声学测试中传声器的类别
在声学测试中我们通常使用由前置放大器与传声器组成的传声器单元来进行声数据的采集,传声器的型号多种多样,一般来说电容传声器要么是外部极化要么是预极化,
依据传声器尺寸可以大致分为1/1英寸、1/2英寸、1/4英寸、1/8英寸传声器四种。依据使用场景的不同频率范围也不同例如:实验室校准(2Hz-8KHz)、耦合器测量(2.6Hz-8KHz)、道路交通测量(8Hz-12.5KHz)、标准自由场测试(6.3Hz-20kHz)、超宽频测试(3.15-40kHz)以及次声测试(0.07Hz-20kHz)。
传声器所采用的输入模块有LEMO和CCLD两种,其中CCLD(即DelTatron或称IEPE)只能与预极化传声器匹配,而经典的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。
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。详情参见下表。
除此之外传声器还需注意一下问题:
1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。通常我们指定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20Vpp左右,这将决定传声器前置放大器组合的实际最大限值。一般来说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。