传声器次声段灵敏度校准的误差机理研究∗

刘 迪 刘爱冰 陈 峰 张 帆王慧恒 武际兴

(1 山东理工大学交通与车辆工程学院 淄博 255000)

(2 杭州新声传感科技有限公司 杭州 310000)

0 引言

次声波广泛存在于自然界与人类的各种活动中，次声声压的准确测量是人体避免次声伤害和次声技术广泛应用的关键。次声波的定量研究依托传声器的精确测量实现。由于传声器受泄漏和热传导因素影响，具有明显的低频非线性衰减特征，因此揭示次声传声器校准过程中多物理因素综合作用下传声器的灵敏度变化误差机理是保证传声器精确测量，也是声压量值溯源的根基。

传声器的声学校准分为次级校准和原级校准。次级校准是使用比较法对传声器进行校准[1]，其校准精度取决于比较中更高等级的参考传声器，而参考传声器的灵敏度是经过原级校准得到的。原级校准方法是通过参照非声学标准进行校准，能够达到尽可能高的精度。原级校准方法主要包括耦合腔互易法和活塞发生器法[2−3]，但耦合腔互易法的声阻抗模型不适用次声段校准，而活塞发生器法能够作为互易法的补充来进行次声段的校准。活塞发生器产生的标准压力信号与活塞位移、腔体结构参数等直接相关，并有相应的修正理论对其误差因素进行补偿，可保证次声声压量值溯源到国际单位。活塞发生器法依据激励源不同包含扬声器激励[4]、激振器激励[5]、标准振动台激励[6]和电机激励[3]等多种形式，前三者均不能输出恒定幅相频特性的激励，造成传感器校准的不便。……