HBK水听器选型指南

小夏 科技 更新 2024-03-06

Brüel & KJ R成立于1942年,现已成为声学和振动质量测量和管理的领先技术提供商,利用其核心竞争力以及全面的产品和解决方案来解决客户的声学和振动挑战。 自 20 世纪 50 年代以来,它已成为与其他产品相比的标杆产品。 Brüel & KJ R 和 HBM 于 2019 年 1 月合并为 HBK。

HBK水听器是用于测量水声传播的传感器,是水声研究的重要设备。 HBK在航空航天、导航和国防领域有许多应用案例,如美国的洛克希德·马丁公司、英国的BAE、德国的DLR、法国的DCNS等。

凭借毋庸置疑的数据质量,可以更好地进行各种科学测量和实验。 在挪威Heggernes的水声试验场,该试验场测量所有类型的北约舰艇的声学印记,挪威皇家海军谢尔·约翰逊说:“当我们告诉他们他们正在使用Brüel&KJ R时,没有必要讨论数据是否准确。 ”

HBK水听器目前有以下型号:

微型水听器 8103 型

8104 型校准标准水听器。

球形水听器类型 8105。

8106 型低噪音水听器。

每个水听器:

单独校准。 它具有平坦的频率响应。

在宽频率范围内,在各个方向上都绝对防水。

它具有很高的耐腐蚀性。

由无铅丁腈橡胶制成。

它具有屏蔽元件结构。

HBK水听器是压电换能器。 陶瓷压电传感元件及其内部支撑结构永久粘合在声学透明的无铅丁腈橡胶上。

内部支持

支撑结构由金属合金制成,在几乎所有恶劣环境中都具有极强的耐腐蚀性,浸入海水中时具有非常好的防污性能。 请注意,8105 型完全用丁腈橡胶覆盖,没有金属部件暴露在外。

内部支架在机械和电气上与金属外壳隔离,仅通过合成橡胶连接。 这为传感元件提供了隔振。 除 8106 型外,水听器都配备了一根带有屏蔽层的集成电缆,该屏蔽层连接到内部支架外壳,从而为传感元件提供电气屏蔽。

高电磁干扰

8103 型的支架在内部连接到整体电缆的外屏蔽层,而整体电缆又连接到电缆端接插头末端的内屏蔽层。 对于高电磁干扰的情况,可以将金属屏蔽层夹在金属支架上。

单独校准。

每个HBK水听器在单独校准之前都经过广泛的调节和温度稳定程序。 每个水听器都提供单独的校准数据和频率响应曲线。 水听器的接收机灵敏度校准可追溯到国际标准。

一、HBK水听器详细介绍

1. HBK 8103微型水听器

HBK 8103微型水听器相对于其尺寸具有较高的灵敏度和良好的综合特性; 适用于实验室、工业和教育用途。 例如,在测量超声波清洗槽中的压力分布模式时,高频响应是非常宝贵的。

使用:

气蚀测量。 液体中的超声波测量。

海洋动物的声学调查。

液体和气体的实验室和工业测量。

潮湿和污染环境中的噪声测量。

特征:

频率范围:01 Hz 至 180 kHz

接收器灵敏度:-211dB RE 1V UPA

非常小的尺寸 (50 x 9..)5 毫米)。

-3 kHz 空气时的 -15 dB 限制。

10-32 UNF 连接器(公头)在电缆末端从 1 到 400 m (3.)3 到 1312

A:一体式低噪音双屏蔽电缆 B:安装密封 C:支架:CUNI D:无铅丁腈橡胶 E:声学中心。

2. HBK 8104校准标准水听器

HBK 8104 型水听器是一种宽量程标准测量传感器,也可用作声音发射器(投影仪),非常适合通过互易、校准的投影仪和比较方法进行校准。

使用:

校准参考标准。

水下投影仪。

液体中的超声波测量。

液体和气体的实验室和工业测量。

潮湿和污染环境中的噪声测量。

特征:

频率范围:01 Hz 至 120 kHz

接收器灵敏度:-205 dB REV UPA

带 BNC 连接器的一体式电缆,长度为 10 至 200 m (328 至 656f)。

一体式电缆,末端带潜水连接器,长度 10 m (32.)。8 ft)

A:一体式低噪音电缆 B:铜镍支架 C:无铅丁腈橡胶 D:声学中心。

3. HBK 8105球形水听器

HBK 8105 型球形传感器坚固耐用,能够承受多达 9 个8 mpa (100 atm;1000米(3250英尺)海洋深度)。水听器具有出色的方向特性,在 100 kHz 时,它在 xy(径向平面)上为 360°,在 xz(轴向)平面上为 270° 全向。

使用:

液体中的超声波测量。

液体和气体的实验室和工业测量。

水下声音发射器。

潮湿和污染环境中的噪声测量。

特征:

频率范围:01 Hz 至 160 kH

接收灵敏度:-205 dB RE 1V UPA

球形。 全熵在整个频率范围内。

完全包裹在橡胶中,空气中 7 kHz-3 dB 限制。

可承受 9静水压力为 8 MPa(大约相当于 1000 米的水柱)。

带 BNC 连接器的一体式电缆,长度为 10 至 200 m (328 至 656f)。

一体式电缆,末端带潜水连接器,长度 10 m (32.)。8 ft)

A:一体式低噪声电缆 B:定位带 C:无铅丁腈橡胶 D:声学中心。

4. HBK 8106低噪音水听器

HBK 8106 型低噪声水听器是多种通用传感器,能够承受高静压,工作上限为 98 mpa (100 atm;1000米(3250英尺)海洋深度)集成的防水连接器可断开电缆,使其非常易于更换和存放。

内置前置放大器

高质量、厚膜、低噪声、内置 10 dB 前置放大器为长水下电缆的传输提供信号调理。 前置放大器具有7Hz高通滤波器和插入电压校准设施,但水听器不允许用作投影仪。

使用:

测量微弱的水下信号。

特征:

频率范围:3 Hz 至 80 kHz

接收器灵敏度:-173dB RE 1 V UPA

耐用的结构等效噪音水平远低于零海况。

可承受 9静水压力为8MPa(相当于约1000米的水柱)。

A:防水连接器 B:铝青铜(CUL10Ni5FE4)支架 C:无铅丁腈橡胶 D:声学中心。

2.HBK水听器频率响应和方向性模式

HBK水听器的典型频率响应如下图所示。 这些是在自由场条件下使用脉冲技术使用Brüel & KJ R Pulse Labshop校准系统在储罐中的测量结果。

典型接收频率特性(dB RE 1 V Pa)。

HBK水听器具有非常好的全向特性。 水下助听器的典型方向图如下图所示。 这些极性模式是在通过门控技术实现的自由场条件下在储罐中测量的。 这种方法需要一个标准的水听器作为发射器,一个未知的水听器作为接收器,其极性模式有待确定。

典型的方向性图。

3.HBK水听器用于水下及以上

HBK水听器电缆具有良好的电气屏蔽性能。 这使得水听器可以在空气和水中使用,其中水的电势与地球的电势相同,以及在高电磁干扰的情况下。 所有水听器连接器都是干式连接器,其中一些是潜水式的。 干插接连接器在水下时无法连接。

空气和水中的水听器电缆和连接器。

四、HBK水听器电缆参数

和 8105 型具有带非浸没式连接器端接的一体式电缆。

8103.集成电缆 8104 和 8105 的最小和最大长度。

型号 8104 和 8105 也可作为定制订单提供 型号 8104-W 和 8105-W)配有一根 10m 一体式电缆,端接有潜水连接器。

使用的原始电缆是防水或防水的:

防水:防水。

耐水性:不渗漏,可充分承受水压。

8103 型电缆

原装电缆 AC-0043 是防水的,但不防水,它是一根双屏蔽电缆,端接同轴 10-32 UNF 插头(公连接器)。 8103 型的使用深度限制为其整根电缆的最大长度。

8104 和 8105 型电缆

原装电缆 AC-0034 符合 MIL-C-915 标准,是一种用 BNC 插头端接的防水电缆。

整个电缆的最大长度为 200 m(656,但水听器可以在更深的地方使用。 要在大于整根电缆最大长度的深度使用 8104 和 8105 型,必须将整个电缆上的 BNC 连接器更换为两个潜水连接器。

JP-0415:与 JJ-0415 一起使用的潜水插头。

J-0415:JP-0415 的潜水插座。

将JP-0415连接到一体机电缆,然后连接到JJ-0415,使用以下潜水延长线:

AO-1431:带两个潜水连接器的水下电缆。

AO-1432:干湿两用电缆,带有一个潜水连接器。

这种电缆连接器配置将 8104 型水听器的检测范围扩展到 400 米(1312 英尺),将 8105 型水听器的检测范围扩展到 1000 米(3250 英尺)。

8106型四芯电缆

8106 型低噪音水听器有一个潜水连接器,该连接器是水听器蓝钢主体支架的集成部件。

有两种类型的电缆可用于 8106 型:

AO-1433:带有两个潜水连接器的水下电缆。

AO-0390:干湿两用电缆,带一个潜水连接器。

两种系统都使用原始的AC-0101,一种带增强的屏蔽4线,原始性能可以承受高负载:使用时为1300 N,近强度负为2600N,这使得性能足够强大,可以在1000 m3250的海洋深度自支撑),尽管电气强度很高,但每当电源受到动态运动时,总是建议使用某种形式的电气应力消除。

5.HBK水听器在空气中的测量

水听器对于极端环境中的测量特别有用。

非常高的湿度、非常高的温度或受污染的大气等条件可能会损坏普通麦克风或影响其性能。

水听器还可用于测量极高的声压级。

请注意,8103 型对加速度非常敏感,轴向振荡时高达 115 dB ms-2,垂直于水听器轴振动时高达 128 dB ms-2。 与水听器一样,DB 参考压力为 1upa。

XY平面和8106型空气中的典型接收特性。

6. HBK水听器用作声音发射器

HBK 和 8105 水听器可用作声音发射器,用于测量和相互校准。 正如压电效应通过机械激励产生电输出一样,向换能器施加交流电压会在压电元件中产生机械激励。

施加在水中的电压的发射响应如图9所示,请注意12 dB倍频程斜率,这是由恒压输入驱动的压电式水听器的典型特征。

以及 8105 型的典型电压发射响应。

7. HBK水听器信号谐波数据采集

信号调理

在某些情况下,需要通过信号调理放大器路由高阻抗输出信号。 虽然国际标准要求校准水听器的电压灵敏度(使用电压放大器),但使用电荷放大器通常更实用,这将导致电荷灵敏度与实际电缆长度无关。

类型 8106

内置前置放大器提供无需进一步调整的输出信号。

型号 8103-8105

虽然整个Brüel&KJ R系列加速度计前置放大器都是合适的,但推荐使用Nexus系列稳压器(产品数据:BP 1702),因为它的灵敏度调整(易于输出值为0.)。1 或 1V 单元),具有宽频率范围和可调的低通和高通滤波器。

连接充电输出

如果要将充电输出(例如 8105 型的输出)连接到 CCLD 输入,可以使用 2647 型充电到 CCLD 转换器(产品数据:BP 1874)。

已停产的Brüel & KJ R信号调理器

以下信号调理器已复制,但仍可用:

2635 型稳压放大器需要端接专用连接器的电缆,称为 B&K 7 针连接器,例如电气 AO 0390

2525 型放大器需要 BNC 到 TNC 适配器,例如适配器 JP 0226

数据采集

水听器数据采集的推荐方法是LAN 习 1 CH。 进入 +1 通道。 输出模块类型 3161(产品数据:BP 2215)。 模块的输入和输出通道可在 DC 至 204 的频率范围内使用8 khz。

类型 8103

JP-0145:10-32 UNF 同轴插座(母连接器)到 BNC 插头 JP-0162:10-32UNF 同轴插座到 TNC 插头。

型号 8104 和 8105

这些水听器可以直接连接到LAN-XI数据采集模块(型号3161),以便与Nexus信号调节器一起使用。

JP-0226BNC 插座转 TNC 插头。

类型 8106

WL-1260B&K7 针插座转 7 针 LEMO 插头。

左:7 针 lemo 插头 右:7 针 B&K 插头。

连接测试链

该图概述了用于将水听器连接到推荐的信号调理和数据采集硬件的电缆选项。 根据信号调理和/或数据采集硬件的不同,您可能需要一个适配器来将连接器从一种类型转换为另一种类型。 请注意,适配器可浸入水中。

测量链连接。

8. HBK水听器校准

水听器校准器型号 4229

在低频下,水听器在空气中的灵敏度与在水中的灵敏度相同,可以使用 4229 型水听器校准器(产品数据:BP 1024)检查校准。 校准器包括一个 8105 型耦合器和一个气压计,可提供以 dB 为单位的气压校正。 8106 型耦合器可单独购买。

可溯源校准

耦合器音量中的声压级可以使用半英寸麦克风进行监测(见图12),从而可以根据国际标准进行校准。

符合标准。 9. HBK和8106水听器规格

8106 型的附加规格:

最大化输出信号: 12V 电源: 35V 或 28 mA、24V 电源:70v 或 28 mA

最大功率输出:50mw

输出阻抗

高通滤波器:-3 db at 7 hz (2 hz)

直流纹波抑制(20 Hz 至 20 kHz):70 dB

过载声压级: 12V 电源:182 dB RE 1UPA,24V 电源:188 dB RE 1UPA

电源电压: 12 至 24 VDC

功耗: 空载 6mA

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