この規格 プレビューページの目次
※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序章
0.1 概要
語彙は、標準化対象の最も基本的な科目です。用語の定義について受け入れられた標準がなければ、技術分野における科学および工学出版物の作成は、その分野の測定、処理、またはモデリングの標準の開発を含め、骨の折れる時間のかかる作業になり、最終的には時間の非効率的な使用と誤解の可能性が高い。
水中音響の基本的な用語は 3.1 で定義され、レベルは 3.2 で定義されます。これらに続いて、音源 (3.3)、伝搬と散乱 (3.4)、水中音響信号 (3.5)、およびソナー方程式 (3.6) に関連する用語の定義が続きます。最後に、3.7 は水中音響学で使用される基本的な生体音響用語を定義しています。
0.2 アプローチ
このドキュメントを作成する際に従った基本的な哲学は、測定方法とは無関係に量を定義することです。
0.3 ISO/IEC 80000 シリーズの 例外に関する注意事項
このドキュメントでは、電力量のレベルと電界量のレベルを含む物理量の定義について、ISO/IEC 80000 シリーズに従います。この一般規則には、次の 2 つの例外があります。
- ISO 80000-1 と ISO 80000-3 の間に矛盾があるため、どちらかを選択する必要があります (たとえば、ISO 80000-3 で使用されている「フィールド量」という用語は、ISO 80000-1:2009 の付属文書 C では推奨されていません。 「根力量」という用語）。このドキュメントは ISO 80000-3 に準拠しているため、ISO 80000-1 とは互換性がありません。
- 「音圧レベル」という用語は、ISO 80000-8 によって定義されており、平均二乗音圧のレベルを意味するこの用語の従来の使用法を反映していません。この規則は、ISO 80000-8 の定義の横にある「備考」列の注記に反映されています。これらの注記は定義と矛盾しているため、定義と注記のどちらかを選択する必要があります。このドキュメントは「備考」に従っており、ISO 80000-8 の「音圧レベル」の定義とは矛盾しています。
0.4 レベルとレベル差の備考とその参考値
水中音響で使用されるレベルは、3.2 で定義されています。最も一般的な形式では、量QのレベルL Qは、国際量体系 (ISO 80000-3 を参照) で、量Qとその参照値Q0の比率の対数として定義されます。式の形式では、この定義は次のように記述できます。
L Q = log r ( Q/ Q0 )
量の性質 ( Q )、その基準値 ( Q0 )、および対数の底 ( r ) をすべて指定する必要があります。水中音響で使用するための基準値は、ISO 1683 で指定されています。
水中音響では、フィールド量のレベル (ISO 80000-3:2006, 3-21 を参照) とパワー量のレベル (ISO 80000-3:2006, 3-22 を参照) の 2 種類のレベルが広く使用されています。 ）。水中音響学では、両方のタイプのレベルをデシベル (dB) で表すのが一般的です。デシベルで表すと、電界量FのレベルL Fis
L F = 20 log 10 ( F/ F0 ) dB,
ここで、 F0はフィールド量の基準値です。同様に、電力量PのレベルL Pis 、
L P = 10 log 10 ( P/ P0 ) dB,
ここで、 P0は電力量の基準値です。このL Pの定義は、10, log 10 ( P/ P0 )、および 1 dB の 3 つの係数の積です。つまり、この積は、この文書では「比P/ P0の 10 を底とする対数の 10 倍、デシベル」と書かれています。場の量と電力量の両方のレベルについて、量の性質 ( ForP ) はレベルの名前によって暗示され、対数の底は単位としてデシベルを使用することによって暗示されます。すべてのレベルについて、基準値が明示されています。 ISO 80000-3 の「レベル」と「デシベル」の定義をこの文書で使用すると、ISO 80000-3 と ISO 80000-1:2009 の附属書 C との間に矛盾があるため、この文書と ISO 80000-1 の間に矛盾が生じます。 .
レベル差 [つまり、同じ量のレベル間の差 (ANSI/ASA S1.1-2013, 10.44 を参照)] もデシベルで表されます。たとえば、 P1とP2が同じ種類の電力量で、 P,1とP,2がそれぞれのレベルの場合、対応するレベル差は
Δ P = P,1 - P,2 = 10 log 10 ( P1/ P0 ) dB - 10 log 10 ( P2/ P0 ) dB = 10 log 10 ( P1/ P2 ) d
同様に、フィールド量F1とF2について、それぞれのレベルがF ,1 とF,2の場合、
Δ F = F,1 - F,2 = 20 log 10 ( F1/ F0 ) dB - 20 log 10 ( F2/ F0 ) dB = 20 log 10 ( F1/ F2 ) d
レベル差の例としては、伝送損失、アレイ ゲイン、および聴覚閾値のシフトがあります。
3.6 と 3.7 では、水中システムの応答に関連して、さまざまな種類の電力量のレベルの違いが見られ、デシベルでも表されます。たとえば、 AとBが 2 つの電力量で、 Aがシステムの応答信号 (出力) の測定値であり、 Bが強制信号 (入力) の測定値である場合、システムの感度はS = A/ Bとなります。 、そのシステムの感度レベルは
N S = L A – L B = 10 log 10 ( A/ A0 ) dB – 10 log 10 ( B/ B0 ) dB = 10 log 10 ( S/ S0 ) dB
ここで、感度の基準値S0はA0/ B0に等しくなります。
水中音響における感度レベルの例は、ターゲット強度 (基準値 = 1 m 2 ) です。この量を代わりに、それぞれの電力量の平方根として定義される界量のレベル間の差として表すと、基準値は 1 m になります。
0.5 ルート電力量の参考値に関する備考
すべての実数の正のパワー量Pに対して、 Pの平方根に等しいルート パワー量Frpが存在します (ISO 80000-1:2009 を参照)つまり、 Frp = P1/2です。このルートパワー量のレベルは
L F,rp = 20 log 10 ( Frp/ F0 ) d
基準値F0がF0 = P01/2で与えられる場合、このレベルはL Pに等しくなります。選択された電力量とそれぞれの参照値は、表 1 の列 1 と 2 に一覧表示されています。対応するルート電力量とそれぞれの参照値は、表 1 の列 3 と 4 に一覧表示されています。線形システムに作用するとき、2 乗がべき乗に比例する量」(ISO 80000-3 を参照) であるため、すべての根べき乗量は場の量でもあります。例えば、基準値 1 μPa 2の平均二乗音圧のレベルは、基準値 1 μPa の二乗平均音圧のレベルに等しくなります。したがって、これらの 2 つの基準値は、音圧レベルに対して同じ意味で使用されます。
表 1 —参考文献 [21] に基づく電力量、対応するルート電力量、およびそれらの参照値
| 電力量 ( P ) | 基準値 ( P) | 対応根力量 ( F = P1/2) | 基準値 ( F0 = P01/2 ) |
|---|---|---|---|
| 平均二乗音圧 | 1μPa 2 | 二乗平均平方根音圧 | 1μPa |
| 平均二乗音粒子変位 | 午後 1 時2 | 二乗平均平方根音 粒子変位 | 午後1時 |
| 平均二乗音速 | 1nm2/ s2 | 二乗平均平方根音 粒子速度 | 1nm/秒 |
| 平均二乗音粒子加速度 | 1μm 2/s 4 | 二乗平均平方根音 粒子加速 | 1μm/s 2 |
| 音への露出 | 1μPa 2秒 | ルート音露出 | 1μPa・s1 /2 |
| 音響パワー | 1pW | ルートサウンドパワー | 1pW1 /2 |
| 音響エネルギー | 1枚 | 根音エネルギー | 1 pJ 1/2 |
| ソースファクター | 1μPa2m2 | 根源因子 | 1μPa·m |
| 伝搬係数 | 1m2 | ルート伝播係数 | 1メートル |
0.6 本文書における「音響」および「音」の使用に関する注意事項
このドキュメントでは、単語「音」が複合名詞の一部として使用されている場合、「音響」と「音」という単語の互換性を認識していますが、それ以外の場合はそうではありません。
Introduction
0.1 Overview
Vocabulary is the most basic of subjects for standardization. Without an accepted standard for the definition of terminology, the production of scientific and engineering publications in a technical area, including the development of standards for measurement, processing or modelling in that area, becomes a laborious and time-consuming task that would ultimately result in the inefficient use of time and a high probability of misinterpretation.
Basic terminology of underwater acoustics is defined in 3.1, followed by levels in 3.2. These are followed by definitions of terms associated with sources of sound (3.3), propagation and scattering (3.4), underwater sound signals (3.5), and sonar equations (3.6). Finally, 3.7 defines basic bioacoustical terminology used in underwater acoustics.
0.2 Approach
The underlying philosophy followed in preparing this document is to define quantities independently of how they are measured.
0.3 Remark on exceptions to the ISO/IEC 80000 series
In this document, the ISO/IEC 80000 series is followed for the definitions of physical quantities, including the level of a power quantity and level of a field quantity. Two exceptions are made to this general rule, as follows.
- Inconsistencies between ISO 80000-1 and ISO 80000-3 make it necessary to choose between them (for example, the term “field quantity” used in ISO 80000-3 is deprecated by ISO 80000-1:2009, Annex C, which prefers the term “root-power quantity”). This document follows ISO 80000-3, which makes it incompatible with ISO 80000-1.
- The term “sound pressure level” is defined by ISO 80000-8 in a way that does not reflect conventional use of this term to mean the level of the mean-square sound pressure. This convention is reflected in ISO 80000-8 by the notes in the “Remarks” column alongside the definition. These remarks are inconsistent with the definition, making it necessary to choose between the definition and the remarks. This document follows the “Remarks”, which makes it incompatible with the ISO 80000-8 definition of “sound pressure level”.
0.4 Remark on levels and level differences, and their reference values
Levels used in underwater acoustics are defined in 3.2. In its most general form, a level LQ of a quantity Q is defined in the International System of Quantities (see ISO 80000-3) as the logarithm of the ratio of the quantity Q to its reference value, Q0. In formula form, this definition can be written as
LQ = log r (Q/Q0).
The nature of the quantity (Q), its reference value (Q0) and the base of the logarithm (r) should all be specified. Reference values for use in underwater acoustics are specified by ISO 1683.
Two types of level are in widespread use in underwater acoustics, the level of a field quantity (see ISO 80000-3:2006, 3-21) and the level of a power quantity (see ISO 80000-3:2006, 3-22). In underwater acoustics, it is conventional to express both types of level in decibels (dB). When expressed in decibels, the level LF of a field quantity Fis
LF = 20 log10(F/F0) dB,
where F0 is the reference value of the field quantity. Similarly, the level LP of a power quantity Pis
LP = 10 log10(P/P0) dB,
where P0 is the reference value of the power quantity. This definition of LP is a product of the three factors 10, log10(P/P0) and 1 dB. In words, this product is written in this document as “ten times the logarithm to the base 10 of the ratio P/P0, in decibels”. For levels of both field and power quantities, the nature of the quantity (ForP) is implied by the name of the level, while the base of the logarithm is implied by the use of decibel as the unit. For all levels, the reference value is stated explicitly. The use by this document of the definitions of “level” and “decibel” from ISO 80000-3 results in inconsistencies between this document and ISO 80000-1 because of inconsistencies between ISO 80000-3 and ISO 80000-1:2009, Annex C.
Level differences [i.e. differences between levels of like quantities (see ANSI/ASA S1.1-2013, 10.44)] are also expressed in decibels. For example, if P1 and P2 are power quantities of the same kind, and LP,1 and LP,2 are their respective levels, the corresponding level difference is
ΔLP = LP,1 – LP,2 = 10 log10(P1/P0) dB – 10 log10(P2/P0) dB = 10 log10(P1/P2) dB.
Similarly, for like field quantities F1 and F2, with respective levels, LF,1 and LF,2,
ΔLF = LF,1 – LF,2 = 20 log10(F1/F0) dB – 20 log10(F2/F0) dB = 20 log10(F1/F2) dB.
Examples of level difference are transmission loss, array gain, and hearing threshold shift.
Differences between levels of power quantities of different kinds are encountered in 3.6 and 3.7 in connection with the response of underwater systems, and are also expressed in decibels. For example, if A and B are two power quantities, with A being a measure of the response signal (output) of a system and B a measure of the forcing signal (input), such that the system sensitivity is S = A/B, the sensitivity level of that system is
NS = LA – LB = 10 log10 (A/A0) dB – 10 log10 (B/B0) dB = 10log10(S/S0) dB
where S0, the reference value of the sensitivity, is equal to A0/B0.
An example of sensitivity level in underwater acoustics is target strength (reference value = 1 m2). If this quantity were expressed instead as the difference between levels of field quantities, defined as the square root of the respective power quantities, the reference value would then become 1 m.
0.5 Remark on reference values of root-power quantities
For every real, positive power quantity, P, there exists a root-power quantity, Frp, equal to the square root of P (see ISO 80000-1:2009), that is, Frp = P1/2. The level of this root-power quantity is
LF,rp = 20 log10(Frp/F0) dB.
This level is equal to LP if the reference value F0 is given by F0 = P01/2. Selected power quantities and their respective reference values are listed in columns 1 and 2 of Table 1. The corresponding root-power quantities and their respective reference values are listed in columns 3 and 4 of Table 1. A field quantity is “a quantity whose square is proportional to power when it acts on a linear system” (see ISO 80000-3), so all root-power quantities are also field quantities. For example, the level of mean-square sound pressure, with reference value 1 μPa2, is equal to that of root-mean-square sound pressure, with reference value 1 μPa. These two reference values are therefore used interchangeably for sound pressure level.
Table 1—Power quantities, their corresponding root-power quantities, and their reference values, based on Reference [21]
| Power quantity (P) | Reference value (P0) | Corresponding root-power quantity (Frp = P1/2) | Reference value (F0 = P01/2) |
|---|---|---|---|
| Mean-square sound pressure | 1 μPa2 | Root-mean-square sound pressure | 1 μPa |
| Mean-square sound particle displacement | 1 pm2 | Root-mean-square sound particle displacement | 1 pm |
| Mean-square sound particle velocity | 1 nm2/s2 | Root-mean-square sound particle velocity | 1 nm/s |
| Mean-square sound particle acceleration | 1 μm2/s4 | Root-mean-square sound particle acceleration | 1 μm/s2 |
| Sound exposure | 1 μPa2 s | Root sound exposure | 1 μPa s1/2 |
| Sound power | 1 pW | Root sound power | 1 pW1/2 |
| Sound energy | 1 pJ | Root sound energy | 1 pJ1/2 |
| Source factor | 1 μPa2 m2 | Root source factor | 1 μPa m |
| Propagation factor | 1 m2 | Root propagation factor | 1 m |
0.6 Remark on the usage of “acoustic” and “sound” in this document
This document recognizes the interchangeability of the words “acoustic” and “sound” when the word “sound” is used as part of a compound noun, and not otherwise.