Page 139 - 《应用声学》2021年第6期

第 40 卷 第 6 期 刘迪等： 传声器次声段灵敏度校准的误差机理研究 935

校准过程中并不明显，造成传声器的下限截止频率 90 。因此在校准前，应确定校准腔的低频测量下限，
◦
较小，即受前置放大器电气衰减特性的影响明显。 对腔内压力泄漏与热传导损失的幅值与相位进行
在今后的研究中会考虑对 CHZ-213 传声器开设均 提前修正。
压孔以进一步验证内外均压校准机制下灵敏度响 根据双重耦合机制，在COMSOL Multiphysics
应的差异。 数值模拟软件中对传声器进行了多物理场联合仿
真，研究不同泄漏与热黏滞边界条件下的校准声压
-41
对传声器振膜变形与灵敏度幅相频特性的影响。仿
ܦԍ༧ஐएጟ/(dB re 1 V/Pa) -43 幅相频响应存在明显差异。不同工况中的校准声压
真结果发现，内外均压校准声场下传声器灵敏度的
-42

会影响内外均压校准声场下传声器振膜变形的响
应，但传声器灵敏度不受校准腔内泄漏与热传导效
-44

-45
基于搭建的活塞发生器原级校准平台分别对
Яکԍಣю
ܱکԍಣю 应的影响。
PCB-377A07 次声传声器与 PCB-426E01 前置放大
-46
0.1 1 10
器、CHZ-213 传声器与 PCB-426E01 前置放大器两
ᮠဋ/Hz
套传声器组件进行了内外均压校准，通过实验手段
(a) ࣨϙ༧ஐए
初步发现了内外均压校准声场下传声器次声段灵
56
Яکԍಣю 敏度幅值与相位响应的不同。
48 ܱکԍಣю
40 5 结论
ᄱͯ༧ஐए/(O) 32 准腔与传声器后腔内声压泄漏与热传导损失的幅
本文基于活塞发生器原级校准技术揭示了校
24
16
值与相位特性变化规律。基于声压的泄漏与热传导
8
耦合衰减模型，在 COMSOL 多物理场仿真软件进
0
0.1 1 10 行对比验证，在频域模块下对校准腔和传声器后腔
ᮠဋ/Hz
内的声场特征进行了数值仿真，创新性地提出了模
(b) ᄱͯ༧ஐए
型比较法，准确量化了次声段校准过程中泄漏、热
图 11 次声传声器组件在内外均压校准模式下的灵 传导独立修正量与耦合修正量的幅值与相位响应。
敏度响应
进一步地对传声器的次声段灵敏度校准过程进行
Fig. 11 Sensitivity response of microphone assem-
了联合数值模拟，揭示了泄漏、热传导、内外均压等
bly for vent in field and vent out field calibration
多物理效应在灵敏度校准过程中的误差机理。基于
modes
搭建的原级校准平台分别对 PCB-377A07 次声传
4 讨论 声器与 PCB-426E01 前置放大器、CHZ213 传声器
与PCB-426E01前置放大器两套传声器组件进行了
基于 COMSOL Multiphysics 仿真软件中的热 内外均压校准，通过实验手段初步揭示了内外均压
黏滞声学模块，对基于速度激励边界下在校准腔和 校准模式下幅值灵敏度响应的明显不同以及相位
传声器后腔内产生的声压变化分别进行了独立数 灵敏度超前的规律。
值模拟。通过将数值模拟结果与理论解析模型进
行对比验证发现，热传导效应造成的压力衰减仅为 参 考 文 献
−3 dB，且在中频段会产生较小的相位超前。而泄
[1] Measurement microphone Part 5: methods for pressure
漏效应造成的压力损失较为明显，在极低频率下，声
calibration of working standard microphones by compari-
压的泄漏损失相较于活塞激励的相位超前量趋于 son: IEC 61094–5[S].