应小于10%。数据窗对应航行时长等于被测船舶在±30°夹角lpw=2dcpAtan(0)0——取30°,tan(30°)=0.5773。 (2)6.2背景噪声修正当背景噪声发生不可预期的变化(如过往的船舶或暴雨)时，应按照5.6步骤c)的要求对背景噪声少持续30s)。如果测量的声压级需要修正，修正应对1/3倍频程谱进行。对窄带频率谱进行修正经常测试过程中应实时比较被测船舶的声压级与背景噪声级。带背景噪声的△L以1/3倍频程谱表示的测得的辐射噪声与背景噪声之差；LpPa+n 试验在不受被测船舶干扰时(被测船舶远离水听器2km),测得的背景噪声的均方根声 (4)L,——1/3倍频程带内经过背景噪声修正的被测船舶均方根声压级。对背景噪声进行修正得到L后，还应采用式(5)对其他因素的影响(例如指向性、电缆灵敏度或放 (5)L”——经过背景噪声与灵敏度修正后的均方根声压级；所有的灵敏度修正值均用1/3倍频程表示。这些修正值可由使用者测量得到或者由设备供应商6.4距离归一化经灵敏度修正后，测量声压级的最终调整是距离归一化。从被测船舶到测量水听器的典型距离是一个船长和100m中的较大值。然而，由于海流和测试海 (6)dHon——在最近会遇点时被测船舶参考点与水听器dvam——每个水听器的布置深度h(h₁为最上方的水听器深度，h₂为中间的水听每个水听器在每次航行单程中测量得到的水下辐射噪声级由式(7)确 (7)dr——1m的参考距离6.5水听器与航程联合后处理将测量得到的数据应表示为1/3倍频程带宽内的辐射噪声级，以分贝(dB)表示，参考值为1pPa,频率范围为10Hz～20000Hz或者更高，具体见表1。这些数据应包括3个水听器以及4次航行单程的测量数据，以左、右舷通过时的测量数据应分开处理。这些测量数据应按照6.2～6.4的要求进行修正和归一化处理后，对每一种航行工况下测量得到的12组数据进行联合处理，并联合后处理的第一步就是利用3个水听器在每次航行单程测量的数据得到辐射噪声级的能量平均 (8)LRn(r)——第r次航行单程3个水听器测量得到的水下辐射噪声级的能量平均值；Lgn(r,h₁)——第r次航行单程最上方水听器测量得到的水下辐射噪声级；LRn(r,h₂)——第r次航行单程中间的水听器测量得到的水下辐射噪声级；LRn(r,h₃)——第r次航行单程最下方水听器测量得到的水下辐射噪声级。GB/T41311.1—2022/ISOLRn(r)——第r次航行单程3个水听器测量结果能量平均得到的辐射噪声平均声功率级；k——被测船舶总的航行次数，k取4或2(用于测量左舷或右舷测量)。表1给出了辐射噪声级(RNL)测量结果的扩展不确定度。扩展不确定度分低频、中频、高频三个频带范围给出。低频带(10Hz～100Hz)中每1/3倍频程带宽内的扩展不确定度为5dB,中频带(125Hz~16000Hz)中每1/3倍频程带宽内的扩展不确定度为3dB,高频带(>20000Hz)中每1/3倍频程带宽内的扩展不确定度为4dB。这些值代表每1/3倍频程带宽内的典型值。合成不确定度由各合成分量综合分析得到，它描述了随机误差和可在测量中引入系统偏差的效应引起的误差。将通常采用的基于大量观察数据进行统计学分析评估不确定度的方法(在ISO/IECGuide98-3中定义为“A被测船舶声源状态的变化将会影响声压级和辐射噪声级测量的重复性和复定度取1dB,在高频段合成不确定度取3dB。窄带分析和低频倍频程分析时频谱变换的率有关。例如，在10Hz的1/3倍频程带宽上不确定度约为0.5dB,在更高的频带上不确定度会更低。平均时间同样会影响声压级的测量，因为在一次航行单程中被测船与水听器时间内船舶航行的距离小于在最近会遇点(正横位置)时船舶和水听器之间的水平距离(正横距离),则从声压级到辐射噪声级的转换过程将引入与斜距估计相关联的测量不确定度之间的距离测量不确定度、测量系统GPS天线与测量水确定度应在1/3倍频程带宽上达到1dB的量级。化同样会导致辐射噪声级发生变化。这是由于与被测船舶方位的变化和海面了干涉模式的变化。这些变化还与频率有关，并且在受干扰的频带上可能会非常大。对数据窗时长做2)船舶总长(m);6)压载状态。1)动力源；2)传动机构；3)传动轴数；4)螺旋桨桨叶数；5)每节转数；6)最近一次测量后推进线修正情况属性；1)试验日期；2)纬度、经度；3)环境条件：2)水听器深度；6)现场校准方法与结果。1)最近测试距离(正横距离);2)积分窗中心的选取；4)背景噪声级。1)对地航速(kn);2)对水航速(kn);3)每个轴转速(r/min);5)辅机设备及运行工况；6)船舶吃水情况；7)压载舱水位。1)所有航次的平均值[式(9)的结果];2)所有航次中的最小值(辐射噪声级的变化超过35)单个水听器测量的辐射噪声级LRn(r,h)(按用户要求提供)。1)背景噪声修正；2)传感器特性：●水听器指向性；●温度特性。[1]ISO/IECGuide98-3Uncertaintyofmeasurement—Part3:Gcertaintyinmeasurement(GUM:1995)ofemissionsoundpressurelevelsataworks[3]ISO18431-2Mechanicalvibrationa[5]ISO80000-3:2006Quantitiesan[6]ARVESONP.T&VENDITTISD.J.RadiatednoisecharacteristicsofaJ.Acoust.Soc.Am.,2000,107(1):118-119.[7]BATIARIANM&FISCHERR.Underwaon.Noise