电容传声器声中心的测量及其对互易校准的影响

为研究LS1、LS2及WS3等典型电容传声器声中心位置的准确值,基于自由场传声器声中心位置的测量理论,利用声学分析仪、消声箱和适调放大器等组成的声中心位置测量系统分别测量LS1、LS2及WS3型电容传声器的声中心位置。将测试结果与已公布的相应类型传声器声中心位置数据进行比较,得出声中心位置对自由场互易校准结果影响不可忽视,且在进行传声器自由场互易校准前,需要对参与互易校准的每只传声器的声中心位置进行测量确定。     

实验室标准传声器静压和温度修正系数的测量

为测量实验室标准传声器的静压和温度修正系数,在耦合腔互易法声压基准的基础上建立了静压调节系统和温度控制装置。对不同静压和温度条件下利用耦合腔互易法获得的传声器声压灵敏度进行线性拟合,得到不同频率条件下的静压修正系数和温度修正系数。实验结果表明低频段静压修正系数和温度修正系数基本保持不变,频率值在传声器膜片谐振频率值的1/2处,静压修正系数和温度修正系数分别存在最大值和最小值。     

平面波耦合腔中热传导和声泄漏对低频互易校准的影响

针对低频耦合腔互易校准中存在的热传导和声泄漏问题,通过理论计算和不同长度耦合腔的系列实验研究,探讨其对互易校准结果的影响规律。首先阐述了互易校准原理及电容传声器低频时的频响特征,传声器均压孔在声场外时,低频声压灵敏度随着频率降低而逐渐增加;其次,对发射传声器-耦合腔-接收传声器构成的耦合腔系统中的热传导修正因子进行计算,结果表明,随着耦合腔长度变长,热传导修正因子变小,不确定度分量变小;通过不同长度的耦合腔组成的互易校准系统研究声泄漏的影响并探讨其优化方案,实验结果表明,10 mm和15 mm耦合腔对互易校准结果影响较小,重复性高,该实验结果与传声器的低频响应特性一致。     

电容传声器的精密校准

本文介绍了电容传声器的精密校准方法。首先阐述了电容传声器灵敏度校准的两种方法:互易校准和比较校准,其中对互易校准的原理和电容传声器灵敏度的计算方法进行了推导;更详细地列出了三种比较校准的方法:在一个耦合器中的比较校准,在消声室内的比较校准和用同一传递标准的比较校准。其次对用静电激发器测量电容传声器的频率响应和瞬态响应的问题也进行了简介。最后提出电容传声器校准中的有关注意事项。     

LS2F传声器的高频自由场互易校准

为满足空气超声声压量值的溯源需求,利用PULSE分析仪和互易校准仪,采用时间加窗技术对频域信号转换得到的时域信号进行处理,建立了LS2F传声器的高频互易校准装置,实现了实验室标准传声器的20~51 kHz的自由场灵敏度校准。通过对比时间加窗处理前后的实验数据,分析了驻波和墙体发射波对传声器灵敏度的影响。结果表明,高于40 kHz时,时间加窗处理技术能够减小1.0 dB的偏差。     

传声器自由场互易校准中电转移阻抗的测量与处理

电转移阻抗的准确测量是实现传声器自由场互易校准的关键.基于VB和MATLAB软件平台设计了传声器电转移阻抗的测量和数据处理系统.利用PULSE分析仪、互易校准仪和适调放大器等组成的测量系统,提取电转移阻抗信号;数据处理部分采用傅里叶逆变换(IFFT)和时间加窗技术对声信号进行处理,有效去除驻波、电串扰和反射波等干扰信号,得到理想的电转移阻抗;最后实现传声器自由场灵敏度的准确计算.     

时选窗技术在传声器自由场互易校准中的运用

实验室标准传声器的自由场互易校准是复现声压量值的一种基本方法,在测量过程中需要测试系统具有很高的信噪比.在空气声自由场声压基准装置中采用了步进正弦信号扫描和时间延迟谱技术测量传声器转移阻抗复频率响应,并采用IFFT得到脉冲响应,通过时域窗口消除反射,有效提高了信噪比,在体积较小的消声箱内完成了互易校准.     

光学三坐标测量仪在传声器参数测量中的应用

将光学三坐标测量仪应用到实验室标准传声器前腔深度的测量过程中,其测量结果表明,利用光学三坐标测量仪可以对传声器的前腔深度进行高精度的测量,其测量不确定度优于3．4μm（k=2）,较好控制了耦合腔互易法校准声压灵敏度的不确定度分量。     

耦合腔互易法声压国家计量基准

耦合腔互易法声压基准建立于1965年，于1986年批准为国家计量基准，并于1990年进行了技术改造。它采用耦合腔互易技术，通过精确确定基准传声器声压灵敏度的方法来复现声压量值。该基准装置包括：互易校准仪、一级基准传声器、一套耦合胜、信号发生器、差分电压表以及其他配套设备。国家计量基准介绍主要技术指标为：频率范围：SOth－ZqUth；不确定度：0．05dB（k＝3）；重复性：o．o川B；其主要技术指标接近国际先进水平。耦合腔互易法声压基准承担着我国声压量值传递及国内外比对的任务，为科研、生产、环保、医学等领域的声压量值准确…     

电容式传声器自由场互易校准数据处理系统设计

基于LabVIEW和Matlab软件开发平台设计了传声器自由场互易校准数据处理系统,该系统可以有效提取电转移阻抗信号,计算声中心和灵敏度级,并通过软件测试证明了系统的可行性.     

实验室标准传声器前腔体积的测量方法研究

实验室标准传声器的前腔体积(包括等效体积)是耦合腔互易校准声压灵敏度的主要不确定度分量.为了控制前腔体积与等效体积引入的不确定度分量,应用声学方法测量实验室标准传声器的前腔体积,分别利用有源耦合腔结合系列哑头空腔的方法和多个平面波耦合腔的方法对LS1P和LS2P传声器的前腔体积与等效体积之和进行测量.实验结果表明,有源耦合腔法和多个平面波耦合腔法均能有效测量实验室标准传声器的前腔体积,且测量结果具有较好的一致性.前腔体积的精确测量实现了实验室标准传声器声压灵敏度的高精度校准.     

φ12.7mm标准传声器自由场互易校准装置

研制的φ１２．７ｍｍ标准传声器自由场互易校准装置的２～４０ｋＨｚ频率范围内，自由场校准的扩展不确定度（覆盖因子为２）优于０．２ｄＢ，该装置由消声籍，坐则测距系统，一组ＬＳ２ｐ型和φ１２．７ｍｍ标准传声器以及满足准确度要求的一套校准用的仪器设备组成。箱内吸声尖劈体由两种密度不同的软质聚氨酯泡沫塑料组装而成。传声器互相位置的测距准确度优于０．０５％，在２～４０ｋＨｚ频率范围内对ＬＳ２ｐ型传声器中心位置     

非刚性管中换能器灵敏度的测量方法研究

为实现非刚性管中的换能器低频灵敏度校准,提出了基于互易常数修正的管中灵敏度校准方法。首先,基于管中非刚性边界条件和声压的方程进行了互易常数的推导及修正,并围绕管中互易常数的修正开展了仿真分析,得到测量频率段互易常数的修正值;其次,搭建实验系统开展了基于互易法的管中换能器的灵敏度测量研究。研究表明,管中互易常数的修正使互易换能器灵敏度值更加接近自由场互易法测得的灵敏度值。在0.5~4kHz 频率范围,补偿后的互易换能器灵敏度级最大起伏为-1.41dB,极大改善了未修正的测量情况,与自由场测量值的误差较小,符合声学计量要求。通过对实验与仿真进行对比分析,验证了该方法的有效性和准确性。     

利用光学方法测量实验室标准传声器的前腔深度

实验室标准传声器的前腔深度是耦合腔互易法校准其声压灵敏度的主要不确定度分量之一.为了控制声压灵敏度校准的不确定度,利用光学三坐标自动测量系统,分别通过直测法和块规法测量3只LS1P和3只LS2P传声器的前腔深度.测量结果表明,在传声器外环面放置高精度的块规,较好匹配了传声器与平面波耦合腔进行声学耦合时的物理模型,其前腔深度测量不确定度优于3.0 μm(k=2).对于LS1P传声器20 Hz～10 kHz频率范围内的声压灵敏度,前腔深度引入的不确定度分量优于0.005 dB(k=2);对于LS2P传声器,20 Hz～25 kHz频率范围内的不确定度分量优于0.012 dB(k=2),能够实现实验室标准传声器声压灵敏度的高精度校准.     

X射线衍射法测量电容传声器的膜片张力

为满足电容传声器膜片张力的直接测量需求,利用X射线衍射法对处于不同张力大小的电容传声器膜片进行测量,并与静电激励谐振法的张力计算值进行比较。结果表明,两者呈现相同的趋势并具有较好的一致性。通过传声器频率响应计算得到的谐振频率包含了电容传声器膜片后空腔等结构部件的影响,其测量值略高于膜片自由振动的谐振频率,因此X射线衍射法的测量结果略低于根据谐振频率计算的张力值。最后通过系列试验进一步验证了膜片张力对电容传声器电声特性的影响。     

基于相关传声器比较法的传声器低频校准

针对低频声校准,阐述了一种传声器低频（0.1~250 Hz）校准的新方法。通过特制低频参考传声器组的频响曲线对比得到参考传声器相对于251.2 Hz的频率响应值,然后再通过比较法得到被测传声器的频率响应值,从而实现了传声器低频校准,通过测量实验以及误差分析验证了所提出模型的有效性和实用性。     

光子相关法测量空气声场中的粒子振速

声场中的粒子振速是评价空气声场特性的一个重要参量。在平面波声场中,通过获取激光多普勒测速仪对不同声压级声场中散射粒子产生的光电信号,采用光子自相关法对原始多普勒信号进行处理,粒子的速度量值根据相关函数的时间特征值得出,并与传声器测量声压值计算的粒子振速值进行比较。在原有自相关算法的基础上,利用样条插值法来估计相关周期,减小原有信号频偏与多普勒频率之比并非整数倍的引入的差异。实验结果表明,光子相关法能够获得声场中的粒子振速,与传声器测量值吻合较好,当振速较大时,插值法有利于减小测量偏差。在96~110 dB的声压量值范围内,光子相关法与传声器测量值之间的振速偏差优于0.7 dB。     

噪声监测系统传声器的温度特性实验研究

针对温度变化引起传声器性能改变,导致噪声测量结果出现误差的问题。该文在研究现有性能评价方法和户外传声器结构的基础上,讨论温度对传声器膜片张力的影响因素,然后对电容传声器膜片进行热应变有限元分析,并选用3只不同传声器进行温度环境实验,得出在实验温度范围-20~50℃内,传声器灵敏度和频响随温度变化的特性曲线。实验表明:有限元结果与环境实验结果相结合,对户外传声器的设计制造和使用具有一定的理论指导意义。     

12.7mm电容传声器耦合腔互易法校准

中国计量科学研究院于８０年代末开始了对１２７ｍ ｍ 电容传声器互易法校准技术的研究。本文介绍了计量院 １２７ｍ ｍ 电 容传 声器 耦合 腔互 易 法校 准技 术,其 不 确定 度在 ６３ Ｈｚ—１０ｋ Ｈｚ 小 于００７ｄ Ｂ（包 含因 子 ｋ ＝ ３）, 在２０ｋ Ｈｚ 时小于０１２ｄ Ｂ（包含因子 ｋ＝ ３）。     

平面声场中四传声器阵列理论精度的对比分析

主要探讨了两种四传声器阵列的理论精度,针对相应的传声器布置形式进行数值计算,比较了正四面体和直角四面体传声器探头在不同工况下的幅值误差和方向误差。结果表明,在平面波作用下,1~4 k Hz范围内正四面体传声器的幅值误差小于直角四传声器,且两者均小于1 d B,外接球心位置的幅值精度在高频段优势明显;当频率小于5 k Hz时,方向误差均控制在2°以内,因此可以满足相关的建筑声学测试要求。