聲壓靈敏度測(cè)量原理及方法

對(duì)于某些特殊用途的傳聲器，如探管傳聲器，用它來(lái)測(cè)量腔體內(nèi)某一點(diǎn)的聲壓時(shí)，必須預(yù)先知道它的靈敏度，它的靈敏度可以在耦合腔內(nèi)用比較法測(cè)量。測(cè)量原理圖如圖1所示．聲頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)頻率為500Hz的恒定信號(hào)，饋給聲源，使聲源在腔體內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)恒定聲壓的聲場(chǎng)，腔內(nèi)聲壓級(jí)應(yīng)保證被酣傳聲器有大于25dB的信號(hào)噪聲比。

腔內(nèi)幾何尺寸應(yīng)至少小于聲波波長(zhǎng)的十分之一，以保證腔內(nèi)的聲壓處處相等，腔體的體積應(yīng)保證使得耦合腔的聲阻抗比探管傳聲器的聲阻抗小得多，檢驗(yàn)的方法是將耦合腔上安裝探管的孔剛性密封，腔內(nèi)聲壓的變化不能大于3dB，否則必須用更大體積的腔體，同時(shí)測(cè)試頻率的上限亦將下降，耦合腔體上應(yīng)開有均壓孔，以保證腔內(nèi)靜壓強(qiáng)與大氣壓相等。

聲源部分可以采用受話器（耳機(jī)）或用電容傳聲器（它是一個(gè)線性可逆的換能器）作為聲源，如果要求測(cè)試的聲壓級(jí)較高，則應(yīng)考慮聲源非線性的影響。

測(cè)量時(shí)按圖1接線，在測(cè)量放大器上分別讀出測(cè)試傳聲器和被測(cè)傳聲器的開路輸出電壓，根據(jù)式1求出被測(cè)傳聲器的靈敏度，這時(shí)測(cè)試傳聲器應(yīng)選用聲壓型傳聲器。

對(duì)于探管的管徑不是很小的管子（如Φ≥6mm），當(dāng)其長(zhǎng)度等于波長(zhǎng)的1/4的奇數(shù)倍時(shí)，將引起明顯的諧振，這時(shí)管內(nèi)應(yīng)加阻尼材料，調(diào)整好才進(jìn)行靈敏度測(cè)量。

聲壓靈敏度又稱聲壓響應(yīng)。接收換能器輸出端的開路電壓與換能器接收面上實(shí)有的聲壓的比值。單位為V/Pa。由于聲波的散射作用，實(shí)際作用于接收換能器膜片上的聲壓要大于換能器放入該點(diǎn)之前的平面波自由場(chǎng)的聲壓。而對(duì)同一換能器來(lái)說(shuō)，它的開路輸出電壓是不會(huì)變的，因此其自由場(chǎng)靈敏度大于聲壓靈敏度，即接收換能器自由場(chǎng)靈敏度等于聲壓靈敏度加上散射引起的增量。如果已知聲壓響應(yīng)，根據(jù)壓力增量校正曲線就可求得自由場(chǎng)靈敏度。低頻率時(shí)，當(dāng)接收換能器放入聲場(chǎng)中，由于其尺度遠(yuǎn)小于聲波的波長(zhǎng)，它對(duì)聲場(chǎng)的干擾可以忽略不計(jì)，這時(shí)它的自由場(chǎng)靈敏度趨近于聲壓靈敏度。由散射引起的壓力增量與入射角有關(guān)。為計(jì)算方便，聲壓靈敏度也可用分貝表示。基準(zhǔn)量同自由場(chǎng)靈敏度級(jí)中所用的值。傳聲器的聲壓靈敏度標(biāo)準(zhǔn)采用耦合腔互易法。

傳聲器將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)的電聲換能器，俗稱話筒，舊稱微音器或麥克風(fēng)。傳聲器把語(yǔ)言和音樂等聲信號(hào)變成電信號(hào)后，經(jīng)過(guò)放大，可以用來(lái)進(jìn)行語(yǔ)言通信、錄音、廣播和擴(kuò)聲。在語(yǔ)言通信系統(tǒng)（如電話）中使用的傳聲器，一般叫做送話器。目前傳聲器的種類很多。從換能類型來(lái)看，廣播中用得最多的是動(dòng)圈式、電容式、鋁帶式及近年來(lái)出現(xiàn)的駐極體電容式、壓力區(qū)域式。標(biāo)志傳聲器的主要電聲性能指標(biāo)有：靈敏度、頻率響應(yīng)、指向性、輸出阻抗、動(dòng)態(tài)范圍等。其他還有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)可靠、使用方便等。不同的場(chǎng)合使用不同類型的傳聲器，它們所能達(dá)到的性能指標(biāo)各不相同。

聲音發(fā)出導(dǎo)致話筒內(nèi)部線圈切割磁場(chǎng)產(chǎn)生電流，從而發(fā)電

聲壓的單位是帕斯卡（pa），其計(jì)算公式為：

聲壓（p）的平方=聲強(qiáng)（I）×介質(zhì)密度（ρ）×聲速（C）

其中，聲強(qiáng)單位是：W/m2 密度單位：kg/m3 聲速：m/s

聲波通過(guò)媒質(zhì)時(shí)，由于振動(dòng)所產(chǎn)生的壓強(qiáng)改變量。它是隨時(shí)間變化的，實(shí)測(cè)聲壓是它的有效值。單位是Pa或MPa。表示聲壓大小的指標(biāo)稱為聲壓級(jí)（sound pressure level），用某聲音的聲壓（p）與基本聲壓值（p0）之比的常用對(duì)數(shù)的20倍來(lái)表示，即20lgP/P0，單位為dB。

介質(zhì)壓強(qiáng)的變化量稱為聲壓。介質(zhì)中有聲場(chǎng)時(shí)的壓強(qiáng)P與沒有聲場(chǎng)時(shí)的壓強(qiáng)P0之差即為聲壓。由于聲壓的測(cè)量比較容易實(shí)現(xiàn)，通過(guò)聲壓的測(cè)量也可以間接求得質(zhì)點(diǎn)速度等其它物理量，所以聲學(xué)中常用這個(gè)物理量來(lái)描述聲波。

街頭噪聲顯示器利用聲壓可實(shí)現(xiàn)聲音發(fā)電

根據(jù)GB/T 10069.1-2006 聲壓級(jí)的定義：被測(cè)聲源輻射聲壓平方的時(shí)間均值與基準(zhǔn)聲壓平方之比取以10

為底的對(duì)數(shù)再乘以20.