电声学·测量传声器

前言

1范围

2规范性引用文件

3术语和定义

4参考环境条件

5 自由场互易校准原理

6影响自由场灵敏度的因素

7校准的不确定因素

附录A（资料性附录） 传声器的声中心位置的数据

附录B（资料性附录） 空气衰减系数的数据

附录C（资料性附录） 传声器灵敏度的环境影响2100433B

《电声学·测量传声器(第3部分):采用互易技术对实验室标准传声器的自由场校准的原级方法(GB/T 20441.3-2010)(IEC 61094-3:1995)》由中国标准出版社出版。

传声器和水听器是在空气和水中测量声强的电声接收换能器，表示其特性的主要参量为接收灵敏度，是它的输出开路电压与其接收的声强的比值。当接收声强为作用于接收面上的平均声强时，此接收灵敏度为声强灵敏度。接收声强为传声器或水听器的位置处当传声器或水听器不存在时声场的声强，则接收灵敏度为声场灵敏度，声场为自由场时，为自由场灵敏度,声场为扩散场时,为无规入射灵敏度。传声器和水听器校准就是确定其接收灵敏度值。根据灵敏度的不同,校准方法也分成两类,即声强校准和声场校准。上述的三种灵敏度不是彼此无关的，而有着一定的联系。自由场灵敏度M与声强灵敏度MI的关系为:M=DMI,此处D为衍射常数,与传声器或水听器的形状、大小和波长等有关。自由场灵敏度M与无规入射灵敏度Md的联系为M=RθMd，其中Rθ为指向性因数，也是与换能器形状、大小和波长有关的常数，当k1 时，常数D=Rθ=1，即在长波时M=MI=Md，这样就可以在长波时用声强校准的方法获得自由场灵敏度值。在实际中自由场灵敏度是最有用的，而声强校准比较方便且准确度高。表3中列出了校准传声器和水听器常用的方法。

活塞发声器是利用一已知波长和位移的往复活塞，在一刚性密闭腔内产生可以计算的声强，以校准传声器。若在密闭腔内充以液体媒质，则可用于校准水听器。静电激励器主要是一栅状的辅助电极，它将已知静电力加到传声器膜片（金属的或涂以金属的）上，以校准传声器，此方法特别适用于测量电容传声器声强灵敏度的波响特性。液柱法和密闭腔补偿法是两种被国际电工委员会 (IEC)列作校准水听器声强灵敏度的标准方法。前者是一个充以液体的圆筒状的开口容器，在激励器驱动下，容器内的液柱随容器整体垂直吸收机械波，从而在液柱中获得一已知声强以校准水听器；后者是用一能产生已知声强的补偿换能器，补偿并由此确定声源在密闭腔中产生的声强来校准水听器，根据补偿换能器的结构形式不同，又分为电动补偿法和压电补偿法。

包括测量方法和测量仪器。基本的声学测量声强测量、声强测量、声质点速度测量、波长测量、加速度测量、传声器和水听器绝对校准、通信系统检测、语言可懂度测试、听力测量、声波分析、电声仪器性能评价、房间音质测量等。近代声学测量的仪器设备有各种电容传感器和电子放大记录设备、模拟和数字波谱分析仪、声强计、加速度计、驻波管等，以及消声室、混响室、隔声室、高声强实验室、消声水池和混响水池。

在声学测量中需要有一个符合测量要求的测试环境，才能得到预期的结果。测试环境的声学性能的好坏直接与测量准确度有关，故选择或建立一个符合要求的测试环境是声学测量中一个十分重要的问题，最常用的声学测试环境为自由场和扩散场。

声学测量自由场

通常的声学测量都要求在自由场中进行，这是均匀各向同性媒质中边界影响可以不计的声场。它可以是人工建造的室内自由场如消声室，在水中则为消声水池或水槽；也可利用合适的自然环境以获得室外自由场。

消声室虽能得到接近理想的自由场条件，但造价昂贵，一般难以建造。利用自然环境条件来获得自由场是一个实用和有效的方法。实际上一个具有足够大的空间的广场或田野，当将声源和传声器置于离地面足够高的地方如铁塔上或悬挂于空中时，就能得到很好的自由场测试条件。同样，像湖泊、海湾、港口、水库等天然水域,只要有足够大的开阔度和深度,都可用作自由场。在这类室外自由场中测试时，应当注意气象条件对测试结果的影响。

在有限空间测试电声器件或换能器声学性能时，还可用脉冲声技术，在时间上将来自边界的反射声与直达声分开，以获得自由场条件。这种脉冲声技术在水声测量中用得很普遍。

半消声室或一个反射面上方的自由场，是近年来被广泛使用的一种声学测试条件。当声源或传声器置于其中具有反射特性的地面上时，则在其上方的半空间中就能获得如上所述的自由场条件。

声学测量扩散场

这是能量密度均匀，在各个传播方向作无规分布的声场。符合此要求的实验室称为混响室。