干涉型光纤水听器相移灵敏度（差分延时外差解调法）校准规范编制说明.docx

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1、公开干涉型光纤水听器相移灵敏度（差分延时外差解调法）校准规范编制说明中国船舶集团有限公司第七一五研究所二O二三年十月二十七日干涉型光纤水听器相移灵敏度（差分延时外差解调法）校准规范编制说明1任务来源及计划要求依据国家市场监督管理总局办公厅下达的市场监管总局办公厅关于印发2023年国家计量技术规范项目制定、修订及宣贯计划的通知（市监计量发202356号）文件,由中国船舶集团有限公司第七一五研究所、北京大学和北京科技大学共同起草干涉型光纤水听器相移灵敏度（差分延时外差解调法）校准规范，计划项目编号为MTC13-2023-06o2编制过程2.1 编制原则本校准规范在内容与格式上均符合JJF10712

2、010国家计量校准规范编写规则的规定，适用范围明确，原理正确，测量方法合理，操作步骤可行。文字叙述正确，计量性能科学合理，严格按国家规定表述计量单位、量值、误差和测量不确定度，包含必要的附录（校准规范含测量不确定度评定示例）。2.2 工作分工本校准规范的主要起草单位为中国船舶集团有限公司第七一五研究所（下文简称七一五所，参加起草单位为北京大学和北京科技大学。本规范编制过程中，组建了编制组，主要起草人包括：七一五所陈毅、李文静、赵涵，参加起草人包括：北京大学张敏、北京科技大学刘飞。陈毅为编制组组长，具体工作分工见表1。表1编制组工作分工序号工作内容负责人1调研、搜集国内外相关标准资料刘飞、李文静

3、2规范起草陈毅、李文静、赵涵、张敏3规范校对赵涵、刘飞4验证试验李文静、刘飞5测量不确定度分析陈毅、赵涵、李文静序号工作内容负责人6征求意见及汇总李文静、刘飞7意见处理陈毅、李文静、赵涵、张敏8标准化陈毅2.3 各阶段工作过程2023年9月至10月，成立编制组，制定工作计划，开展了本规范相关国内外标准及资料调研。2023年2月，编制组形成了本规范的立项申报稿，并向国家市场监督管理总局提出了校准技术规范立项申请表。2023年3月，国家市场监督管理总局组织专家组评审，正式发布本规范的编制立项通知。2023年6月至7月，编制组开展了验证试验，完成了试验验证报告和测量不确定度评定报告，依据试验结果完成

4、了本规范的草案编制。2023年10月20日，主起草单位组织召开了编制组内部评审会，对本规范草案进行了修改完善。2023年10月27日，按照全国声学计量技术委员会的要求，七一五所组织召开了预审会，邀请专家对技术资料的正确性、规范性和完整性进行了严格的审查，并提出了相应的修改意见和建议；编制组依据评审意见，对本规范草案及相应文件进行了修改，形成征求意见稿。3调研和分析工作的情况光纤水听器是一种建立在光纤与光电子技术基础上的水下声信号传感器。与声压水听器相比，光纤水听器具有探测灵敏度高、抗电磁干扰能力强和易于大规模成阵等特点，是现代声呐的一个重要发展方向，在国家安全防卫、海洋资源开发等领域均有广泛且

5、重要的用途。干涉型光纤水听器相移灵敏度级是干涉型光纤水听器最重要的参数之一。国内从事干涉型光纤水听器相关研究及应用的单位众多，主要包括：中国船舶集团有限公司第七一五研究所、中国电子科技集团公司第二十三研究所、中国科学院声学研究所等研究所，国防科技大学、北京大学、浙江大学、哈尔滨工程大学、华中科技大学等高校，长沙深之瞳、湖南长城海盾、长沙湘计海盾、武汉普惠海洋光电、北京神州普惠、山东威海北洋、北京中科长城等公司，生产的干涉型光纤水听器工作频率覆盖10Hz40kHzo目前，国内已出版的干涉型光纤水听器校准规范有JJF（军工）154201710HZ20kHz干涉型光纤水听器相移灵敏度校准规范，采用的

6、测量方法有：干涉条纹计数法、贝塞尔函数比值法和相位生成载波解调法，没有采用测量范围更宽的差分延时外差解调法。相关的测量标准有GB/T42559-2023声学干涉型光纤水听器相移灵敏度测量，采用的测量方法有：干涉条纹计数法、贝塞尔函数比值法、相位生成载波解调法、差分延时外差解调法、3x3耦合器相位解调法，但测量频率范围为IoHZ20kHz,没有解决更高频率的干涉型光纤水听器相移灵敏度测量问题。随着干涉型光纤水听器陆续由实验室走向工程实用，其应用范围更为广泛，工作频带也由低频逐渐向高频方向发展。相比于其它方法，差分延时外差解调法工作频率更高，可适用于IOHZ40kHz频率范围光纤水听器相移灵敏度的

7、校准。目前，国内尚未建立基于差分延时外差解调法的干涉型光纤水听器校准规范，也没有解决20kHz以上频率光纤水听器相移灵敏度的校准问题。因此，通过制定本校准规范，可进一步完善干涉型光纤水听器校准的技术规范体系，有效保证其相移灵敏度的校准需求，促进其国内测量量值统一，支撑干涉型光纤水听器发展及新型声呐研制。4主要技术内容的说明本规范作为校准规范进行发布实施，主要技术内容的说明如下。4.1 规范名称本校准规范是在参照国家标准与相关技术规范的基础上，并结合实际工作经验，制定的国家计量技术规范。编制组经过详细论证，将校准规范的名称定为干涉型光纤水听器相移灵敏度（差分延时外差解调法）校准规范，英文名称为C

8、a1ibrationSpecificationforPhase-shiftedSensitivityofInterferometricOptica1FiberHydrophones（Differentia1De1ayHeterodyneDemodu1ationMethod）K4.2 规范格式本规范依据JJF1071-2010国家计量校准规范编写规则的规定，并根据被校准对象的特征，拟定包括十个部分：第一章“范围”、第二章引用文件，第三章“术语和定义，第四章“概述”、第五章计量特性，第六章“校准条件，第七章“校准项目和校准方法”、第八章”校准结果表达，第九章“复校时间间隔”及“附录、4.3 目录根

9、据JJF10712010国家计量校准规范编写规则的规定，本规范制定了“目录1列出了章及第一层次的条。4.4 范围根据干涉型光纤水听器的技术参数确定了校准的适用范围。4.5 引用文件本规范内容根据技术相关性，分别引用了本规范引用下列文件：JJF1001通用计量术语及定义JJF1034声学计量名词术语及定义JJF1059.12012测量不确定度评定与表示GB3102.7声学的量和单位GB/T32231994声学水声换能器自由场校准方法GB/T39471996声学名词术语GB/T425592023声学干涉型光纤水听器相移灵敏度测量凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文

10、件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。4.6 术语和定义在本章中，明确了“干涉型光纤水听器”、”干涉光相移量，“差分延时外差解调法，“标准水听器，”声压相移灵敏度”和声压相移灵敏度级”等概念。4.7 概述本章中分别描述了干涉型光纤水听器的原理、构造和用途。4.8 计量特性相移灵敏度级一般不小于-180dB（基准值：1radPa）o4.9 校准条件本规范规定了干涉型光纤水听器相移灵敏度级校准的工作条件，包括环境温度、水温、相对湿度、供电电压、和其它仪器设备的要求。4.10 校准项目和校准方法校准对象为干涉型光纤水听器相移灵敏度级，详细规定了该如何进行干涉光相移量的测量、水声声压的测量，

11、以及校准方法等内容。4.11 校准结果表达本章中规定了干涉型光纤水听器校准证书的要求以及所必需的信息。4.12 复校时间间隔本章给出了复校时间间隔的建议，一般不超过12个月。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的，因此，送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。4.13 附录本规范中附录A给出了“校准证书的内容”、附录B给出了“测量不确定度评定示例5验证试验的情况和结果对本规范规定的各项计量特性的校准进行了实验验证，验证数据详见干涉型光纤水听器相移灵敏度（差分延时外差解调法）校准规范试验验证报告与干涉型光纤水听器相移灵敏度（差分延时外差解调法）校准

12、规范测量不确定度评定报告。试验结果表明，依据本规范开展的校准试验测得的数据准确、可靠，校准规范具有较好的实用性和可操作性，可以作为干涉型光纤水听器相移灵敏度级校准和溯源的依据文件，从而规范其校准方法，实现量值统一。6与国外同类标准水平的对比分析目前，未见到国外相关的校准规范和测量标准。7与现行法规标准的关系截止目前，我国已发布的干涉型光纤水听器校准规范有JJF（军工）154201710HZ20kHz干涉型光纤水听器相移灵敏度校准规范，采用的测量方法有：干涉条纹计数法、贝塞尔函数比值法和相位生成载波解调法，其中，没有本规范中采用的差分延时外差解调法，也没有解决20kHz以上频率干涉型光纤水听器相

13、移灵敏度的校准问题。相关的测量标准有GB/T425592023声学干涉型光纤水听器相移灵敏度测量,采用的测量方法有：干涉条纹计数法、贝塞尔函数比值法、相位生成载波解调法、差分延时外差解调法、3x3耦合器相位解调法，但其适用范围为IOHZ20kHz频率范围内干涉型光纤水听器相移灵敏度的测量，没有解决更高频率的干涉型光纤水听器相移灵敏度测量问题。8实施措施与建议干涉型光纤水听器校准具有明确的应用对象，因此，编制组建议由干涉型光纤水听器相关设计、研制、生产和使用单位推广使用。在使用过程中，可进一步对本校准规范进行改进。9参考资料清单编制过程中，参考并引用了现行的国家计量校准规范，国家标准等，主要引用

14、文献如下：1陈毅.评价光纤水听器探头的性能参数.声学技术,2012,31(1).102-105.2陈毅，张军，张敏,等.20Hz-10kHz光纤水听器相移灵敏度校准.光子学报,2011,40(11):1686-1691.3 GB/T425592023声学干涉型光纤水听器相移灵敏度测量.北京：中国标准出版社,2023.4 YiChen,JunZhang,MinZhang.Ca1ibrationmethodsoftheinterferometricfiber-optichydrophone.Proceedingsofthe2ndInternationa1ConferenceandExhibitio

15、nonUnderwaterAcoustics,Rhodes,Greece,2014.5 Fei1iu,DuoYi,YiChen,eta1.Common-modenoisese1f-suppessed3-componentfiberopticacce1erometerbasedon1ow-ref1ectivitybragggratings.Optics1etters.2023,46(7):1596-1599.6 Wenjing1i,YiChen,JunZhang.Phase-shiftedsensitivityca1ibrationoffiberopticvectorhydrophonebasedonheterodynemethod.Proceedingsof2023OESChinaOceanAcoustics.2023,p261-266,Ju1y147 Wenjing1i,YiChen,JunZhang.Ca1ibrationoffiberoptichydrophonebasedonheterodynedemodu1ationtechno1ogy.Proceedingsof2023O