Page 120 - 《应用声学》2023年第2期

308 2023 年 3 月

2.2 标准不确定度 传感器声压灵敏度级的温度漂移引入的标准不确
根据测量模型，次声传感器声压灵敏度级校准 定度为
的主要不确定度分量包括：参考传感器的声压灵敏 √
u 3 = 0.002 × 23/ 3 ≈ 0.27 dB. (6)
度级、参考传感器声压灵敏度级的环境参数修正、
(4) 参考传感器声压灵敏度级的气压修正引入
参考传感器的供电 (如电容传感器的极化电压)、待
校传感器和参考传感器的电压级之差、标准次声 的测量不确定度分量u 4
校准过程中，大气压相较于标准大气压的波动
源内声压分布不均匀、修约误差等。本节以 B&K
范围通常小于2 kPa，B&K 4193-L-004 型传声器低
4193-L-004型次声传感器为例对该校准装置进行不
频时气压敏感系数为 −0.005 dB/kPa，考虑均匀分
确定度分析。
布，参考传感器声压灵敏度级的气压漂移引入的标
(1) 测量重复性引入的测量不确定度分量u 1
准不确定度为
在校准频率 0.1 ∼ 20 Hz范围内、相同测量条件
√
下对待校传感器的声压灵敏度级重复测量 10次，频 u 4 = 0.005 × 2/ 3 ≈ 0.006 dB. (7)
率较低时，测量值的重复性相对较差，测量结果平均
(5) 参考传感器的供电引入的测量不确定度分
值见表 3，以其标准偏差作为测量重复性引入的测
量u 5
量不确定度分量。
以 B&K 4193-L-004 型传声器为参考传感器，
其供电是指极化电压，极化电压引入的测量不确定
表 3 声压灵敏度级的重复性测量结果
度包括极化电压测量和校准过程中极化电压波动
Table 3 Repeatability measurement re-
引入的不确定度。
sults of sound pressure sensitivity level
极化电压测量的最大允许误差不大于 0.05%，
频率/Hz 平均值/dB 标准偏差/dB
考虑为均匀分布，标准不确定度为0.003 dB。估计极
0.1 −56.5 0.058
化电压在校准过程中的波动范围不超过 ±0.02 V，
0.2 −54.7 0.101
由此引入的标准不确定度为 0.0005 dB。因此，极化
0.5 −54.0 0.070
电压测量及校准过程中的波动引入的合成标准不
1.0 −53.9 0.043
2.0 −53.8 0.032 确定度约为0.004 dB。
5.0 −53.8 0.023 (6) 待校传感器和参考传感器的电压级之差测
10.0 −53.8 0.019
量引入的测量不确定度分量u 6
20.0 −53.8 0.015
校准过程中，待校传感器和参考传感器的电信
(2) 参考传感器声压灵敏度级校准引入的测量 号输出由多通道声分析仪采集，根据 NI USB-4432
的出厂参数，考虑多通道声分析仪的绝对幅值精度、
不确定度分量u 2
频响及幅值线性度，待校传感器和参考传感器的电
参 考 传 感 器 的 声 压 灵 敏 度 级 校 准 结 果 在
压级之差测量的标准不确定度为
0.01 ∼ 20 Hz的标准不确定度如式(5)所示：

u 6 =
0.25 dB, 0.010 Hz 6 f < 0.100 Hz,

 
√

u 2 = 0.15 dB, 0.100 Hz 6 f < 2.000 Hz, (5) 0.150/ 3≈0.090 dB, 0.010 Hz 6 f < 0.100 Hz,



 √


0.10 dB, 2.000 Hz 6 f 6 20.000 Hz.
 0.100/ 3≈0.060 dB, 0.100 Hz 6 f < 2.000 Hz,

 √

 0.050/ 3≈0.030 dB, 2.000 Hz 6 f 6 20.000 Hz.
(3) 参考传感器声压灵敏度的温度修正引入的
(8)
测量不确定度分量u 3
校准装置的工作温度范围为 0 C ∼ 35 C，而 (7) 标准次声源内声压分布不均匀等其他分量
◦
◦
参考环境条件下的温度为 23 C，温度波动最大值 引入的测量不确定度分量u 7
◦
为 23 C，B&K 4193-L-004 型传声器单元低频时温 其他不确定度分量包括标准次声源内声压分
◦
度敏感系数为 −0.002 dB/ C，考虑均匀分布，参考 布不均匀、待校传感器和参考传感器与标准次声源
◦