GBT6511-1986 采用互易技术对φ23.77mm 标准电容传声器进行自由场校准的精密方法.pdf

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1、中华人民共和国国家标准采用互易技术对标准电容传声器进行自由场校准的精密方法发布实施国家标准局发布中华人民共和国国家标准采用互易技术对标准电容传声器进行自由场校准的精密方法本标准规定了采用互易技术对标准电容传声器进行自由场校准的精密方法其详细规定是各权威机构间校准比对的基础本标准仅适用于电容传声器由于对校准方法及影响校准准确度的诸因素作了详细介绍和分析因此可以估算校准总准确度本标准等效采用国际标准采用互易技术对英寸标准电容传声器进行自由场校准的精密方法名词解释开路电压在给定频率下传声器开路电压是指传声器处于开路情况下出现在传声器电端的电压传声

2、器电端的电压与传声器的附加装置所造成的电负载有关本标准所规定的开路电压是指利用插入电压技术测出的传声器极头电端电压见及测试时传声器应连接于本标准所规定的特定接地屏蔽结构上除此之外没有其它电负载单位传声器自由场灵敏度在给定频率的正弦声波作用下传声器自由场灵敏度是指传声器开路电压与传声器置入声场前在传声器声中心位置的声压之比这个比值是一复数在不要求得到相位时自由场灵敏度仅指其模量声场应当是自由场条件下的平面行波自由场灵敏度与声波入射角有关除非另有规定相对于传声器主轴的入射角应为零度单位注自由场灵敏度有时称为自由场响应当频率足够低时由传声器引起的

3、声场扰动可以忽略自由场灵敏度近似等于声压灵敏度传声器自由场灵敏度级传声器自由场灵敏度级为为参考灵敏度其值为单位传声器自由场灵敏度相位角在给定频率下传声器自由场灵敏度相位角是指其开路电压与传声器置入声场前传声器声中心所国家标准局发布实施在位置上的声压之间的相位角单位或传声器的电阻抗传声器电阻抗是指作用于传声器电端的电压与由此引起的电流的复数比它是频率传声器膜片声负载和地屏蔽结构的函数单位传声器的声阻抗在给定频率下传声器声阻抗是指均匀作用于传声器膜片上的声压与膜片体积速度间的复数比传声器电端应处于开路状态单位传声器的声中心处于发送状态的传声器在

4、给定频率下在规定的方向和距离上其声中心是测点附近小范围内所接收到的近似球面波波阵面中心注互易传声器处于接收状态时其声中心和处于发送状态的声中心是相同的传声器主轴传声器主轴是通过传声器膜片中心并垂直于膜片的直线自由场条件自由场条件是指声波能自由传播没有任何扰动互易传声器线性无源传声器在给定信号频率下传声器方程可以写成式中作用于膜片上的声压复数传声器电端电压复数膜片体积速度复数通过传声器电端的电流复数传声器受挡阻抗传声器电端开路状态下的声阻抗如果转移系数和满足则此传声器互易当声压不均匀作用于膜片上时例如在高频情况下传声器置于平面波声场中其声端位

5、置是不明显的在这种情况下对方程中的需要作出专门的说明见对任何互易换能器在给定的方向上可以用一个点换能器来等效具有远场条件下发送和接收特性的真实换能器这等效点换能器位于真实换能器给定方向的声中心位置上见自由场互易校准原理概述传声器互易校准可以采用三传声器法其中至少两个传声器必须是互易的也可以采用辅助声源法一个辅助声源和两个传声器其中一个必须是互易的注本标准所述的三传声器法系指假定三个传声器均为互易传声器三传声器法的一般原理将两个传声器相对置于自由场中其中一个作声源另一个作接收器测出接收传声器开路电压及发送传声器的输入电流当系统声耦合特性已知时

6、则可以得到这两个相对放置的传声器自由声场灵敏度积见顺次组合放置传声器可以得到三个独立的灵敏度积从而求得这三个传声器各自的自由场灵敏度两个传声器和一个辅助声源法的一般原理首先将两个传声器相对置于自由场中处于声耦合状态求得该两传声器的自由场灵敏度积见然后把两个传声器轮流置于辅助声源产生的自由场中相同的位置上求得两传声器自由场灵敏度比这样就可求出每个传声器的自由场灵敏度声学条件传声器自由场灵敏度取决于自由传播的平面行波声压自由场条件下声源远场是球面波声场在离声源足够远处的有限范围内可以近似为平面波因此发送传声器和接收传声器之间距离应足够大以确保在

7、围绕接收传声器的适当范围内近似为平面波见另外环境干扰的影响随两个传声器之间距离的增加而增加因此声学条件必须满足需要传声器的接收和发送特性设传声器置于声压为的自由平面场中传声器等效电路如图图表示实际作用声压是当传声器声端受挡时声压是传声器辐射阻抗设与之比为是散射因子它是频率与入射到传声器膜片上声波入射角的函数与传声器几何形状有关由于互易方程可以写成根据定义可得到自由场灵敏度为如果传声器在自由场中处于发送状态其等效电路如图图由于方程可写成所以对于互易传声器来说当它作为发送器工作时在其远场中传声器的作用相当于一个声源强度为的点源在距离处声压为式中

8、传声器声中心到观察点间距空气密度频率声波波数声速时间注式推导是将传声器作为集总参量来处理比较严密的推导是对传声器方程使用积分形式互易程序将自由场灵敏度为和的传声器和相对置于自由场