1、中华人民共和国国家标准声学实验室标准电容传声嚣的特性与规范Acoustics-Ch田ac曲rist自由and speciflcations for laboratory standard condenser microphon田1 主题内容与适用范围GB 11670-8 9 本标准规定了用于准确测定空气中声压的实验室标准电容传声器的电声特性及规格。本标准运用于实验室标准电容传声器的产品检验和质量考核。2 术语2.1 电容传声器它是一种利用电容量变化把声压转换为电信号输出的传声器。注2本标准中传声器不包括前置放大器。2. 2 实验室标准传声器它是一种可用绝对校准方法，如糯合腔互易法校准到很高准确
2、度的传声器。其电声特性有优异的长期稳定性，几乎不随环境条件改变，且其变化关系是已知的，实验室标准传声器是测定空气中声斥用的基准或工作标准器具。注2实验室标准传声器是由具有高内阻电源提供极化电压的电容传声器。实验室标准传声器的尺寸、公差及电声性能都有严格要求，故只有极少几种传声器能作为标准传声器.2.3 开路电压传声器在给定频率声压作用下的开路电压，是当传声器负载阻扰为元限大时的端电压。电容传声器的端电压与其电负载有关，故开路电压是指传声器除了规定的接地屏蔽结构外，没有其它电负载时用插入电压法测得的传声器端电压。2.4 传声器声压灵敏度对给定频率和给定环境条件的正弦声波，传声器开路电压与均匀作用
3、于传声器膜片上声压的比值，符号为:M，;单位为s伏每帕，V/Pa o 注声压灵敏度是复数.当不计相位时可用其模表示。2.5 传声器声压灵敏度级声压灵敏度常用级表示，其表达式为2M , =201SIM,/M, 1 式中:Mp传声器声压灵敏度级，dB;M，一一传声器声压灵敏度，V/Pa;M，一一传声器灵敏度级基准值，为lV/Pao2. 6 传声器声压灵敏度相角在给定频率下传声器开路电压与均匀作用在膜片上声压间的相角。单位为:度，的。2.7 传声器自由场灵敏度国家技术监督局1989-10-12批准1990-04-01实施GB 11670-89 对给定频率和给定环梅条件下，传声器开路电压与在声场中引入
4、传声器前存在于传声器声中心位置处的自由场声压的比值，符号为:M r 0单位为s伏每帕，V/Pa. 注z自由场灵敏度值为复数，在不it相位时可用其模表示2.8 传声器自由场灵敏度级自由场灵敏度常用级表示，其表达式为zM，201gIM，/M，1 式中;:Mf-传声器自由场灵敏度级，dB;M，一一传声器自由场灵敏度，V/Pa，M，一一传声器关敏度级基准值，为lV/Pa。2. 9 传声器自由场灵敏度相角在给定频率下传声器开路电压与声场中引入传声器前存在于传声器声中心位置处声压间的相角。单位为2度，n。2. 10 传声器电阻抗在给定频率下，加在传声器电端的电压与相应电流的复数比值。单位为欧姆，Q，注2传
5、声器电阻抗是膜片声负载及接地屏蔽结构的函数。2.11 传声器声阻抗在给定频率下传声器电端负载为无限大阻抗时，均匀作用在膜片上的声压与膜片体积速度的复数比值。单位为:帕秒每三次方米，Pa s/m3o 2. 12 传声器等效体积传声器在精合腔内校准和测量时，常用等效体积表示传声器声阻抗，其表达式为z式中:Ve一一传声器等效体积，m3;y 标准环境条件下气体的比热比sp，一一标准环境条件下的静压，Pa;一一角频率，8.-1; Z.一一传声器的声阻扰，Pa 8/m3o 注2等效体积为复数，且为频率的函数。2.13 传声器灵敏度级的静压系数V. = yp,. jZ. 传声器在给定频率下的静压系数，是传声
6、器灵敏度级随静压变化产生的增量与静压增量的比值。单位为g分贝每帕，dB/Pa，注s静压系数一般为频率和静压的函数。2.14 传声器灵敏度级的温度系数传声器在给定频率下的温度系数，是传声器灵敏度级随温度变化产生的增量与温度增量的比值。单位为:分贝每开，dB/K，注2温度最数-般为频率和温度的函数2. 15 传声器灵敏度级的湿度系数传声器在给定频率下的湿度系数，是传声器灵敏度级随湿度变化产生的增量与湿度增量的比值。单位为:分贝每百分相对湿度，dB/%RH。2. 16 传声器灵敏度级的稳定性系数在实验室正常环境条件下，在规定时间内传声器灵敏度级的变化率。稳定性由以下两个量表示。七三期稳定饨(传声器灵
7、敏度的系统深移)，以回归线斜率m表示。阳是以测得的灵敏度级为纵坐标，以相应的时间为横坐标作图，由线性回归求得的直线斜率。长期稳定性系数的测量时间不应少于一年。币1位为:分贝每年，dB/a，GB 1167089 短期稳定性(传声器灵敏皮可逆性变化)，以标准偏差S表示，其表达式为.式中:s标准偏差，dB;n-IJ量次数gX, 第2次测量的关敏度级，dB;s= 2(za-M2 -2 Xd 由回归方程X= mt + Xo计算得到的l= t，时的第2个灵敏度缀，dB。问归方程中=x, 回归方程在t= 0时的值，dB;t一时间。规定短期稳定性系数的测量时间为5夭。5天之内进行3组测量，每组应在24h内豆豆
8、少完成3次测量，两次测量的时间间隔不应少于2h，每细的测量时间间隔应不少于24h.第3组测量应在5天完成。单位:分贝，dB。2.17 实验室正常环境条件温度:1525C， 静压:90 11 OkPa , 相对湿度25%80%。2.18 实验室标准环境条件温度:23(:, 静压:10 1. 325kPa, 相对湿度:50%囚3 实验室标准传声器特性3. 1 灵敏度声场中某点的声压为标量，理想情况下应用无限小尺寸的传声器测量，实际士传声器总有固定尺寸，在高频时会产生衍射效应，致使传声器灵敏度与传声器安装方式及声场性质有关。由于衍射效应，定义了在各种理想声场下不同的传声器灵敏度，即声压灵敏度、自由场
9、关敏度等。通常，对应于上述各种灵敏度，可设I成不同的传卢器，使其灵敏度在尽可能宽的频率范围内与频率无关。实验室标准传声器通常装有保护罩，以防止膜片的意外损伤。当进行校准或作精确的测量声压级时，应除去保护栅罩。3.2 声阻抗传声器在驻波管及小封闭腔内测量声压时，必须考虑传声器声阻扰。在精合腔进行传声器互易校准时，传声器声阻抗是总的声转移阻抗的主要部分。声阻扰应作为频率的函数给出。注传声器声阻抗可以用个等效单自由度系统的集总参数表示，该系统布相同的共探频率且低频声阻抗。集总参数可以是声顺、声质量及声阻，也可以用共振频率、损耗国数反低频时的等放体积。声压型传声器主要在封闭腔内用，等效体积对其特别重要
10、3.3 静压均衡传声器后腔通常装有均压管构成Hi力均衡通道，以使膜片树边静压相同。由于在自由场中卢波可进入传声器后腔，频率很低时传声器自由场灵敏度显著低于声压灵敏度。静压均衡能力以传声器的均ffi管和后腔构成的系统的时间常数表示，也可以用自由场灵敏度级降低3dB的低限频率表示囚3.4 传声器，足敏度与静压关系GB 11670 - 8 9 传声器后腔内空气的静l:Ii会略微影响传声器灵敏度。静压系数成作为协率的函数始出，其适用范用为90110kPa , 3. 5 传声器灵敏度与温度关系环境温度改变将影响传声器灵敏度，温度在一定范围内缓慢变化所产生的灵敏度改变是叮逆的.而温度冲击可能引起传声器关敏
11、度永久性改变。温度系数应作为频率的函数给出，其适用范围1525C。3. 6 传声器灵敏度与混度的关系湿)吏对传声器灵敏度影响很小。湿度系数的适用范围为，25%80%。3. 7 传声器电容传声器电容在传y主器作接收器的戴维南等效电路中是最主要元件。电容器与极化电压及膜片声负载有关，且应在传声器按规定的接地)弄蔽结构时测定。在传声器劲度控制的低频频率范国内，当膜片声负载为零，且极化电压为4玉条款规定值时，电容量为恒值。3. 8 绝缘电阻传声器的绝缘电IR.值应在温度为23(、相对湿度为65%静压90J 10kPa的环境中放宦24h后测段。3. 9 传声器动态范罔为满足较准需要，传声器应有足够大动态
12、范圆。动态范围上限受传声器畸变限制，f限受传声器固有噪卢限制。动态范围上限用传声器在劲度控制的低频频率范围内产生的总谐波畸变量为1%时的声压级表/J亏。动态范围F限用传声器固有噪声的等效声压级表示.它和所选择的频带有关，通常规定频带为22. .1 Hz-22. 1 kHz 3. 10 传声器灵敏度的稳定性传声器即使存放在实验室正常环境，其灵敏度也会随时间而产生一定变化。传声器稳定性系数应在极化电压为200.0V，频率为200Hzl kHz范围内某个频率上(最好取500Hz)测量。并Jtl将测得的灵敏度级修正豆标准环境条件下的值。4 实验室标准传声器规范4.1 理号对实验室标准传声器的型号作如下
13、规定:头两个字母C表示标准传声器，后面的数字(1或2)表示传声器标称尺寸类别，然后是字母(a或的为系列号归系列为24，12;b系列为23.77，12.7)，最后一个字llJ;(P或F)表示电卢特性。P为声压型，F为声场型。本标准规定实验室标准传声器采用声压型传声器，故表3中只给出声压型的电声规格，但其灵敏度和频率响应经校正后也可以在自由场和扩散场中使用户4.2 饥械结构坟尺、l传FE苦苦的机械结构和相应的尺寸及公差，分别见图1和表1。型号CB1aP 标称直径21.00 A 士0.0221.00 H 土0.02份C18.80 份D23.00 E 8 20 5 动态范围上限1%畸变130 145
14、6 电容200500 Hz 55士520士57 绝缘电阻直流100V 1018 1011 8 静压均衡时间常数0.05 0.05 静压系数在项目2的频率g 范围内O. 02+0. 02 0.025-十0.02510 温度系数在项目2的频率范围内O. 02+O. 02 O. 02-+- O. 02 11 湿度系数叮O.0 01 二0.000112 长期稳定性1 5-25(: 0.02 0.02 13 短期稳定性2 50Hl._ J kHz 二二O.0 5 三0.05注，1)指在规定频率范围内最高和最低灵敏度级差。2)除非有特殊目的，该时间常数不应大于1s，否则难以满足短期稳定性的要求。附加说明=本标准由全国声学标准化技术委员会提出。本标准由中国科学院声学研究所负责起草。单位dB(归B全1V /Pa) Hz mm kHz dB(阳B全20ia) pF Q s dB/kPa dB!K dB/只RHdB!a dB! (丛，1
