電聲學(xué)·測量傳聲器

前言

1范圍

2規(guī)范性引用文件

3術(shù)語和定義

4參考環(huán)境條件

5 自由場互易校準(zhǔn)原理

6影響自由場靈敏度的因素

7校準(zhǔn)的不確定因素

附錄A（資料性附錄） 傳聲器的聲中心位置的數(shù)據(jù)

附錄B（資料性附錄） 空氣衰減系數(shù)的數(shù)據(jù)

附錄C（資料性附錄） 傳聲器靈敏度的環(huán)境影響2100433B

《電聲學(xué)·測量傳聲器(第3部分):采用互易技術(shù)對實驗室標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的自由場校準(zhǔn)的原級方法(GB/T 20441.3-2010)(IEC 61094-3:1995)》由中國標(biāo)準(zhǔn)出版社出版。

傳聲器和水聽器是在空氣和水中測量聲強的電聲接收換能器，表示其特性的主要參量為接收靈敏度，是它的輸出開路電壓與其接收的聲強的比值。當(dāng)接收聲強為作用于接收面上的平均聲強時，此接收靈敏度為聲強靈敏度。接收聲強為傳聲器或水聽器的位置處當(dāng)傳聲器或水聽器不存在時聲場的聲強，則接收靈敏度為聲場靈敏度，聲場為自由場時，為自由場靈敏度,聲場為擴(kuò)散場時,為無規(guī)入射靈敏度。傳聲器和水聽器校準(zhǔn)就是確定其接收靈敏度值。根據(jù)靈敏度的不同,校準(zhǔn)方法也分成兩類,即聲強校準(zhǔn)和聲場校準(zhǔn)。上述的三種靈敏度不是彼此無關(guān)的，而有著一定的聯(lián)系。自由場靈敏度M與聲強靈敏度MI的關(guān)系為:M=DMI,此處D為衍射常數(shù),與傳聲器或水聽器的形狀、大小和波長等有關(guān)。自由場靈敏度M與無規(guī)入射靈敏度Md的聯(lián)系為M=RθMd，其中Rθ為指向性因數(shù)，也是與換能器形狀、大小和波長有關(guān)的常數(shù)，當(dāng)k1 時，常數(shù)D=Rθ=1，即在長波時M=MI=Md，這樣就可以在長波時用聲強校準(zhǔn)的方法獲得自由場靈敏度值。在實際中自由場靈敏度是最有用的，而聲強校準(zhǔn)比較方便且準(zhǔn)確度高。表3中列出了校準(zhǔn)傳聲器和水聽器常用的方法。

活塞發(fā)聲器是利用一已知波長和位移的往復(fù)活塞，在一剛性密閉腔內(nèi)產(chǎn)生可以計算的聲強，以校準(zhǔn)傳聲器。若在密閉腔內(nèi)充以液體媒質(zhì)，則可用于校準(zhǔn)水聽器。靜電激勵器主要是一柵狀的輔助電極，它將已知靜電力加到傳聲器膜片（金屬的或涂以金屬的）上，以校準(zhǔn)傳聲器，此方法特別適用于測量電容傳聲器聲強靈敏度的波響特性。液柱法和密閉腔補償法是兩種被國際電工委員會 (IEC)列作校準(zhǔn)水聽器聲強靈敏度的標(biāo)準(zhǔn)方法。前者是一個充以液體的圓筒狀的開口容器，在激勵器驅(qū)動下，容器內(nèi)的液柱隨容器整體垂直吸收機械波，從而在液柱中獲得一已知聲強以校準(zhǔn)水聽器；后者是用一能產(chǎn)生已知聲強的補償換能器，補償并由此確定聲源在密閉腔中產(chǎn)生的聲強來校準(zhǔn)水聽器，根據(jù)補償換能器的結(jié)構(gòu)形式不同，又分為電動補償法和壓電補償法。

包括測量方法和測量儀器?；镜穆晫W(xué)測量聲強測量、聲強測量、聲質(zhì)點速度測量、波長測量、加速度測量、傳聲器和水聽器絕對校準(zhǔn)、通信系統(tǒng)檢測、語言可懂度測試、聽力測量、聲波分析、電聲儀器性能評價、房間音質(zhì)測量等。近代聲學(xué)測量的儀器設(shè)備有各種電容傳感器和電子放大記錄設(shè)備、模擬和數(shù)字波譜分析儀、聲強計、加速度計、駐波管等，以及消聲室、混響室、隔聲室、高聲強實驗室、消聲水池和混響水池。

在聲學(xué)測量中需要有一個符合測量要求的測試環(huán)境，才能得到預(yù)期的結(jié)果。測試環(huán)境的聲學(xué)性能的好壞直接與測量準(zhǔn)確度有關(guān)，故選擇或建立一個符合要求的測試環(huán)境是聲學(xué)測量中一個十分重要的問題，最常用的聲學(xué)測試環(huán)境為自由場和擴(kuò)散場。

聲學(xué)測量自由場

通常的聲學(xué)測量都要求在自由場中進(jìn)行，這是均勻各向同性媒質(zhì)中邊界影響可以不計的聲場。它可以是人工建造的室內(nèi)自由場如消聲室，在水中則為消聲水池或水槽；也可利用合適的自然環(huán)境以獲得室外自由場。

消聲室雖能得到接近理想的自由場條件，但造價昂貴，一般難以建造。利用自然環(huán)境條件來獲得自由場是一個實用和有效的方法。實際上一個具有足夠大的空間的廣場或田野，當(dāng)將聲源和傳聲器置于離地面足夠高的地方如鐵塔上或懸掛于空中時，就能得到很好的自由場測試條件。同樣，像湖泊、海灣、港口、水庫等天然水域,只要有足夠大的開闊度和深度,都可用作自由場。在這類室外自由場中測試時，應(yīng)當(dāng)注意氣象條件對測試結(jié)果的影響。

在有限空間測試電聲器件或換能器聲學(xué)性能時，還可用脈沖聲技術(shù)，在時間上將來自邊界的反射聲與直達(dá)聲分開，以獲得自由場條件。這種脈沖聲技術(shù)在水聲測量中用得很普遍。

半消聲室或一個反射面上方的自由場，是近年來被廣泛使用的一種聲學(xué)測試條件。當(dāng)聲源或傳聲器置于其中具有反射特性的地面上時，則在其上方的半空間中就能獲得如上所述的自由場條件。

聲學(xué)測量擴(kuò)散場

這是能量密度均勻，在各個傳播方向作無規(guī)分布的聲場。符合此要求的實驗室稱為混響室。