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Sensitivity Calibration Method for the Current-Sound Pressure Level System of an Acoustic Transducer
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摘要: 介绍了一种噪声变送器电流-声压级系统灵敏度校准方法及其不确定度评定过程，对允许误差换算进行符合性分析。校准结果符合要求, 校准方法可行, 为噪声变送器电流-声压级系统灵敏度的校准提供技术参考。Abstract: This paper proposes a method for calibrating the sensitivity of the current-sound pressure level system in an acoustic transducer. The uncertainty evaluation and a conformity nalysis of the conversion of permissible errors are also included. The desired calibration results were obtained, which can shed light on sensitivity calibration for acoustic transducers.
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Key words:
- acoustic transducer /
- system sensitivity /
- uncertainty /
- current output /
- conformity analysis
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图 1 500 Hz及500 Hz以上频率点频率响应校准示意图
Figure 1. Schematic diagram of frequency response calibration at a frequency of or above 500 Hz
图 2 500 Hz以下的频率点频率响应校准示意图
Figure 2. Schematic diagram of frequency response calibration at a frequency below 500 Hz
表 1 标准不确定度各分量汇总
Table 1. Uncertainty budget
不确定度来源 标准不确定度 概率分布 灵敏度系数 不确定度分量 重复性 $ {u}_{1}\left(I\right) $ / $ {c}_{1} $ 0.0363 mA 电流表示值误差 $ {u}_{1}\left(I\right) $ 均匀分布 0.0002 mA 电流测量值引入的不确定度$ u\left(I\right) $ 0.0364 mA 标准传声器灵敏度级 $ {u}_{1}\left({L}_{P}\right) $ 正态分布 $ {c}_{2} $ 0.025 dB 声校准器校准值 $ {u}_{2}\left({L}_{P}\right) $ 均匀分布 0.087 dB 测量放大器示值误差 $ {u}_{3}\left({L}_{P}\right) $ 均匀分布 0.029 dB 前置放大器传输损失 $ {u}_{4}\left({L}_{P}\right) $ 均匀分布 0.058 dB 校准空间位置互易 $ {u}_{5}\left({L}_{P}\right) $ 均匀分布 0.058 dB 声场修正 $ {u}_{6}\left({L}_{P}\right) $ 均匀分布 0.058 dB 环境条件变化 $ {u}_{7}\left({L}_{P}\right) $ 均匀分布 0.012 dB 数据修约 $ {u}_{8}\left({L}_{P}\right) $ 均匀分布 0.029 dB 标准声压级引入的标准不确定度分量$ u\left({L}_{P}\right) $ 0.1423 dB 
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表 2 20～8000 Hz范围内的测量不确定度汇总
Table 2. Summary of measurement uncertainty from 20 Hz to 8000 Hz
标称频率/Hz $ {c}_{1} $/dB−1 $ u\left(I\right) $/mA $ {c}_{2} $/mA/dB2 $ u\left({L}_{P}\right) $/dB $ {u}_{\mathrm{c}} $/mA/dB $ U(k=2) $/mA/dB 系统灵敏度/mA/dB 20 0.0187 0.1032 −0.0037 0.1188 0.00198 0.0040 0.1240 31.5 0.0155 0.0799 −0.0028 0.1188 0.00128 0.0026 0.1221 63 0.0129 0.0395 −0.0022 0.1184 0.00057 0.0012 0.1220 125 0.0114 0.0361 −0.0019 0.1184 0.00047 0.0010 0.1231 250 0.0105 0.0392 −0.0017 0.1184 0.00046 0.0010 0.1229 500 0.0124 0.0663 −0.0021 0.1286 0.00087 0.0018 0.1239 1000 0.0119 0.0364 −0.0020 0.1423 0.00052 0.0011 0.1230 2000 0.0117 0.0590 −0.0020 0.2629 0.00087 0.0018 0.1232 4000 0.0118 0.1313 −0.0020 0.2380 0.00161 0.0033 0.1218 8000 0.0121 0.1478 −0.0021 0.2380 0.00185 0.0037 0.1235
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表 3 噪声变送器电流输出、电流-声压级系统灵敏度频率响应及极限值汇总
Table 3. Summary of the output current, the frequency response and the limit values of the sensitivity of the current-sound pressure level system in the acoustic transducer
标称频率 标准声压级(A) 电流输出平均值 电流输出允差 声压灵敏度 U(k=2) 相对偏差 灵敏度允差 /Hz /dB /mA /dB /mA /mA/dB /mA/dB /dB /dB 20 53.5 10.633 ±3.5 ±0.43 0.1240 0.0040 0.08 ±0.5 31.5 64.6 11.887 ±3.5 ±0.43 0.1221 0.0026 -0.06 ±0.5 63 77.8 13.490 ±2.5 ±0.31 0.1220 0.0012 -0.06 ±0.5 125 87.9 14.823 ±2.0 ±0.25 0.1231 0.0010 0.02 ±0.5 250 95.4 15.722 ±1.9 ±0.23 0.1229 0.0010 0.00 ±0.5 500 80.8 14.010 ±1.9 ±0.23 0.1239 0.0018 0.07 ±0.5 1000 84.0 14.330 ±1.4 ±0.17 0.1230 0.0011 0.01 ±0.5 2000 85.2 14.500 ±2.6 ±0.32 0.1232 0.0018 0.03 ±0.5 4000 85.0 14.353 ±3.6 ±0.44 0.1218 0.0033 -0.08 ±0.5 8000 82.9 14.242 ±5.6 ±0.69 0.1235 0.0037 0.05 ±1.25
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