聊聊我国渔船用汽笛、电笛等渔船号笛电声性能质量现状
渔船用电笛、汽笛等渔船号笛是渔船航行作业过程中必不可少的报警通讯设备，其声性能的优劣直接关系到船舶避碰和求救能力，因此渔船监督管理部门通过《渔业船舶法定检验规则（2000版）》（注：中华人民共和国渔业船舶检验局.渔业船舶法定检验规则（2000）[S].北京：人民交通出版社，2000.）对不同船长的渔船进行了渔船用号笛的配置规定。现根据常年从事渔船声号器具的质量监督检验，通过对比近5年的委托检验发现，目前我国渔船号笛的声性能实测参数不是非常理想，诸如在声压级测试项目上，由于我国目前渔船大都在20～75m范围，通常对于声压级的要求≥130dB，而我国许多船用电笛、船用汽笛等号笛生产企业的产品声压级达不到标准规定要求的130dB，有一些甚至只有120dB左右。这直接影响了渔船的通讯及求救能力。因此，对这些数据加以汇总，并提出解决这类问题的方法具有现实意义。
1、材料与方法
1.1 数据来源
2013—2015年国家渔业机械仪器质量监督检验中心受检的渔船号笛电声性能测试数据。
1.2 试验方法及检测项目
渔船用电笛、渔船用汽笛等渔船号笛电声性能的测试方法按《海船声号器具的声压级测量（GB/T 12303-2009）》第5条款规定的要求进行。检测项目主要有轴向声压级、声辐射±45°指向性、声辐射±180°指向性。声级计与号笛测试时的位置如图1所示。
图1 号笛电声性能试验布置
1.3 试验设备
在声性能测试中，主要的测量指标为声压级，通过声级计能够实现对于声压级的测量；由于渔船船长基本上都在20～75 m 范围内，因此，也需要对频率范围在250～700Hz内的声压级进行测量，因此需要用到1/3 倍频程滤波器进行声信号的滤波；同时标准对号笛声压性能的测试规定用声级计、滤波器、传声器性能做规定，同时规定测试时应使用声级计的“快档”时间计权，每次测量时间不少于4s号笛声性能测试主要测试设备如表1所示。样本数量如表2所示。
2、结果与分析
渔船用汽笛、电笛等渔船号笛声性能检测检测主要统计轴向声压级、声辐射±45°指向性、声辐射±90°指向性这3个指标。笔者通过选取近5 年内所开展的针对中型号笛的检测，对这3个指标的平均值进行统计分析。所抽取的样本功率都为300W。
2.1 轴向声压级
轴向声压级的测量即将传感器放在号笛声辐射最大方向（前方轴线上），相距1m，正对声源进行测量。该性能指标主要体现了号笛声音的强弱。在该项测试时，通过对频率范围在250～700Hz范围内的频率进行逐个滤波，滤波频率点分为250、315、400、500、630Hz。图2为近5年内号笛轴向声压折线图，中心频率主要为500Hz和630Hz，也有一些船用号笛的中心频率在315Hz处。
2.2 声辐射±45°指向性
该项目主要考核的是轴线方向上±45°内的声压级指向性，测试距离为1 m，其中在该范围内的声压不能够低于126dB。在测试该项目时，不对声信号进行滤波，即采用全通的方式进行。图3为近5 年内号笛轴向±45°内的最大声压级平均值。
可以看出，除了2010年和2014年所检测的船用号笛该项实测数据的平均值低于标准所规定的126dB外，其余3年所测得的值的平均值均满足标注的要求。
2.3 声辐射±90°指向性
该测试项与轴线方向上±45°内的声压级指向性的测试方法基本一致，唯一的区别就是将测试角度范围进一步扩大，达到±90°。图4为近5年号笛的声辐射±90°内最大轴向声压值。
可以看出，除了2010年和2014年所检测的号笛该项实测数据的平均值低于标准所规定的120dB外，其余3年所测得的值的平均均满足标注的要求。
3、结论与讨论
3.1 讨论
由于《海船声号器具的声压级测量GB/T 12303-2009》对于中型号笛的轴向声压要求在130dB以上，通过直接辐射式扬声器诸如纸盆或膜片振动并与周围空气共振而产生的声音很难达到该要求的音量。因此需要通过号筒向空气辐射声波，也称之为间接式辐射扬声器。渔船号笛的机构通常来说分为3个部分：控制器、驱动单元（音头）和号筒（喇叭）。
3.1.1 功率的原因。本次数据分析的样品都是功率300W的船用电笛、船用汽笛等船用号笛，在试验时通常采用的是恒压直流电源，输入均为24V直流，通常来说电流的大小应该在12.5A左右，而实际一些不达标的喇叭供电电流通常都在7～9A范围内，这直接影响到了音头的驱动声音的大小。
3.1.2 号筒的形状。号筒的作用是提高扬声器辐射效率，振膜通过一个号筒向空气中辐射声波的电动式间接辐射扬声器。目前，市面上的渔船号笛大都采用锥形号筒和指数型号筒。号筒的相关性能参数也直接影响了扬声器音量的大小及声信号的中心频率。比如号筒的蜿蜒指数，蜿蜒指数的值直接影响声阻的值，也就影响最终所产生的声音音量的大小；再比如号筒的喉部截面积决定了获得最大输出声功率的满足条件；号筒的截止频率也是由蜿蜒指数决定的，如果要传播很低的频率，那么蜿蜒指数也必须很小，号筒展开就应该很慢，号筒加长。然而笔者通过调研发现，目前很多企业只做音头而不做号筒，号筒的加工则是委托给第三方来做，这样就容易使得振膜和空气负载不匹配，降低号筒扬声器的电声转换效率。
3.2 结论
通过近5年号筒的声性能测试参数不难发现，号筒的轴向声压级参差不齐，而导致这一现象的原因有很多，音头的质量和音头与号筒之间的匹配则是重要的原因之一，因此，需要加强对于这一环节的重视，从而增强目前渔船号笛的声性能。
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