Page 121 - 《应用声学》2023年第2期

第 42 卷 第 2 期 殷昊等： 扬声器激励次声频校正器的设计和性能分析 309

的声耦合方式存在差异等，上述因素均导致待校传 声压灵敏度级的测量不确定度来源及标准不
感器和参考传感器处声压有偏差，影响声压灵敏度 确定数值如表 4 所示，对于没有提供数据的校准频
级的校准结果，估计由此引入的标准不确定度分量 率点，根据不确定度分量的规律，取相邻频率点的
u 7 为0.020 dB。 最大值。由于各测量不确定度分量独立不相关，故
声压灵敏度级校准结果的合成标准不确定度 u c 见
(8) 数据修约误差引入的测量不确定度分量u 8
声压灵敏度级校准结果的数据修约间隔为 表 4。
0.10 dB，考虑均匀分布，由此引入的标准不确
2.3 扩展不确定度
定度为
取包含因子 k = 2，则次声传感器声压灵敏度
√
u 8 = 0.10/2/ 3 ≈ 0.030 dB. (9) 级校准的扩展不确定度U 见表4。

表 4 声压灵敏度级校准的测量不确定度来源及数值

Table 4 Sources and values of measurement uncertainty for sound pressure sensi-
tivity level calibration

频率/Hz
来源
0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20
u 1 /dB 0.058 0.101 0.070 0.043 0.032 0.023 0.019 0.015
u 2 /dB 0.150 0.150 0.150 0.150 0.100 0.100 0.100 0.100
u 3 /dB 0.027 0.027 0.027 0.002 0.002 0.002 0.002 0.002
u 4 /dB 0.006 0.006 0.006 0.006 0.006 0.006 0.006 0.006
u 5 /dB 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004
u 6 /dB 0.060 0.060 0.060 0.060 0.030 0.030 0.030 0.030
u 7 /dB 0.020 0.020 0.020 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010
u 8 /dB 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030
u c/dB 0.18 0.2 0.19 0.18 0.12 0.12 0.12 0.11
U(k = 2)/dB 0.4 0.4 0.4 0.4 0.3 0.3 0.3 0.3

3 次声传感器校准试验结果与分析 校准，得到其在不同校准频率下的校准声压和灵敏
度数值，对灵敏度参数进行均值求解，MB3a次声传
根据 1.2 节所述的系统原理和功能介绍，将
感器的灵敏度约为 18.57 mV/Pa。以频率为横坐标
系统各硬件组装好，如图 5 所示，并对 B&K2609-
(以对数坐标显示)，声压灵敏度级参数为纵坐标绘
0S2 型信号调理器进行参数设置，“Transducer
制如图6所示的声压灵敏度校准结果。
Set-up” 模 块 设 置 参 考 传 声 器 单 元 的 灵 敏 度 为
100 mV/Pa。待测次声传感器的校准频率范围设
置为 0.1 ∼ 20 Hz，声源驱动电压为 1 V，即信号发
生器的正弦信号峰峰值为 1 V。下面利用该系统对
MB3a 次声传感器和电容式次声传感器进行校准
试验。

3.1 MB3a次声传感器的校准
MB3a是法国原子能和替代能源委员会(CEA)
在 MB2000 和 MB2005 基础上开发的次声传感器，
采用真空膜盒作为压敏元件，磁铁和线圈为换能器，
具有远程校准、尺寸小等优点，被应用于国际监测
系统次声台站中。将 MB3a 次声传感器与便携式次 图 5 校准装置连接示意
声传感器校准装置连接，对 MB3a 次声传感器进行 Fig. 5 Connection diagram of calibration device