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工程单位 (EU) 和单位校准 - 第 7 部分之第 3 部分:传声器和声级计-

声音是通过空气等传播的一种波。其大小被观察为压力波动 (声压) 。声压单位为帕斯卡 (Pa),但通常使用声压级 (声压级) 来表示声音的大小。声压级以分贝 (dB) 表示。

在使用诸如FFT分析仪之类的分析设备分析声音时,传声器和声级计被用作传感器。在此过程中,需要对分析设备进行校准,以确保分析结果以正确的声压级值显示。

使用测量传声器时,需要使用声学校准器对传声器和分析设备进行校准。声学校准器是一种能够产生特定声压级(例如 114 dB 或 94 dB)的设备,使用时将测量传声器的探头插入其中。

这次,我们将介绍使用声学校准器校准测量传声器和分析设备的步骤。

测量传声器/前置放大器与分析设备的连接

如果测量传声器和前置放大器支持恒流驱动 (CCLD) 供电方式,且分析设备也支持 CCLD,则可将传声器/前置放大器直接连接到分析设备。图 1 显示了一个连接示例。如果测量传声器和前置放大器采用 CCLD 以外的供电方式,或者分析设备不支持 CCLD,则需要单独的传声器放大器或类似设备。

  • 图 1:测量传声器与分析设备连接示例。
    图 1:测量传声器与分析设备连接示例。

测量传声器和分析设备的校准程序

测量传声器和分析设备的校准步骤如下。有关分析设备的详细操作说明,请参阅分析设备的使用说明书。同样,有关声学校准器的操作说明,请参阅声学校准器的使用说明书。

  1. 通过附带的考试成绩书和本体的刻印来确认音响校正器的产生声压水平。发生声压水平需要大气压修正时,测量大气压修正发生声压水平。
  2. 断开传声器连接后,打开声学校准器并检查其工作情况。检查完毕后,关闭电源。
  3. 设置分析设备。
    ・频率范围设定为与实际测量时相同的范围。但是,如果频率范围等于或低于内部校准信号的频率 (通常为1 kHz),则将范围设置为2倍 (2 kHz) 或更高。
    ・模拟滤镜设定为Z (FLAT) 或C。
    ・平均时间设定为20秒。
  4. 在分析器的单位校准设置中,将单位名称设置为“Pa”,将EU类型设置为“V/EU”,将0 dB基准值设置为“2E-5” (20μPa) 。对于无法设置0dB参考值的分析器,单位名称应为空或“spl”。
  5. 缓慢地将传声器插入声学校准器中。务必将传声器完全插入。等待至少 30 秒,让校准器内的压力稳定下来。
  6. 打开音响校正器的电源。
  7. 调整分析器的电压范围。在不发生输入过度的范围内,请尽量将电压范围设置为较小。
  8. 音响校正器的输出稳定之后,按下解析装置的开始按钮,进行20秒的平均化。此外,音响校正器在一定时间内不操作的话会自动停止,所以自动停止时请再次执行。
  9. 将搜索光标置于全向 (在实时倍频程分析器中为全向) 上并执行单位校准,以使该值与声学校正器的声压级一致。
  10. 再次按分析器上的“Start (开始) ”按钮,查看“Overall (全部) ”值 (或“All Pass (全部) ”值) 是否与声压级相同。
  11. 确认并记录分析装置的单位校准设定中的EU值 (V/EU值) 。另外,
    确认与根据麦克风灵敏度计算出的EU值 (后述) 基本一致。
  12. 关闭声学校准器并移除传声器。
  13. 将分析器的频率范围、模拟滤波器、平均时间、电压范围等恢复为其原始设置。

根据传声器灵敏度计算欧盟值的方法(假设 0 dB 参考值为 20 μPa)

传声器灵敏度和前置放大器插入损耗通过传声器和前置放大器的测试报告进行确认,并计算出总灵敏度。如果无法获得测试报告,则使用产品目录中指定的数值。

表1综合灵敏度的计算示例

条目 数据表 说明
MI-1235
传声器灵敏度
-28.2dB re 1V/Pa 1 Pa时输出-28.2 dB (约0.0389 V)
MI-3111
前置放大器插入损耗
-1.90dB 0 dB (1 V) 输入输出-1.90 dB (0.804 V)
总灵敏度 -30.10dB re 1V/Pa 传声器灵敏度和插入损耗(总和)

EU值 (V/EU值) 可通过以下公式计算:。

表 1 中所示的传声器和前置放大器的欧盟值为 0.031261。

如果EU类型设置为EU/V,则该值为V/EU值的倒数,在上例中为31.989。

如何根据传声器灵敏度计算欧盟值(当无法设置 0 dB 参考值时)

传声器灵敏度和前置放大器插入损耗通过传声器和前置放大器的测试报告进行确认,并计算出总灵敏度。如果无法获得测试报告,则使用产品目录中指定的数值。

表2综合灵敏度的计算示例

条目 数据表 说明

MI-1235
传声器灵敏度

-28.2dB re 1V/Pa 1 Pa时输出-28.2 dB (约0.0389 V)
MI-3111
前置放大器插入损耗
-1.90dB 0 dB (1 V) 输入输出-1.90 dB (0.804 V)
总灵敏度 -30.10dB re 1V/Pa 传声器灵敏度和插入损耗(总和)

EU值 (V/EU值) 可通过以下公式计算:。

表 2 中所示的传声器和前置放大器的欧盟值为 6.2522 × 10⁻⁷。

如果EU类型设置为EU/V,则该值为V/EU值的倒数,即1.5994 x 10 6

(摘自2014年10月23日发行的电子邮件杂志)

总结

这次,我们介绍了将测量传声器连接到分析设备(例如 FFT 分析仪)进行分析时,使用声学校准器进行单元校准的步骤。

下次,我们将介绍如何使用声学校准器校准声级计和分析设备。