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位置偏移对自由场比较法校准结果的影响研究

李旭 冯秀娟 张小丽 牛锋 何龙标

李旭,冯秀娟,张小丽,等. 位置偏移对自由场比较法校准结果的影响研究[J]. 计量科学与技术,2024, 68(3): 68-74 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0305
引用本文: 李旭,冯秀娟,张小丽,等. 位置偏移对自由场比较法校准结果的影响研究[J]. 计量科学与技术,2024, 68(3): 68-74 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0305
LI Xu, FENG Xiujuan, ZHANG Xiaoli, NIU Feng, HE Longbiao. A Study of the Effect of Positional Offset on the Calibration Results of the Free-Field Comparison Method[J]. Metrology Science and Technology, 2024, 68(3): 68-74. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0305
Citation: LI Xu, FENG Xiujuan, ZHANG Xiaoli, NIU Feng, HE Longbiao. A Study of the Effect of Positional Offset on the Calibration Results of the Free-Field Comparison Method[J]. Metrology Science and Technology, 2024, 68(3): 68-74. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0305

位置偏移对自由场比较法校准结果的影响研究

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0305
基金项目: 中国计量科学研究院基本科研业务费项目(AKYZZ2210-23)。
详细信息
    作者简介:

    李旭(1997-),中国计量科学研究院助理工程师,研究方向:声学传感器,邮箱:li-x@nim.ac.cn

    通讯作者:

    何龙标(1981-),中国计量科学研究院研究员,研究方向:声学计量,邮箱:helb@nim.ac.cn

  • 中图分类号: TB95

A Study of the Effect of Positional Offset on the Calibration Results of the Free-Field Comparison Method

  • 摘要: 参考传声器和待测传声器定位而引起的偏差被认为是引起自由场比较法测量不确定度的重要组成部分。为了评估位置偏移对灵敏度和频率响应校准结果的影响情况,在250 Hz到20 kHz频率范围,通过控制校准过程中参考与待测传声器位置的水平和轴向偏差,将灵敏度级的校准结果与位移偏差进行最小二乘法拟合,定量分析每个频率下灵敏度级受定位水平、轴向偏移的影响结果,给出相应拟合曲线。并对拟合结果进行统计检验,根据拟合曲线的斜率和检验得到的显著性水平表明:频率增加,灵敏度级的校准结果受水平偏移的影响显著提升,在20 kHz处达到最大斜率0.016 dB/mm;不同频率点处灵敏度级对轴向偏差的影响效果不同,部分频率对轴向偏差不敏感。
  • 图  1  频率响应曲线的中高频部分波动

    Figure  1.  Fluctuations in the mid- and high-frequency sections of the frequency response curve

    图  2  传声器自由场比较法校准示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of microphone calibration by the free-field comparison method

    图  3  传声器的原点位置和位置偏移装置

    Figure  3.  Microphone origin position and positional offset control structure

    图  4  待测传声器的位置偏移

    Figure  4.  Positional offset of the microphone to be tested

    图  5  水平偏移下的频率响应校准结果

    Figure  5.  Frequency response calibration results with horizontal offset

    图  6  轴向偏移下的频率响应校准结果

    Figure  6.  Frequency response calibration results with axial offset

    图  7  水平偏移下的灵敏度级拟合结果

    Figure  7.  Sensitivity level fitting results with horizontal offset

    图  8  轴向偏移下的灵敏度级拟合结果

    Figure  8.  Sensitivity level fitting results with axial offset

    表  1  水平方向偏移分析结果表

    Table  1.   Results table for horizontal offset analysis

    频率(Hz) A1i(dB/mm) B1i(dB) 概率P>F R12
    250 −0.001 −25.72 0.000 0.007
    315 −0.009 −25.66 0.713 0.293
    400 0.002 −25.77 0.011 0.070
    500 −0.003 −25.70 0.248 0.111
    630 −0.003 −25.68 0.139 0.062
    800 0.001 −25.77 0.275 0.006
    1000 −0.001 −25.70 0.730 0.008
    1250 0.000 −25.68 0.692 0.001
    1600 −0.004 −25.63 0.898 0.116
    2000 0.010 −25.73 0.131 0.298
    2500 0.004 −25.65 0.011 0.082
    3150 −0.001 −25.49 0.209 0.013
    4000 −0.002 −25.50 0.622 0.032
    5000 0.005 −25.53 0.435 0.177
    6300 0.010 −25.62 0.057 0.263
    8000 −0.002 −25.61 0.017 0.085
    10000 −0.008 −25.55 0.200 0.579
    12500 −0.014 −25.47 0.000 0.814
    16000 −0.007 −24.88 0.000 0.713
    20000 −0.016 −25.71 0.000 0.818
    下载: 导出CSV

    表  2  轴向方向偏移分析结果表

    Table  2.   Results table for axial offset analysis

    频率(Hz) A2i(dB/mm) B2i(dB) 概率P>F R2i2
    250 0.012 −25.71 0.000 0.60
    315 0.017 −25.73 0.000 0.57
    400 0.008 −25.77 0.004 0.37
    500 0.013 −25.71 0.000 0.48
    630 0.005 −25.71 0.208 0.08
    800 0.010 −25.69 0.001 0.44
    1000 0.003 −25.68 0.266 0.06
    1250 −0.006 −25.71 0.061 0.17
    1600 0.008 −25.67 0.008 0.32
    2000 0.020 −25.58 0.000 0.49
    2500 0.008 −25.63 0.023 0.24
    3150 0.018 −25.45 0.000 0.53
    4000 0.007 −25.55 0.033 0.22
    5000 0.029 −25.48 0.000 0.73
    6300 0.016 −25.47 0.001 0.42
    8000 −0.007 −25.60 0.003 0.38
    10000 0.028 −25.59 0.000 0.76
    12500 0.004 −25.78 0.364 0.04
    16000 0.015 −24.95 0.000 0.53
    20000 0.020 −25.83 0.000 0.58
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-11-22
  • 录用日期:  2023-12-04
  • 修回日期:  2023-12-19
  • 网络出版日期:  2023-12-21

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