平面自由声场中声压级的测量

    1 测量原理

    目前测量自由声场中声压是采用一个已知灵敏度的传声器,通过测量放大器测量传声器的开路电压而得到。设已知传声器的平面自由声场的灵敏度为Mf,单位为V/Pa,灵敏度级为Lf,单位为dB。平面自由声场中声波的入射角等于零时,某点的声压为pf,单位为Pa,对应传声器开路输出电压为E,单位为V。根据传声器灵敏度的定义则

    又根据传声器平面自由声场灵敏度级的定义,Lf=,得:

    式(2)两边同时除以p0=(p0=20LPa),取以10为底的对数乘以20得:

    式(3)中左边20lgpfp0,根据声压级的定义,为该点的声压级,用Lp表示,单位为dB,右边把p0和Mr的数值代入得:

    式(4)中为测量放大器的指示值(比如在测量放大器上用1kHz、50mV的内部参考电压校准后,指示值为94dB),用M表示,单位为dB,则

Lp=M-26-Lf(5)

    由于测量过程中前置放大器存在传输损失$B(前置放大器的传输损失利用参考资料[3]中介绍的方法获得,对于2645型前置放大器的典型值为0105dB,可以忽略不计),因此:

Lp=M-26-Lf+$B(6)

    根据传声器灵敏度级修正值K的定义,K=-26-Lf,式(6)又可写成:

Lp=M+K+$B(7)

    式(6)、式(7)中Lf或K是一个已知数,求出$B,利用测量放大器测出的M,便可测量出平面自由声场中,在给定频率下某点的声压级 alt="平面自由声场中声压级的测量"。

    2 分析与讨论

    1)测量前必须用测量放大器内部的参考信号(1kHz、50mV),对测量系统进行校准,而不是用声校准器对测量系统进行校准 alt="平面自由声场中声压级的测量"。

    2)式(6)中的传声器灵敏度级,指的是平面自由声场灵敏度级,而不是声压灵敏度级或扩散场灵敏度级。如果式(6)中的Lf为传声器的扩散场灵敏度级和声压场灵敏度级,则Lp分别为扩散场和声压场中的声压级 alt="平面自由声场中声压级的测量"。

    3)如果知道平面自由声场灵敏度级和声压灵敏度级之差$,单位为dB,可以通过下式,进行声场灵敏度级或声压灵敏度级之间的换算 alt="平面自由声场中声压级的测量"。

Lf-L=$(8)

    式中L为声压灵敏度级,单位为dB alt="平面自由声场中声压级的测量"。

    4)通过式(7)可以看出,平面声场中某点的声压级,并非等于测量放大器的指示值。当K+$B=0时,Lp=M。当K+$B>0时,Lp>M。当K+$B<0时,Lp

    参考文献

    [1]陶擎天等著1音频声学测量1北京:中国计量出版社,1986

    [2]JJG188)200215声级计6计量检定规程1中国计量出版社

    [3]JJG175)199815测试电容传声器6计量检定规程1中国计量出版社