聊聊我國漁船用汽笛、電笛等漁船號笛電聲性能質量現狀
漁船用電笛、汽笛等漁船號笛是漁船航行作業過程中必不可少的報警通訊設備，其聲性能的優劣直接關系到船舶避碰和求救能力，因此漁船監督管理部門通過《漁業船舶法定檢驗規則（2000版）》（注：中華人民共和國漁業船舶檢驗局.漁業船舶法定檢驗規則（2000）[S].北京：人民交通出版社，2000.）對不同船長的漁船進行了漁船用號笛的配置規定。現根據常年從事漁船聲號器具的質量監督檢驗，通過對比近5年的委托檢驗發現，目前我國漁船號笛的聲性能實測參數不是非常理想，諸如在聲壓級測試項目上，由于我國目前漁船大都在20～75m范圍，通常對于聲壓級的要求≥130dB，而我國許多船用電笛、船用汽笛等號笛生產企業的產品聲壓級達不到標準規定要求的130dB，有一些甚至只有120dB左右。這直接影響了漁船的通訊及求救能力。因此，對這些數據加以匯總，并提出解決這類問題的方法具有現實意義。
1、材料與方法
1.1 數據來源
2013—2015年國家漁業機械儀器質量監督檢驗中心受檢的漁船號笛電聲性能測試數據。
1.2 試驗方法及檢測項目
漁船用電笛、漁船用汽笛等漁船號笛電聲性能的測試方法按《海船聲號器具的聲壓級測量（GB/T 12303-2009）》第5條款規定的要求進行。檢測項目主要有軸向聲壓級、聲輻射±45°指向性、聲輻射±180°指向性。聲級計與號笛測試時的位置如圖1所示。
圖1 號笛電聲性能試驗布置
1.3 試驗設備
在聲性能測試中，主要的測量指標為聲壓級，通過聲級計能夠實現對于聲壓級的測量；由于漁船船長基本上都在20～75 m 范圍內，因此，也需要對頻率范圍在250～700Hz內的聲壓級進行測量，因此需要用到1/3 倍頻程濾波器進行聲信號的濾波；同時標準對號笛聲壓性能的測試規定用聲級計、濾波器、傳聲器性能做規定，同時規定測試時應使用聲級計的“快檔”時間計權，每次測量時間不少于4s號笛聲性能測試主要測試設備如表1所示。樣本數量如表2所示。
2、結果與分析
漁船用汽笛、電笛等漁船號笛聲性能檢測檢測主要統計軸向聲壓級、聲輻射±45°指向性、聲輻射±90°指向性這3個指標。筆者通過選取近5 年內所開展的針對中型號笛的檢測，對這3個指標的平均值進行統計分析。所抽取的樣本功率都為300W。
2.1 軸向聲壓級
軸向聲壓級的測量即將傳感器放在號笛聲輻射最大方向（前方軸線上），相距1m，正對聲源進行測量。該性能指標主要體現了號笛聲音的強弱。在該項測試時，通過對頻率范圍在250～700Hz范圍內的頻率進行逐個濾波，濾波頻率點分為250、315、400、500、630Hz。圖2為近5年內號笛軸向聲壓折線圖，中心頻率主要為500Hz和630Hz，也有一些船用號笛的中心頻率在315Hz處。
2.2 聲輻射±45°指向性
該項目主要考核的是軸線方向上±45°內的聲壓級指向性，測試距離為1 m，其中在該范圍內的聲壓不能夠低于126dB。在測試該項目時，不對聲信號進行濾波，即采用全通的方式進行。圖3為近5 年內號笛軸向±45°內的最大聲壓級平均值。
可以看出，除了2010年和2014年所檢測的船用號笛該項實測數據的平均值低于標準所規定的126dB外，其余3年所測得的值的平均值均滿足標注的要求。
2.3 聲輻射±90°指向性
該測試項與軸線方向上±45°內的聲壓級指向性的測試方法基本一致，唯一的區別就是將測試角度范圍進一步擴大，達到±90°。圖4為近5年號笛的聲輻射±90°內最大軸向聲壓值。
可以看出，除了2010年和2014年所檢測的號笛該項實測數據的平均值低于標準所規定的120dB外，其余3年所測得的值的平均均滿足標注的要求。
3、結論與討論
3.1 討論
由于《海船聲號器具的聲壓級測量GB/T 12303-2009》對于中型號笛的軸向聲壓要求在130dB以上，通過直接輻射式揚聲器諸如紙盆或膜片振動并與周圍空氣共振而產生的聲音很難達到該要求的音量。因此需要通過號筒向空氣輻射聲波，也稱之為間接式輻射揚聲器。漁船號笛的機構通常來說分為3個部分：控制器、驅動單元（音頭）和號筒（喇叭）。
3.1.1 功率的原因。本次數據分析的樣品都是功率300W的船用電笛、船用汽笛等船用號笛，在試驗時通常采用的是恒壓直流電源，輸入均為24V直流，通常來說電流的大小應該在12.5A左右，而實際一些不達標的喇叭供電電流通常都在7～9A范圍內，這直接影響到了音頭的驅動聲音的大小。
3.1.2 號筒的形狀。號筒的作用是提高揚聲器輻射效率，振膜通過一個號筒向空氣中輻射聲波的電動式間接輻射揚聲器。目前，市面上的漁船號笛大都采用錐形號筒和指數型號筒。號筒的相關性能參數也直接影響了揚聲器音量的大小及聲信號的中心頻率。比如號筒的蜿蜒指數，蜿蜒指數的值直接影響聲阻的值，也就影響最終所產生的聲音音量的大??；再比如號筒的喉部截面積決定了獲得最大輸出聲功率的滿足條件；號筒的截止頻率也是由蜿蜒指數決定的，如果要傳播很低的頻率，那么蜿蜒指數也必須很小，號筒展開就應該很慢，號筒加長。然而筆者通過調研發現，目前很多企業只做音頭而不做號筒，號筒的加工則是委托給第三方來做，這樣就容易使得振膜和空氣負載不匹配，降低號筒揚聲器的電聲轉換效率。
3.2 結論
通過近5年號筒的聲性能測試參數不難發現，號筒的軸向聲壓級參差不齊，而導致這一現象的原因有很多，音頭的質量和音頭與號筒之間的匹配則是重要的原因之一，因此，需要加強對于這一環節的重視，從而增強目前漁船號笛的聲性能。
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