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Normas IEC internacionales electrotécnicas - AENOR
IEC 60565-1:2020

IEC 60565-1:2020

Underwater acoustics - Hydrophones - Calibration of hydrophones - Part 1: Procedures for free-field calibration of hydrophones

Acoustique sous-marine - Hydrophones - Étalonnage des hydrophones - Partie 1: Procédures d'étalonnage en champ libre des hydrophones

Fecha:
2020-04-24 /Vigente
Resumen (inglés):
IEC 60565-1:2020 specifies methods and procedures for free-field calibration of hydrophones, as well as individual electroacoustic transducers that can be used as hydrophones (receivers) and/or projectors (source transducers). Two general types of calibration are covered within this document: absolute calibration using the method of three-transducer spherical-wave reciprocity, and relative calibration by comparison with a reference device which has already been the subject of an absolute calibration.
The maximum frequency range of the methods specified in this document is from 200 Hz to 1 MHz. The lowest acoustic frequency of application will depend on a number of factors, and will typically be in the range 200 Hz to 5 kHz depending mainly on the dimensions of the chosen test facility, The highest frequency of application for the methods described here is 1 MHz.
Procedures for pressure hydrophone calibration at low frequencies can be found in IEC 60565 2 [1] . Procedures for hydrophone calibration at acoustic frequencies greater than 1 MHz are covered by IEC 62127-2 [2].
Excluded from the scope of this document are low-frequency pressure calibrations of hydrophones, which are described in IEC 60565-2 [1]. Also excluded are calibrations of digital hydrophones and systems, calibration of marine autonomous acoustic recorders, calibration of acoustic vector sensors such as particle velocity sensors and pressure gradient hydrophones, calibration of passive sonar arrays consisting of multiple hydrophones, and calibration of active sonar arrays consisting of projectors and hydrophones.
This document presents a description of the requirements for free-field calibration in terms of test facility, equipment and instrumentation, signal processing, and frequency limitations. A description of achievable uncertainty and rules for the presentation of the calibration data are provided. Also included are informative annexes that provide additional guidance on
• measurement of directional response of a hydrophone or projector,
• measurement of electrical impedance of hydrophones and projectors,
• electrical loading corrections,
• acoustic far-field criteria in underwater acoustic calibration,
• pulsed techniques in free-field calibrations,
• assessment of uncertainty in the free-field calibration of hydrophones and projectors,
• derivation of the formulae for three-transducer spherical-wave reciprocity calibrations,
• calibration using travelling-wave tubes,
• calibration of hydrophones using optical interferometry, and
• calibrations in reverberant water tanks using continuous signals.
IEC 60565-1:2020 together with IEC 60565-2:2019, cancels and replaces the second edition of IEC 60565 published in 2006. This edition constitutes a technical revision.
This edition includes the following significant technical changes with respect to the previous edition:
1) removal of all descriptions of methods for pressure calibrations of hydrophones – these are now included in Part 2;
2) removal of the derivations of formulae for free-field reciprocity calibration (both amplitude sensitivity and phase sensitivity) and placement of these into an informative annex;
3) inclusion within the scope of the calibration of the transmitting response of individual source transducers and hydrophones (but not sonar arrays);
4) re-ordering of the sections within the document such that the more general procedures for calibration such as guidance on obtaining conditions of acoustic free-field, far-field, and steady-state, appear before the descriptions of procedures for absolute or relative calibrations;
5) revision of informative Annex A to include guidance on measurement of directional response of a hydrophone or projector;
6) addition of a new informative Annex B on measurement of electrical impedance of hydrophones and projectors;
7) revision of the previous informative annex on electrical loading corrections to include corrections to account for electrical loading by added cables (now Annex C);
8) addition of a new informative Annex D on acoustic far-field criteria in underwater acoustic calibration;
9) revision of the previous informative annex on pulsed techniques in free-field calibrations (now Annex E);
10) revision of the previous informative annex on assessment of uncertainty in the calibration of hydrophones (now Annex F);
11) deletion of the previous informative annex on equivalent circuit of the excitation system for calibration with a vibrating column;
12) addition of a new informative Annex G on derivation of the formulae for three-transducer spherical-wave reciprocity calibration;
13) addition of a new informative Annex H on calibration using travelling-wave tubes;
14) addition of a new informative Annex I on calibration of hydrophones using optical interferometry.
15) addition of a new informative Annex J on calibration in reverberant water tanks using continuous signals.
Resumen (francés):
L'IEC 60565-1:2020 spécifie les méthodes et procédures d'étalonnage en champ libre des hydrophones, ainsi que des transducteurs électroacoustiques individuels qui peuvent être utilisés comme hydrophones (récepteurs) et/ou projecteurs (transducteurs sources). Deux grands types d'étalonnage sont couverts par le présent document: l'étalonnage absolu utilisant la méthode par réciprocité d’onde sphérique à trois transducteurs, et l'étalonnage relatif par comparaison avec un dispositif de référence qui a déjà fait l'objet d'un étalonnage absolu.
La plage de fréquences maximale des méthodes spécifiées dans le présent document est comprise entre 200 Hz et 1 MHz. La fréquence acoustique la plus faible de l'application dépend d'un certain nombre de facteurs, et est en général comprise entre 200 Hz et 5 kHz selon les dimensions de l'installation d'essai choisie. La fréquence la plus élevée de l'application pour les méthodes décrites ici est de 1 MHz.
Les procédures d'étalonnage de l'hydrophone à pression aux basses fréquences peuvent être consultées dans l'IEC 60565-2 [1] . Les procédures d'étalonnage de l'hydrophone aux fréquences acoustiques supérieures à 1 MHz sont couvertes par l'IEC 62127-2 [2].
Les étalonnages en pression basse fréquence des hydrophones sont exclus du domaine d'application du présent document. Ils sont décrits dans l'IEC 60565-2 [1]. Sont également exclus les étalonnages des hydrophones et systèmes numériques, des enregistreurs acoustiques marins autonomes, des capteurs vectoriels acoustiques (capteurs de vitesse de particules et hydrophones à gradient de pression, par exemple), des réseaux sonars passifs composés de plusieurs hydrophones et des réseaux sonars actifs composés de projecteurs et d'hydrophones.
Le présent document donne une description des exigences relatives à l'étalonnage en champ libre en ce qui concerne l'installation, le matériel et les appareils d'essai, le traitement du signal et les limites de fréquence. Une description de l'incertitude pouvant être obtenue et les règles de présentation des données d'étalonnage sont fournies. Sont également incluses des annexes informatives donnant des recommandations supplémentaires
• relatives au mesurage de la réponse directionnelle d'un hydrophone ou d'un projecteur,
• relatives au mesurage de l'impédance électrique des hydrophones et des projecteurs,
• sur les corrections de charge électrique,
• relatives aux critères de champ acoustique lointain dans l'étalonnage acoustique sous-marin,
• relatives aux techniques par impulsions dans les étalonnages en champ libre,
• relatives à l'évaluation de l'incertitude dans l'étalonnage en champ libre des hydrophones et des projecteurs,
• sur la déduction des formules pour les étalonnages par réciprocité d'onde sphérique à trois transducteurs,
• relatives à l'étalonnage à l'aide de tubes à ondes progressives,
• relatives à l'étalonnage des hydrophones par interférométrie optique, et
• relatives à l'étalonnage dans des cuves d'eau réverbérées à l'aide de signaux continus.
L'IEC 60565-1:2020 avec l’IEC 60565-2:2019, annule et remplace la deuxième édition de l’IEC 60565 parue en 2006. Cette édition constitue une révision technique.
Cette édition inclut les modifications techniques majeures suivantes par rapport à l'édition précédente:
1) suppression de toutes les descriptions des méthodes d'étalonnages en pression des hydrophones – elles sont désormais incluses dans la Partie 2;
2) suppression des dérivées de formules d'étalonnage par réciprocité en champ libre (amplitude de sensibilité et sensibilité de phase) et leur intégration dans une Annexe informative;
3) inclusion dans le domaine d'application de l'étalonnage de la réponse à l’émission des transducteurs sources individuels et des hydrophones (mais pas des réseaux sonar);
4) réorganisation des sections du document de manière à faire apparaître les procédures d'étalonnage les plus générales (recommandations relatives à l'obtention des conditions de champ acoustique libre, de champ lointain et de régime permanent, par exemple) avant les descriptions des procédures d'étalonnage absolu ou d'étalonnage relatif;
5) révision de l'Annexe A informative pour inclure des recommandations relatives au mesurage de la réponse directionnelle d'un hydrophone ou d'un projecteur;
6) ajout d'une nouvelle Annexe B informative relative au mesurage de l'impédance électrique des hydrophones et des projecteurs;
7) révision de la précédente Annexe informative relative aux corrections de la charge électrique pour inclure les corrections et tenir compte de la charge électrique des câbles ajoutés (à présent Annexe C);
8) ajout d'une nouvelle Annexe D informative relative aux critères de champ acoustique lointain dans le cadre d'un étalonnage acoustique sous-marin;
9) révision de la précédente Annexe informative relative aux techniques par impulsions dans les étalonnages en champ libre (à présent Annexe E);
10) révision de la précédente Annexe informative relative à l'évaluation de l’incertitude dans l’étalonnage des hydrophones (à présent Annexe F);
11) suppression de la précédente Annexe informative relative au circuit équivalent du système d’excitation pour l’étalonnage avec une colonne vibrante;
12) ajout d'une nouvelle Annexe G informative relative à la déduction des formules pour l'étalonnage par réciprocité d'onde sphérique à trois transducteurs;
13) ajout d'une nouvelle Annexe H informative relative à l'étalonnage à l'aide de tubes à ondes progressives;
14) ajout d'une nouvelle Annexe I informative relative à l'étalonnage des hydrophones par interférométrie optique.
15) ajout d'une nouvelle Annexe J informative relative à l'étalonnage dans des cuves d'eau réverbérées à l'aide de signaux continus.
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