传感器灵敏度测量.docVIP

换能器灵敏度测量 一、名词术语 自由场：均匀且各项同性的介质中，边界的影响可以不计时的声场。 远场：自由场中，离声源较远处瞬时声压与瞬时质点振动速度同相的声场。在远场中的声波离开声源时呈球面发散波，即声源在某点产生的声压与该点至声源声中心的距离成反比。 （有效）声中心：在发射器上或附近的一个点，在远处观测时，好像声波是从这个点发出的球面发散声波，对于互易换能器，用作接收器与用作发射器时的声中心是一致的。 几何声中心：换能器结构或辐射表面的几何对称中心，如球型换能器的球心。低频时，声中心和几何中心是一致的。 参考声中心：换能器上某个指定点，用做描述换能器特性时的坐标原点。该点是任选的，一般为换能器的几何中心。 接收换能器开路输出电压：接收换能器的输出端没有电流流出时，在该点呈现的瞬时电压，单位为V。 可逆换能器：换能损失与传输方向无关的换能器。它既能用作发射器又能用做接收器。 互易换能器：线性、无源、可逆并满足互易原理的换能器。 换能器对的电转移阻抗：对于由发射器F和接收器J组成的换能器对，在某一频率下的电转移阻抗为，当换能器置于声场中，其主轴相对指向并位于一直线上时，接收换能器开路电压与输入发射器的电流的复数比，单位为，以数学形式表示为 其模和幅角分别为 ， 式中为接收换能器开路电压的有效值，单位为V，为输入发射器电流的有效值，单位为A，为接收换能器电压的相位单位为rad，为输入发射器电流的相位，单位为rad。 电转移阻抗与换能器对所处的声场、电负载、环境等条件有关时，应同时指出这些条件。换能器对处于自由场远场条件时，其转移阻抗模与换能器对声中心间的距离d成反比，即 =常数 自由场（电压）灵敏度：接收换能器输出端的开路电压u与在自由声场中引入接收换能器前存在于其声中心位置处的瞬时声压的复数比值。单位为V/Pa，以数学形式表示为 其量值与相位分别为 ， 自由场（电压）灵敏度是对平面行波而言的，其相对于平面波传播的指定方向一般为灵敏度最大的方向，声中心一般为参考声中心，它们均应在接收器上明确标出，其输出端和频率在给出灵敏度时也应指明。 自由场灵敏度的复数值和量值采用同一符号，若不加说明一般指量值。以上两式中的自由场声压的瞬时值和有效值也用同一符号，U和 分别为接收器输出端的开路电压u的有效值和相位，为瞬时声压的相位。 自由场（电压）灵敏度（级）：自由场灵敏度的量值与灵敏度的基准值之比以10为底的对数乘以20，单位为dB，以数学形式表示为 其中自由场灵敏度的基准值为1V/μPa。 发送电流响应：发射器在某频率下的发送电流响应是在指定方向上离其声中心某参考距离处的瞬时声压和该参考距离的乘积与输入到其电端的电流i的复数比值，参考距离为1m。单位为Pa·m/A，以数学形式表示为 其量值与相位分别为 ， 发射器的指定方向一般为主轴方向，声中心一般为参考声中心，它们均应在发射器上明确标出，其输入端（可任选）和频率在给出发送电流响应时也应指明。 发送电流响应的复数值和量值采用同一符号，若不加以说明，一般指其量值。以上两式中声压的瞬时值和有效值也用同一符号，I和分别为输入发射器输入端电流i的有效值和相位，为瞬时声压的相位。 发送电流响应（级）：发送电流响应的量值与其基准值之比以10为底的对数乘以20.单位为dB，以数学形式表示为 发送电流响应的基准值为1μPa·m/A。 发送电压响应：发射器在某频率下的发送电压响应是在某指定方向上离其声中心某参考距离处的瞬时声压和该参考距离的乘积与输入到其电端的电压u的复数比值，参考距离为1m，单位为Pa·m/A。以数学形式表示为 其量值与相位分别为 ， 发射器的指定方向一般为主轴方向，声中心一般为参考声中心，它们均应在发射器上明确标出，其输入端（可任选）和频率在给出发送电压响应时也应指明。 发送电压响应的复数值和量值采用同一符号，若不加以说明，一般指其量值。以上两式中声压的瞬时值和有效值也用同一符号，U和分别为输入发射器输入端电压u的有效值和相位，为瞬时声压的相位。 发送电压响应（级）：发送电压响应的量值与其基准值之比以10为底的对数乘以20，单位为dB。以数学形式表示为 发送电压响应的基准值为1μPa·m/A。 二、比较法 1.实验原理 水听器的比较法校准的测量程序时很简单的，如果实施恰当，所的测量结果是可靠而又精确的。此法是将一个未知灵敏度的水听器即待校水听器和一个已校好的参考水听器即标准水听器，先后放入声场中，让它们接收同样的自由场声压，然后比较这两个水听器的开路输出电压。此法又被称作置换法或替代法，因为此法中要用待校水听器去替换标准水听器，而其测量条件不作任何改变。根据自由场电压灵敏度的定义，要求替换前后两个水听器的等效声中心应重合在声场的同一点上。若该点的自由场声压记作，则有： 式中