测量传声器

选择合适的传声器

由于有许多不同类型可供选择，为特定应用选择最佳传声器似乎是一项首当其冲的任务。

电容传声器要么是外部极化或预极化。 它们有不同的尺寸：1英寸、1/2英寸、1/4英寸或1/8英寸，并针对自由场、压力场或扩散场进行了优化。与这些类别不直接对应的传声器被称为“特殊传声器”。 

并非矩阵中的所有位置都对应于某种数字，例如，1英寸传声器通常是外部极化的，因为它们是在预极化传声器能以足够稳定性制造之前设计的并经典耐用。

1/8英寸传声器是压力类型。由于体积小，自由场和压力响应在相当高的频率下大致相同（例如，自由场校正在15kHz时小于1dB）。

此矩阵中映射了Brüel & Kjær测量传声器，以提供快速概述：  

传声器的类型		1/8英寸	1/4英寸	1/2英寸	1英寸	极化
	自由场		4954	4940 4176 4188 4189 4950 4966		预极化
			4939	4190 4191	4145	外部极化
	压力场		4944	4947 4948 4949 4953 4971		预极化
		4138	4938 4941	4192	4144	外部极化
	扩散场			4942		预极化
				4943		外部极化
	特殊		4957 4958	4948 4949		预极化
			4941	4180 4193 4955	4160 4179	外部极化

传声器应用和规格

CCLD（即DelTatron或称IEPE）只能与预极化传声器匹配，经典7针LEMO输入兼容外部极化传声器也支持预极化传声器。对于便携式仪器（例如声级计）以及存在高湿度的地方，首选预极化传声器。对于在实验室或存在高温场合测量，建议使用外部极化传声器。

有关CCLD和经典7针LEMO输入的信息，请查看传声器前置放大器部分。

如果是这种情况，请查看下面列出的传声器标准部分。

频率范围和最大声压级别(SPL)通常就决定将使用的传声器尺寸。通常，较小的传声器具有较宽的频率范围和较低的灵敏度。请查看下面的“最大限制”和“动态范围”部分。

例如，对于远离反射表面进行的测量，例如，在进行户外测量时，或在吸声良好的室内环境中，最好使用自由场传声器。但是，对于用小型封闭耦合器或靠近硬表面进行的测量，最好使用压力场传声器。

对于在可能出现混响的封闭区域进行测量，最好选用针对扩散场（随机入射）响应优化的传声器。在某些情况下，压力场传声器具有足够平坦的随机入射响应。这是因为在频率范围内，压力场传声器的随机入射响应比自由场传声器更为平坦。

表面声波压力测量，显而易见应选择表面传声器是。 对于非常规的应用，可以选择特殊传声器。例如，实验室参考传声器、户外传声器、阵列传声器、次声传声器等。

传声器标准

实验室参考传声器的标准在国际标准IEC61094—1:2000中规定。

测量传声器的标准在国际标准IEC61094—4:1995中规定。

这些标准使用缩写WS代表工作标准，例如，日常测量中使用的测量传声器，而缩写LS代表实验室标准。

“WS”后面的数字表示如下：

• 1=1英寸传声器
• 2=1/2英寸传声器
• 3=1/4英寸传声器

字母“F”表示自由场类型，“P”表示压力场类型。

量程和动态范围

固有的噪音：即使将传声器放在“完全安静”的房间里，传声器背板和隔膜也会有一些布朗运动。这些运动产生非常小的压力波动，并将引起电容的变化，在极化电压作用下，传声器将输出电压。与此输出电压对应的SPL被定义为传声器的固有噪音。

3％失真限制：尽管电容传声器是高度线性的，但在声压增大到一定极限时，输出信号仍会存在失真。在Brüel & Kjær，我们指定3%的失真限值作为准确测量的建议最大限值。

10％失真限制：在3%失真限制之后声压继续增加将导致更大的失真。在某些情况下，会指定10%的失真限制。在许多实际情况下，10％的失真限制由前置放大器决定。

最大SPL：作用在传声器上的机械力，最大压力水平永远不应超过此限值，否则长期稳定性可能受到影响和/或可能发生机械损坏。相应的声压级别称为最大SPL。

传声器/前置放大器组合的动态范围：在实际应用中，动态范围的下限由传声器和前置放大器的组合噪声决定。SPL上限通常由前置放大器的输出电压限值决定。当使用CCLD(IEPE)前置放大器时，这一点尤其重要，因为这里的最大电压受前置放大器的输入级（开路）电压的限制。

例如，许多前端使用的供电电压为28V，将最大电压限幅限制在20V_pp左右，这将决定传声器前置放大器组合的实际最大限值。

Brüel & Kjær将动态范围定义为从本底噪声到SPL的范围，标明传声器/前置放大器组合的3％失真限制，并在相关情况下标称供电电压。

注意：使用经典7针LEMO输入和120V电源，最大SPL会提高约12dB

在磁场中进行测量

在磁场（例如混合动力汽车或电动汽车、靠近风力涡轮发电机发电机、靠近大型MR扫描仪或其他类似设备）中进行声音测量时，建议使用由钛制成的最新Brüel & Kjær传声器，例如4948、4949、4955和4988型。

与常规传声器使用的金属材料相比，钛制传声器的输出受磁场的影响要小得多。磁致信号被视为噪音，会增加传声器的底噪。例如：

• 1/4英寸阵列传声器4958对于80A/m 50Hz的磁场，相当于40dB的等效SPL
• 1/2英寸的4189型自由场传声器对于80A/m 50Hz磁场的等效SPL相当于6dBSPL
• 4955和4988型钛传声器暴露在80A/m、50Hz磁场影响微乎其微，低于可检测的的下限
  
  

温度的影响

在高温下（+80°C以上）会发生什么？

• 电子元件可能会超过其最高结温。这是非常严重的，应该避免。
• 预极化传声器可能会失去驻极体电压。这将导致永久性灵敏度损失，这意味着，如果需要进行较长时间的高温测试，应始终使用外部极化传声器。
• 膜片张力将减小。这意味着灵敏度的升高和频率响应的变化。
• 电缆护套和其他绝缘器件可能会融化。虽然这不期望，但有时也并不总是灾难性的。
• 实际上，在所有温升情况下，固有的电子噪声都呈指数级增加。基本的经验法则：每温升10°C，许多温度影响因素将成倍增长（Arrhenius定律）。

传声器在23°C校准，温度系数指定传声器在温度变化时的行为方式。此参数描述传声器的稳定性和质量。查看数据表了解温度系数信息。

通用传声器，例如4189型传声器，在—30至+150°C的温度范围内，在规格范围内表现良好。 通用前置放大器具有相对稳定的直流偏置，可工作至80°C左右。它们的规定范围为-20至+60°C（-4至+140°F），但在高达+80°C的温度下工作非常好，噪音会有所增加。

1706型高温前置放大器设计用于高达125°C的性能。在高温下，相比其他型号，它的直流偏置点更稳定，最大SPL限制不会降低。高温时电噪声会增加，这会影响传声器/前置放大器组合动态范围的下限，并限制其测量非常低声压级的能力。

关于在高温下电缆的使用问题，应注意不建议使用PUR电缆。考虑额定温度为150°C的硅胶电缆或PFA电缆，如电缆AO-0406，工作范围为-75至+250°C。

如果真的很热（+125°C）怎么办？

• 你必须让前置放大器远离热点
• 齐平安装套件UA-0122和UA-0123或天鹅颈UA-0196是很好的使用工具
• 有时探针传声器4182型更胜任这项工作

4182型允许在狭小的地方或恶劣环境中进行声压测量（高达700°C）。探头内置的传声器具有从1Hz到20kHz的平滑频率响应，高频滚降非常顺滑。

由于体积小，可以在距离声源极为接近的地方进行测量。当需要高空间分辨率时，测量点可以紧密间隔。 

在极低温度下进行测量（—160°C）

4944—W-005型是一款特殊的传声器，旨在处理低至以下的测量
-180°C，非常适合在低温风洞中使用

想了解更多吗？

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