各种测量传声器校准方法的准确度

在声学测试中，校准传声器灵敏度是基础流程，是保证声学测量准确的关键。多年来，已经开发出多种传声器灵敏度校准方法，主要有这几类：活塞发生器校准、耦合腔互易校准、自由场互易法、静电激励器法、声级校准器法、高声强传声器校准器法等。接下来我们对比一下以上最主要的三种种传声器校准方法的原理及准确度。

1、活塞发生器校准(Pistonphone Calibration)

活塞发生器是用于传声器绝对校准的声校准器之一。活塞发生器包括一个刚性壁空腔，空腔内的一端用来装待校传声器，另一端则装有圆柱形活塞。活塞用凸轮或弯曲轴推动作正弦运动，测定活塞运动的振幅就可以求出腔内声压的有效值。活塞发生器运动的频率上限为机械振动的允许速度所控制。故仅适用于低频校准，典型的参量为：频率为250Hz，声压级为124dB，其准确度大约可达±0.2dB[1]。            用活塞发生器校准传声器灵敏度的方法很简单，先使待测传声器与活塞发生器耦合，接通活塞发生器的电源，使它在传声器的膜片前产生一个恒定的声压。这时传声器的输出经放大器放大后，可以用电压表来测量给定声压级的输出电压。然后断开活塞发生器，将和活塞发生器产生的声压频率相同的电压串接入传声器极头的输出端，调节电压大小以获得相同的输出电压，这时传声器在该频率的灵敏度就是串接的电压和所加声压的比值。校准应该在标准大气庄下进行，如果大气压不同，应该进行修正。

 2耦合腔互易校准

在耦合腔互易校准中，可以用三个传声器，其中两个必须是可逆的。或者用一个辅助声源和两个传声器，其中一个传声器也必须是可逆的.用两个传声器耦合到耦合腔，其中一个用作发射器，另一个用作接收器。由接收器的开路输出电压和发射器的输入电流的比值可以导出计算两个传声器的声压灵敏度的乘积的公式。如果互换传声器，进行三组测量并比较测量结果就可以求出每个传声器的声压灵敏度。该方法校准的准确度和测量系统的准确度有关。如果对各项因素保证给定的准确度，则总的校准准确度在低频和中频时大约可达0.05dB，随着频率增高，校准准确度降低，到10kHz时大约下降为0.1dB。

3自由场互易校准

传声器的自由场灵敏度校准应该在消声室内进行，通常用自由场互易法。校准方法与耦合腔法类似，待校准的传声器不必是可逆的，但需要使用一个辅助的可逆换能器[3]。自由场互易校准的准确度与测量系统的准确度有关。如果能保证电容传声器极化电压的准确度为0.05%，空气密度数值的准确度为0.1%，频率的准确度为0.1%，距离的准确度为0.5%，空气衰减的准确度为0.02dB，则总的校准准确度在中频时大约为0.1dB；随着频率增高，准确度就下降，到20kHz时，准确度大约为0.2dB。