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[声学基础] 为何选择传声器时忽略声场会产生误差?会有多大?能补救吗?

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发表于 2021-3-4 14:04 | 显示全部楼层 |阅读模式

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在选择适合您的应用的传声器时,有一个关键因素是需要考虑测量的声场是在什么样的环境下,是在自由场,还是在压力场或是扩散场?这是很多人一开始会不注意的问题。
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声 场 的 类 型

如果声波典型地从单一声源发出后,在传播过程中不会遇到周围的反射物,或者在被全部吸收以后不会再有反射波进入传声器,这时会优先选择用自由场传声器。
如果在一个密闭的腔体,比如校准器里或者硬表面附近,比如手机附近,此时我们会优先选择用压力场传声器。
而如果要在混响室中测声功率,或者测某一材料的吸声系数,这时候我们会优先选择用扩散场传声器。

误 差 的 产 生

如果在选择传声器时完全忽略声场因素,可能会发生一些误差。


                               
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这是一个1/4英寸传声器的例子,这个传声器本身是压力场传声器,这意味着它的频响是对压力场进行了优化,在压力场中,它的频响是平直的,而把它放在自由场里使用的时候,由于未考虑传声器在声场中引起的反射因素,所以在高频的时候会有一些声压的增加。如果在随机入射场,也就是扩散场中使用的时候,它的声压也会有所增加,这是误差来源。

                               
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这是一个自由场传声器,它在自由场环境0°入射的频响是平直的,比如要测量±1dB,从6Hz直至20kHz的频响一直在±1dB之内,几乎是理想的。但如果把这一只自由场传声器放到扩散场中使用,这时声音在不同方向入射,或者入射角显著不同于零度的情况下,可以看到20kHz时约有-8dB衰减。也就是说如果自由场传声器放在扩散场中使用,在高频时会有比较大的误差。


                               
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这是一只扩散场传声器,它的频响对扩散场优化设计为平直响应,直至16kHz,如果把这只传声器用在自由场中,到10kHz左右会有明显4dB的偏差。
这就是为什么在选择传声器时,需要选对声场,这是一个经常被忽略,但是很值得关注的一个问题。

补 救 措 施

那选错声场后误差产生了该怎么办?是否能补救呢?答案是肯定的,这些误差可以在后处理中补偿回来。B&K的频响修正功能可以实时在时域中进行补偿,这对于在高频测试来说是非常重要的,尤其是对于测量脉冲声,因为脉冲声中包含丰富的高频,比如枪声、炮声或是一次性的脉冲事件,比如气囊的爆破声。这些情况下,如果传声器用错了,那么会发生比较大的误差。
具体操作步骤如下:
步骤1:在软件的Organizer菜单打开TransducerDatabase读入TEDS传声器如4189-A-021的出厂校准CD上的数据


                               
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步骤2:从在signal属性菜单中,勾选左下角的Response Equalization


                               
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步骤3:在弹出的Response Equalzation选择要均衡的曲线,在测量时软件就会自动进行实时频响均衡


                               
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