1.0 毫米针式水听器是 Precision Acoustics Ltd. 生产的一系列针式水听器中的一种。它设计用于与可浸入式前置放大器和带电源的直流耦合器配合使用，从而组成一个完整的水听器系统。凡是在本数据表中提及的参数，均指包含 1.0 毫米针式水听器、前置放大器和直流耦合器 的水听器系统的整体性能。
水听器的有效元件尺寸会影响其多种特性，包括灵敏度、频率响应、方向性响应、动态范围以及等效噪声压力。本技术数据表依据 IEC 62127 – 第 3 部分 [3] 的标准编制，详细提供了 1.0 毫米针式水听器系统 的技术规格。
1.0 毫米针式水听器是一种高灵敏度器件，针对 0.5 MHz 至 10 MHz 频率范围内的应用进行了优化。
产品描述
1.0 毫米针式水听器是一种高灵敏度接收器，针对 500 kHz 到 10 MHz 范围内的测量进行了优化，可用频率范围为 100 kHz 到 20 MHz。其较大的有效探测面积使得可测量约 600 Pa 的信号成为可能。然而，较大的传感器面积会导致方向性响应更明显，尤其是在高频时。
尺寸
灵敏度与频率响应
所有探头型水听器的频率响应都随频率变化。其理论基础已有充分研究，并在其他文献中有所描
述 [1]。图 2 和图 3 显示了针式水听器在与其相应前置放大器配合使用时，端口负载为 50 Ω 下的
典型端缆灵敏度。这些图中显示的数据集均由伦敦国家物理实验室（NPL）采集。
用于进行声压绝对测量的针式水听器应至少每 12 个月校准一次。此外，应每月使用参考声源对水听器进行检查，以便比年度校准周期更早地发现灵敏度的变化。
频率响应测量的不确定度是按照文献 [2] 中建立的方法确定的。主要的不确定度来源之一是用于校准的参考水听器的校准不确定度，而该参考水听器本身可追溯至国家基准标准。
方向性响应
水听器的方向性响应是使用与频率响应测定相同的非线性声场建立的。水听器被安装在一个固定装置中，该装置允许精确调整有效元件的位置。随后调整水听器的针尖，使其在声场中旋转时记录的波形时间偏移小于 100 ns。这种对准确保水听器在旋转过程中不发生位移，因此接收到的信号变化仅由水听器的方向性响应引起。通过记录水听器随角度变化生成的波形，即可确定不同频率下的方向性响应。图 5 显示了 1.0 毫米针式水听器 在 1 MHz、2 MHz、3 MHz、4 MHz、5 MHz、10 MHz、15 MHz 和 20 MHz 下的方向性响应曲线。
有效半径
水听器的有效半径是根据方向性响应曲线上 –3 dB 和 –6 dB 点所对应的角度，按照文献 [3] 中描
述的方法计算得出的，其平均有效半径如图 6 所示。由于方向性响应在 2 MHz 以下 无法达到 –6
dB 点，因此 IEC 方法 [3] 无法用于确定该频率下的有效半径。
动态范围、线性度与电磁干扰
动态下限水听器组件的噪声底限制了对微弱声信号的测量。前置放大器的噪声水平在 100 MHz 带宽下约为 60 μV rms。如果假设水听器的灵敏度为 850 mV/MPa，则上述噪声水平对应 1.0 毫米针式水听器的等效噪声压力 为
用于记录水听器产生的波形的数据采集系统也可能限制可记录的最小信号。例如，如果示波器的最大分辨率为 0.5 mV，则它只能显示幅值大于或等于 0.5 mV 的信号。
动态上限
关于水听器发生机械损坏的压力阈值：该水听器设计用于 最高 10 MPa 的声场中。尽管此类型水听器曾用于 超过 20 MPa 的超声声场，但存在较高的损坏风险。如果水听器需在声压水平超过 10 MPa 的声场中使用，应咨询供应商的建议。
关于放大器发生饱和的压力：与该水听器配合使用的前置放大器在输出电压超过 700 mV 峰-峰值 时，可能开始出现非线性。考虑到典型的 1.0 毫米针式水听器灵敏度，这对应的声压为
如果将遇到超过此值的声压场，应联系水听器供应商，考虑使用在线衰减方案。
电输出特性
此处没有可代表的数据，因为尚未对本文所述的水听器进行测定。
环境因素
温度变化
该针式水听器可在 5 °C 至 50 °C 的工作温度范围内进行测量，也可在 5 °C 至 50 °C 范围内存放。若暴露于 60 °C 以上 的温度，可能会对水听器造成不可逆的损坏。该水听器组件已在 19 °C 至 25 °C 的温度范围内完成校准。水听器的灵敏度会随温度变化而变化，预计每升高 1 °C，灵敏度将增加约 0.6%。
水质
该水听器组件设计用于完全浸入水中，可轻松承受由 2 米水柱 产生的静水压力。虽然水听器组件可以长时间（>48 小时）浸水使用，但在不使用时，应将水听器取出水中并晾干。
在使用该水听器时，对水质没有特定的操作要求。然而，水听器测量标准（如文献 [4][5]）可能对水质有具体要求。
长时间浸入未经去离子处理的水（例如自来水）可能导致水听器针尖上沉积物的堆积。在“硬水”地区，碳酸钙沉积尤其成问题，会导致水听器灵敏度下降。
其他液体介质
虽然该水听器组件设计用于水中工作，但它也可用于许多其他液体介质。然而，需要注意的是，该水听器的校准是在水中进行的。其他介质会对水听器的有效元件施加不同的声阻抗负载，这可能会影响水听器的灵敏度。某些液体由于其化学腐蚀性应当避免使用。需要避免的材料示例如下：
•浓酸（例如：硝酸、硫酸）
•浓碱（例如：氢氧化钠）
•强有机溶剂（例如：多种醛类、多种酮类、二氯甲烷（DMC）、二甲基甲酰胺（DMF））
在出厂状态下，水听器组件中唯一接触周围液体的材料包括 金、不锈钢、聚四氟乙烯（PTFE）、黄铜 以及 前置放大器电缆上的聚氯乙烯（PVC）护套。然而，如果水听器的外层金电极受损，PVDF 和 刚性浇注树脂 也可能暴露出来。
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