传声器及其应用的提问与回答

第三部分: 传声器的校准与测试

1 Q: 当使用不同类型的自由场、随机场或压力场传声器进行测试时，在低于1kHz的频段你会得到同样的结果吗？
   A: 是的，在低频段（小于1kHz）自由场、随机场和压力场响应传声器能够用于相同的应用，并得出相同的测试结果。

       低于1kHz的频段自由场、随机场和压力场响应传声器会提供相同的结果，以及能用于相同的应用，主要是因为输出的测试结果是相同的（系统不确定度在0.2dB以内）。当感兴趣的频率变高时，实际的声压波长变小，这就导致较小物体会对声场有影响。当声波波长接近于传声器尺寸时，不同响应之间的输出会有偏差。频率越高，选择正确的传声器类型就更为重要，这样你才可以得到最精确的测试结果。在下图中你可以看到在1kHz的地方响应曲线开始分开。举个例子，如果一个压力场传声器被错误的用于自由场应用中进行测试，在20kHz的地方，压力场传声器会输出一个偏差6dB的一个错误结果。如果是一个1/2英寸的传声器，由于它的尺寸更大，在20kHz的地方会输出一个10dB的更大偏差。低于1kHz结果还是相同的。

       对于传声器的使用者而言有两种常规校准类型。第一种是在工厂进行来确保产品符合相关指标并正常工作。这个测试会检查参考频率灵敏度，然后进行全频带线性度测试。这个可以通过一个背靠背参考传声器或者用一个静电激励器来进行测试。一些静电激励器的样本如下：

 

    1: 工厂静电激励器扫描校准是唯一的需要将传声器栅格保护罩移除的校准。多长时间需要进行一次这样的校准依赖于客户愿意承担的不精确测量和校准费用的风险等级以及其它一些因素，包括但是不限于：

• 最终用户质量管控部门的内部要求是什么？质量管控部门有相应内部标准吗？
• 有任何相应标准或者法律因素他们必须遵守的吗？这些需要更频繁的校准。
• 使用传声器的频率？一个传声器几个月使用一次并且存储得当的话就不需要像每天都使用传声器的一样校准频繁。
• 传声器使用的环境是什么样的？一个传声器如果在恶劣环境下使用，并暴露在极端温度、粉尘、油污或者其它污染物环境下要比在可控的实验室环境下测试进行更频繁的校准。
• 传声器是否跌落过或者误操作？如果传声器跌落过会导致灵敏度的改变以及指标超差，这就需要进行检测，首先通过一个单点校准器（详见下面）进行校准，如果灵敏度出现较大漂移那就需要进行详细检测。
   
  
  如果你有很多数量的传声器，你或许可以购置如下的TMS公司出品的9350C校准系统，可以进行工厂类型的扫频校准节约时间和费用。
   

    2. 现场单点校准需要使用扬声器校准器或者活塞发声器，一些样品如下所示：  

   

       测试单点（250Hz或1kHz）灵敏度的目的是为了确保传声器工作正常，灵敏度没有漂移而造成错误结果。这个并不检查全频带。用户假定在最后一次进行的扫频工厂校准仍然是平坦的，如果灵敏度没有较大变化的话。进行单点校准的另一个原因是需要考虑温度、湿度和气压的变化，确保获得最精确的测试结果。强烈建议在每次测试前和测试之后进行单点校准，确保整个测试过程中传声器工作正常。
       综述，工厂校准是较为复杂的测试，用户需要根据他们的使用、环境、法律规定、风险及内部要求来判断他们的校准周期，这些一般要求1到2年进行一次，但是这个并不是传声器生产厂家书面规定的，这个取决客户自己的决定。相反现场单点校准需要在测试前和测试后进行来确保数据有效。这就是为什么每一个客户都被推荐需要一个CAL200或者CAL250这样的校准器的原因。

3 Q: 在用测量传声器进行声学测量时需要在消声室内进行吗？
   A: 消声室可以进行无反射的低噪声级测量。是否需要消声室由应用决定：被测件是什么？环境是怎样的？一般来说需要消声室的测试都是需要进行自由场测量并且没有任何发射的应用。尤其是低频段需要较大空间来获得自由场。消声室一般会被它们可以提供的吸声量所限制，一般来说在1kHz以下大部分的消声室都会提供很少的吸声量。大部分情况下信噪比如果足够高的话就不需要消声室了。

4 Q: PCB传声器可以提供Excel格式的校准修正数据以便进行软件修正吗？
    A: 可以提供。

5 Q: 377系列传声器进行跌落测试吗？
   A: 是的，所有的PCB 377传声器设计都经历过跌落测试来确保其稳定性。

6 Q: 不当接地会对传声器的本底噪声带来负面影响吗？
   A: 会的，噪声会从电源端或不当接地端引入。

7 Q: PCB 377系列传声器都经过100%测试吗？
   A: 377系列传声器都经过100%测试、一系列的环境应力释放测试以及经过多次校准来确保其稳定性。

8 Q: 为何在现场校准时得出的灵敏度和出厂的校准证书上的不同？
    A: 温度、湿度和压力变化都会导致传声器的灵敏度发生改变，这就是为什么在PCB的校准证书上列清楚了环境参数的原因。声场对5kHz以上频率的声压有明显的影响。确保在测量时使用正确的声场修正曲线。值得注意的是这些声场一般也都是理想化的。实际上，一个“自由”场并不是完全的没有任何反射，随机场也不提供各个方向的反射。传声器的安装方式和靠近传声器的物体也会影响响应。信号调理和数据采集设备也会影响声场的测量：限制动态范围或者在不同频率段衰减信号。

9 Q: 距离会怎样影响传声器的测试结果
    A: 声源和传声器之间的距离增加，声压级就会减小。在一个完美的环境中距离每增加一倍声压级就会减小6dB。

10 Q: 前置放大器通风孔位置的重要性？
     A:在测试和安装过程中不要覆盖住通风孔，这个只会影响低频响应。但是如果传声器没有正确通风并且静压变化比较大的话那会是一个问题。推荐侧通风传声器用于测量内外有较大压力差的腔内或者导管内的低频测量。

11 Q:是否需要一个适配器来对130B40表面传声器进行单点现场校准吗？
     A:不需要适配器。推荐使用CAL250（或者1英寸开孔的活塞发声器）。在进行校准之前，确保传声器在测试环境下已经稳定下来，然后安装黑色橡胶整流垫在130B40上确保合适的密封。将传声器和整流垫放平，开启校准器将1英寸开孔倒放在垫子上中心对紧传声器敏感面。轻压下去确保密封减小外界噪声，然后进行校准。

12 Q:我可以用任何手持式校准器来校准PCB^® 378A04低噪声传声器吗？
     A: PCB^® 378A04是一款用于测量极低噪声的特殊传声器。为了达到这个目的，它具有很高的灵敏度。高灵敏度会导致一般的手持式校准器或者活塞发声器的输出值让传声器饱和过载。可以使用校准过的参考声源，频率必须是5kHz以下，幅值不超过100dB。推荐使用CAL200在1kHz输出值为94dB档来进行378A04校准。

13 Q:为何PCB^®短前放426A07和426A13有2个通风孔？
     A: 通风孔可以进行外部压力均衡，它会影响低频指标参数。如果前放通风孔被堵住或者密封住的话，传声器会工作不正常。传声器的支架会堵住这个通风孔，短前放有较小的接触面积来夹住，所有就有更高的概率会堵住这个通风孔。这就是为何在不同的轴上增加了另外一个通风孔。

14 Q: 传声器和前置放大器分开单独校准更好吗？
     A: 这个取决于传声器是否会与不同的前置放大器一起使用。如果传声器单独存放且每次测试时都会与不同的前置放大器一起使用，那样就推荐分开单独进行校准。当分开进行校准时，每个部件都会和一个比较稳定的具有较小误差的标准参考部件来进行测试。这个会提供更加精确的校准。如果传声器和前置放大器经常是作为一对组合来使用的时候，建议把它们当成一个匹配系统来进行校准。传声器会略微影响系统的灵敏度，通过一起校准它们，你可以得到一个精确的系统校准。

15 Q: 当收到传声器时，我也会收到一个PCB^®校准证书，我可以使用它吗或者在测试现场我需要进行校准吗？
     A: 推荐在测试前和测试后进行现场单点校准。在实际测试环境下进行校准有助于综合考虑现场温度、湿度和空气压力带来的变化。如果在测试前和测试后进行校准，校准结果有一个较大的变化，那么测试结果也可以认为是无效的。

16 Q: 距离如何影响声压级？
     A: 这个取决于声源的外观和相对尺寸。一个简单声源从一个位置发出声音，声源的尺寸相对于声波波长来说也小。原则上，声波波长如果大于声源半径的10倍，这个假设是有效的。在这样的情况下声源在球的中心以球形波向外传输。当向外传输时与声源的距离对应于球形波不断增加的半径。随着距离的增加声压级会相应的降低。在理想的情况下声压级降低是反比于距离的。距离增加一倍会降低6dB。距离来说，在5米处声压级是100dB，10米处时声压级就会变为94dB。如果声源对于波长来说不小的话（或者因为它很大或者是频率很高导致波长很短）这个假设就不成立了，需要另外的数学分析来计算随距离的变化的声压大小。

17 Q: 预极化传声器可以与外极化前置放大器和电源一起使用吗？
     A: 可以。预极化传声器不需要200V极化电源，所以电源上的200极化可以设置为0V。如果200V极化是开着的话，传声器也不会损坏。这样的配置由于外极化前置放大器的输出电压较高可以得到更高的幅值范围。如果你已经有电源和前置放大器仅需要购买预极化传声器，这样也可以节约资金。

    第一部分：传声器术语和定义

    第二部分：传声器选型

    第四部分：传声器参数说明

    第五部分：特殊传声器的应用

    第六部分：传声器的使用和维护