Государственный первичный эталон единиц звукового давления и колебательной скорости в водной среде ГЭТ 55-2025

Рассмотрены вопросы калибровки средств измерений подводного шума, в роли которых в современной гидроакустике выступают гидроакустические средства измерений – первичные преобразователи и подводные измерительные системы на основе первичных преобразователей. Большое внимание уделяется лабораторным калибровкам в условиях бассейна подводных измерительных систем, размеры которых в несколько раз превышают размеры используемых в них первичных преобразователей. Такие подводные измерительные системы имеют значительную неравномерность чувствительности, поэтому их амплитудно- и фазочастотные характеристики необходимо измерять в свободном поле с высокой детализацией по частоте и калибровать подводные измерительные системы в полосах частот. География применения гидроакустических средств измерений от южных широт до северных (в условиях Северного морского пути) требует исследования зависимости их метрологических характеристик от изменений температуры воды и избыточного гидростатического давления во всём рабочем диапазоне частот от единиц герц до сотен килогерц. Современные технологии подводной звуколокации и связи требуют методов и средств измерений фазовых характеристик чувствительности первичных преобразователей. Для решения перечисленных задач усовершенствован Государственный первичный эталон единиц звукового давления и колебательной скорости в водной среде ГЭТ 55-2017, который позволял передавать единицы величин только первичным преобразователям на частотах третьоктавного ряда и проводить их калибровку при избыточном давлении только в ограниченном частотном диапазоне 5–500 Гц при температуре водной среды 15–25 °С. В результате проведённых исследований улучшены метрологические характеристики, расширены функциональные возможности ГЭТ 55-2017 и утверждён Государственный первичный эталон единиц звукового давления и колебательной скорости в водной среде ГЭТ 55-2025. Поставленные задачи решены включением в состав ГЭТ 55-2025 установок нового поколения и комплекса уникального гидроакустического оборудования, которые были разработаны во ВНИИФТРИ. Описаны эталонные установки и гидроакустическое оборудование, входящие в состав ГЭТ 55-2025. Приведены метрологические характеристики ГЭТ 55-2025. В ГЭТ 55-2025 реализованы и обеспечены: воспроизведение и передача единицы звукового давления в водной среде с минимальным шагом по частоте 1 Гц в диапазоне 500–1·10⁶ Гц; исследования характеристик гидроакустических средств измерений по свободному полю в диапазоне 2–500 кГц при избыточном давлении до 15 МПа и температуре водной среды 4–35 °С; измерение фазочастотных характеристик чувствительности первичных преобразователей в диапазоне частот 50–200 кГц; измерение частотных характеристик чувствительности подводных измерительных систем длиной не более 3 м и массой не более 50 кг в диапазоне частот 1–250 кГц с разрешением по частоте 1 Гц; воспроизведение и передача единицы фазового угла чувствительности первичных преобразователей. ГЭТ 55-2025 обеспечил принцип опережающего развития метрологии в гидроакустике.

1. Biber A., Çorakçı A. C., Golick A. et al. Calibration standards for hydrophones and autonomous underwater noise recorders for frequencies below 1 kHz: current activities of EMPIR “UNAC-LOW” project. Acta IMEKO, 7(2), 32–38 (2018). https://doi.org/10.21014/acta_imeko.v7i2.542

2. Таровик В. И., Савченко О. В., Кутаева Н. Г. Техногенный подводный шум как фактор экологической безопасности морской транспортной и промышленной деятельности в Арктике. Арктика: экология и экономика, 12(1), 99–110 (2022). https://doi.org/10.25283/2223-4594-2022-1-99-110

3. Кузнецов М. Ю., Поляничко В. И., Убарчук И. А., Шевцов В. И. Методические рекомендации по измерению подводного шума судов научно-промыслового назначения. Известия ТИНРО, 205(1), 179–194 (2025). https://doi.org/10.26428/1606-9919-2025-205-179-194 ; https://elibrary.ru/yopamo

4. Ford B., Robinson S. P., Ablitt J. A Study of the stability exhibited by hydrophones when exposed to variations in temperature and hydrostatic pressure. Proceedings of Meetings on Acoustics Acoustical Society of America, 44(1), 070024 (2021). https://doi.org/10.1121/2.0001491

5. Guanghui J., Yi Ch., Dong Zh. Free-field three-transducer spherical-wave reciprocity calibration for hydrophone at hydrostatic pressure of 10 MPa. Journal of Physics: Conference Series, 2756(1), 012044 (2024). https://doi.org/10.1088/1742-6596/2756/1/012044

6. Лосев Г. И. Особенности алгоритмов спектрального анализа результатов векторно-фазовых измерений параметров гидроакустических полей. Сб. тр. XXXIV сессии РАО, Москва, 14–18 февраля 2022, c. 278–285. ООО «Издательство ГЕОС», Москва (2022). https://www.elibrary.ru/edugzw

7. Исаев А. Е., Матвеев А. Н., Некрич Г. С. и др. Государственный первичный эталон единиц звукового давления и колебательной скорости в водной среде ГЭТ 55-2017. Измерительная техника, (8), 3–5 (2017). https://elibrary.ru/zgwhaj

8. Исаев А. Е., Кузнецов С. И., Ломовацкий Ю. А., Матвеев А. Н. Эталонная база ВНИИФТРИ в области гидроакустических измерений: метрологические характеристики, функциональные возможности, новации и перспективы совершенствования эталонов. Измерительная техника, 73(12), 46–54 (2024). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2024-12-46-54 ; https://elibrary.ru/dkwbov

9. Боббер Р. Дж. Гидроакустические измерения. Пер. с англ. под ред. А. Н. Голенкова. Мир, Москва (1974).

10. Исаев А. Е. Метрология гидроакустических измерений. Точная калибровка приёмников подводного звука по свободному полю. В 2 т., ФГУП «ВНИИФТРИ», 2023.

11. Исаев А. Е., Матвеев А. Н., Стрелов С. В., Щерблюк Н. Г. Ключевые сличения CCAUV.W-K2: особенности калибровки гидрофонов. Измерительная техника, 73(1), 67–72 (2024). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2024-1-67-72 ; https://elibrary.ru/fbxacj

12. Исаев А. Е. Точная градуировка приемников звукового давления в водной среде в условиях свободного поля. ФГУП «ВНИИФТРИ», 2008

13. Исаев А. Е., Матвеев А. Н. Градуировка гидрофонов по полю при непрерывном излучении в реверберирующем бассейне. Акустический журнал, 55(6), 727–736 (2009). https://elibrary.ru/kxlfmn

14. Исаев А. Е., Николаенко А. С. Лабораторная калибровка гидроакустического приёмника по полю на низких частотах. Измерительная техника, (1), 54–59 (2018). https://elibrary.ru/ynugap

15. Jia G., Chen Y., Fei T. et al. A technical discussion about COOMET pilot comparison results of sound pressure sensitivity and sound pressure gradient sensitivity in frequency range 5 Hz to 400 Hz. 48th International Congress and Exhibition on Noise Control Engineering “INTER-NOISE 2019 MADRID”, Madrid, Spain, 2019. https://www.elibrary.ru/lxkpaa

16. Chen Y., Jia G.-H., Fei T. et al. The pilot comparison calibration of vector receivers in the frequency range 5 Hz to 10 kHz. Jiliang Xuebao/Acta Metrologica Sinica, 41(10), 1279–1283 (2020). https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.10.16

17. Исаев А. Е., И Ч., Матвеев А. Н. и др. Результаты пилотных сличений амплитудно-фазовых калибровок гидрофонов в частотном диапазоне 10–500 кГц КООМЕТ 786/RU-А/19. Измерительная техника, (3), 67–72 (2023). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2023-3-67-72 ; https://elibrary.ru/kkodvh

18. Калью В. А., Краснописцев Н. В., Лосев Г. И. и др. Сравнение результатов измерений уровней подводного шума источника, полученных прямым методом и с использованием векторно-фазовой обработки. Труды Крыловского государственного научного центра, (3(401)), 121–127 (2022). https://doi.org/10.24937/2542-2324-2022-3-401-121-127 ; https://elibrary.ru/bnmhgk

19. Матвиенко Ю. В., Хворостов Ю. А., Каморный А. В. Экспериментальные исследования работы скалярно-векторного приемника звука в режимах обнаружения и пеленгования источника подводного шума. Подводные исследования и робототехника, (3(53)), 31–39 (2025). https://doi.org/10.37102/1992-4429_2025_53_03_03 ; https://elibrary.ru/nrfodq

20. Wood N. An overview of the calibration process for a digital hydrophone. The Journal of the Acoustical Society of America, 155(3_Supplement), A349–A349 (2024). https://doi.org/10.1121/10.0027789