PCB传声器及其应用的提问与回答第二期

传声器的问题可真不少，上一期的10问10答广受好评，于是又挑选了以下问与答，供大家学习。...

答：低频是一个相对术语。标准1/2英寸测量传声器的低频指标为1到3Hz（-3dB处），这对于大部分的应用已经足够。特殊传声器被改进设计用于低至0.1Hz测量。答：多个自由场传声器按照一定的模式进行放置以及通过合适的软件可以进行复杂声场空间变换，以此得到声学图。阵列传声器由于它们的单价以及相位匹配特性是大通道声学测试的极佳选择。建议使用TEDS，这样可以快速进行设置和识别。答：传声器的尺寸和灵敏度确实影响它的测试能力。一般来说，传声器直径越小，灵敏度越低，它就可以测的频率和幅值就更高。相反，直径越大，灵敏度越高，测的频率和幅值就越低。

答：可以，需要1个079A02转换适配器。答：所有的PCB® 1/2英寸和1/4英寸传声器在4Hz到10kHz都有一个平坦的频率响应。377B11是一个1/2英寸压力场传声器，这个型号是压力响应测试里面最佳效费比的一个传声器。答：有的，PCB®推出了市场上第一个低噪声预极化的传声器，378A04，它的本底噪声达到了6.5dBA。答：1/4英寸378A12，具有低灵敏度0.25mV/Pa,这个使得它可以测到非常高的声压值。答：不同的频率以不同的方式影响人的耳朵。等响测试决定了每个频率如何影响人耳以及显示出平均人耳一般在4kHz处最灵敏。50Hz的100dB信号感觉像是70dB。这就是为什么一个吉他发出的声音会比一个大鼓发出的声音响，或者是一个刹车啸叫会比发动机敲击声更恼人，事实上在线性范围内它们具有相同的分贝值。

一个A计权其实就是一个过滤系统，它提供了一个在不同频率对人耳的相对dB值影响。这个可以在声级计的软件系统中实现或者使用在线式滤波器。答： 对于大部分的应用来说，两者会给出相同的测试结果。外极化（200V）传声器高温特性表现更好，高达150℃，由于需要200V极化电源以及7针电缆所以费用就更高，而且由于前置放大器的温度特性也限制了传声器的高温性能。预极化系统使用驻极体，电荷是嵌在上面的。当工作温度高于120℃时，电荷会丢失造成灵敏度降低。预极化传声器更适用于潮湿应用。预极化设计利用低成本恒流供电，便于便携使用及声级计使用。它们可以与大部分的加速度计设置和其它利用2-20mA恒流供电的传感器进行互换。这个可以节约设置成本。这个设计由于使用标准同轴电缆和低成本供电电源而变得越来越流行。答： PCB®130E20传声器是一款针对阵列应用或为了需要高质量的传声器但是不需要IEC 61094-4工作级别传声器的客户而专门设计的传声器。130E20和工作级别传声器比较而言，它具有较窄的频带和较高的本底噪声。它们适合于进行常规频率和幅值的趋势测试，但是它们更容易受到温度和湿度的影响。它们也是377系列产品的替代品。377B02能够用于1型声级计系统。IEC61094-4标准的建立可以确保测试系统中使用的传声器的外观、尺寸和质量参数。IEC 61072(1型)是一个适合于声级计的系统标准。377B02被设计用于确保输出声压级精确稳定，在一定范围的环境条件下它是很稳定的，在较宽频带范围内线性度也非常好。
答：这个取决于传声器是否会与不同的前置放大器一起使用。如果传声器单独存放且每次测试时都会与不同的前置放大器一起使用，那样就推荐分开单独进行校准。当分开进行校准时，每个部件都会和一个比较稳定的具有较小误差的标准参考部件来进行测试。这个会提供更加精确的校准。如果传声器和前置放大器经常是作为一对组合来使用的时候，建议把它们当成一个匹配系统来进行校准。传声器会略微影响系统的灵敏度，通过一起校准它们，你可以得到一个精确的系统校准。答： 这个取决于声源的外观和相对尺寸。一个简单声源从一个位置发出声音，声源的尺寸相对于声波波长来说也小。原则上，声波波长如果大于声源半径的10倍，这个假设是有效的。在这样的情况下声源在球的中心以球形波向外传输。当向外传输时与声源的距离对应于球形波不断增加的半径。随着距离的增加声压级会相应的降低。在理想的情况下声压级降低是反比于距离的。距离增加一倍会降低6dB。距离来说，在5米处声压级是100dB，10米处时声压级就会变为94dB。如果声源对于波长来说不小的话（或者因为它很大或者是频率很高导致波长很短）这个假设就不成立了，需要另外的数学分析来计算随距离的变化的声压大小。答： 传声器系统的本底噪声不仅仅取决于系统组成，还取决于最终用户希望测量的频率范围。传声器的本底噪声定义为dBA（人耳如何感知的噪声值）和非计权线性输出dB值（一般称为线性或者Z计权）。当前置放大器加到传声器上时，另外的噪声也会引入进来。在低频噪声主要来自前置放大器而在高频主要来自传声器。所以要综合的看所有的噪声源。

对于本底噪声或者可以测量的最小声压级，你需要了解传声器的本底热噪声以及电子噪声（前置放大器+信号调理器+数采）。热噪声指标提供了一个传声器可以测量的最小声压级。每个传声器都有它自己的噪声特征，传声器的直径尺寸对于频率和可测的噪声有非常明显的影响。由于其尺寸和设计因素，传声器的噪声主要影响高频段，而前置放大器的电噪声主要影响低频段。

下图是一个1/2英寸传声器和前置放大器的不同频率段噪声分布。总噪声级是频率曲线下的所有面积。不同频率，诸如在FFT或者1/3倍频程具有较小噪声值。下图是PCB®最新的独一无二的低噪声预极化1/2英寸传声器378A04的噪声曲线。最小噪声指标是小于6.5dBA,典型5.5dBA。青色柱状图显示的是A计权频谱结果。即使指标里是小于6.5dBA，青色柱状图里的结果没有超过-5dBA的。这是因为1/3倍频程显示出具有较小的带宽，因此曲线下面的区域较小噪声值更低。

红色柱状图是线性无计权dB值。这些比较高，因为A计权表示人耳感知的有衰减信号。人耳在1kHz到5kHz频段最灵敏，在这之上和之下都会衰减信号，这就是为什么在特定区域红色值较高的原因。

选择合适的传声器需要被测声压级都在传声器的动态范围之内。动态范围的定义是下限为本底噪声，上限为谐波失真范围。一般来说，传声器直径越小，可测的声压级越高。推荐大直径传声器用于低幅值声压测量，因为本底噪声低。答： 传声器一般指标都是定义为整个频带±2 dB，你可以使用超出这个频率范围，但是你得到的数据将会不准确，诸如±3 dB误差。

    关注 PCB传感器