102B03 108A02美國PCB應(yīng)變傳感器

傳聲器的使用和維護：
1 Q: 我該如何正確使用我的傳聲器？
A: 使用這些敏感儀器時務(wù)必當(dāng)心，觀看此視頻學(xué)習(xí)如何保護和維護測量傳聲器。
什么時候我能移除傳聲器的柵格保護帽？
建議永遠不要移除柵格保護帽。它主要用于保護膜片。唯一可以移除的時候是有校準(zhǔn)資質(zhì)的實驗室來進行頻率響應(yīng)校準(zhǔn)的時候。
2 Q: 我如何清潔傳聲器？
   A: 如果傳聲器或者前置放大器的內(nèi)部連接區(qū)域有灰塵的話，可以用一個較小壓力的橡膠球來輕輕的吹干凈。在現(xiàn)場一般不要移除柵格保護帽。
3 Q: PCB?傳聲器/前置放大器系統(tǒng)里的黑色塑料保護帽是干嘛用的？
   A: 塑料保護帽是用于保護前置放大器的輸出接頭免遭灰塵或污染。它不是用于傳聲器的。僅將它用于前置放大器的電氣接頭上。不要將它們裝在傳聲器上，否則會產(chǎn)生一個真空環(huán)境以及在傳聲器膜片上產(chǎn)生一個壓力變化，這個壓力會拉伸膜片造成靈敏度的變化
4 Q: 什么會導(dǎo)致傳聲器靈敏度的變化漂移？
   A: 傳聲器靈敏度漂移出現(xiàn)主要由于：
?    由于暴露于高熱強磁環(huán)境噪聲背極板電荷損失；
?    膜片重量負載變化（灰塵）
?    膜片損壞（跌落或撞擊）
?    觸摸膜片
?    暴露于水、高濕度或化學(xué)物品中
     當(dāng)使用、維護和存儲得當(dāng)?shù)那闆r下，PCB?的傳聲器會提供很多年的可靠性能。
傳聲器參數(shù)說明：
1 Q: 一個傳聲器的最低可測聲壓級(SPL)是多少？
   A:  傳聲器和前置放大器的噪聲是兩者的噪聲組合。記住它的簡單辦法是類似于加速度傳感器和壓力傳感器的分辨率(寬帶)指標(biāo)。
        可測最小聲壓級會比傳聲器的本底噪聲稍微高一些。當(dāng)需要進行最小信號測量時需要考慮一些其它因素。你必須考慮前置放大器的本底電噪聲，連接電纜、供電電源、軟件、濾波器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及接地回路噪聲等。
        對于這個技術(shù)專題我們會將傳聲器和前置放大器作為一個系統(tǒng)來考慮。噪聲是兩者組合，前置放大器主要噪聲在低頻段，傳聲器是高頻段。

本底噪聲定義為1/3倍頻段內(nèi)dB，dBA。膜片尺寸越大靈敏度越高，噪聲越低。常規(guī)1/2英寸自由場傳聲器的本底噪聲一般在15到20dBA，較大的1英寸傳聲器本底在10到15dBA，1/4英寸本底在30到60dBA。線性Z計權(quán)dB值會更高。
我們最新的378A04本底噪聲是6.5dBA，下圖是378A04的一個實際測試值。

對于銷售來說更為重要的是需要知道本底噪聲依賴于頻率，噪聲一般是傳聲器和前置放大器有用頻率段下的那個區(qū)域，但是如果你看特定頻率或者1/3倍頻程，你會看到在本底噪聲曲線上的很小。1/3倍頻100Hz處A計權(quán)噪聲是-24dBA，是一個負值，低于人耳可聽閾值，在100Hz線性值是-5dB。
       同樣重要的是你需要了解你的測試環(huán)境來選擇合適的傳聲器，除非客戶有消聲室，否則它們的背景噪聲會比378A04的背景噪聲高很多，這個時候還不如使用更佳的378B02。如果是想測試最低的噪聲值，也需要其它所有設(shè)備都能達到此低噪聲功能，最新的預(yù)極化傳聲器378A04是最佳選擇。
2 Q: 130E22和130A23有什么區(qū)別？
   A: 兩者都是自由場SMB接頭陣列傳聲器。130A23使用了不同的設(shè)計達到更高的動態(tài)范圍，以及高達20kHz頻率范圍內(nèi)較為平坦的響應(yīng)。130E22在高頻處偏差大，性價比更高。
3 Q: 電容傳聲器的絕對相位和相對相位有何區(qū)別？
    A: 相位代表了施加信號（電信號或者機械信號）與施加信號的響應(yīng)之間的延遲，這個可以描述為絕對相位或者相對相位。絕對相位指的是傳聲器的固有延遲，和外界沒有任何關(guān)系，它指的是入射聲壓和輸出電響應(yīng)之間的延遲。相對相位指的是輸出電響應(yīng)和另一個傳聲器的響應(yīng)之間的延遲。任何相對響應(yīng)測量都必須建立在標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)之上。
4 Q:傳聲器工作在最大額定溫度是否安全？
    A:是的，可以使用。PCB的傳聲器在超出最大工作溫度段都會進行測試。更重要的是需要注意每個傳聲器都需要一個前置放大器，很多情況下前置放大器限制了傳聲器和前置放大器組合系統(tǒng)的溫度指標(biāo)。
5 Q:前置放大器的溫度系數(shù)會影響什么？只需要考慮傳聲器的參數(shù)還是也需要考慮前置放大器的溫度影響？
    A:前置放大器的溫度系數(shù)可以忽略不計。建議使用傳聲器和前置放大器系統(tǒng)指標(biāo)。
6 Q: 超過IEC 61094-4(工作級別傳聲器)標(biāo)準(zhǔn)所需的-10 °C 到 +50 °C之外的溫度范圍的溫度系數(shù)是線性的嗎？
    A: 是的，超過這個范圍也是線性的，在-40 °C 到150 °C之間都測量過。
7 Q: 什么會引起PCB 130E20陣列傳聲器和工作級別傳聲器378B02的測試結(jié)果差別？
    A: 工作級別傳聲器378B02在極端環(huán)境下比低成本的130系列傳聲器更為穩(wěn)定。溫度、濕度和氣壓會對130系列傳聲器帶來更大的靈敏度漂移。兩種傳聲器在穩(wěn)定后都需要在測試環(huán)境下進行校準(zhǔn)。測量數(shù)據(jù)的精度會受到傳聲器的外觀尺寸、擺放位置以及所在位置的反射影響。傳聲器自身存在于測量聲場中也會改變測量結(jié)果。如果這個發(fā)生了，改變一下傳聲器的位置進行另一次的測量。如果誤差僅存在于高頻處，這里要指出的是130E20在10kHz是± 2dB，而377B02到20kHz處都更為平坦。
8 Q: 為什么130E21,130E22和130A23陣列傳聲器與常規(guī)的1/4英寸378系列傳聲器有不同的直徑？
   A: 這些傳聲器被設(shè)計成不同直徑，主要是用于降低成本替換其它廠家的傳聲器，這個需要更換支架或改變設(shè)置。
9 Q: 聲壓級增高在輸出端會帶來正電壓還是負電壓輸出？
   A:  當(dāng)入射聲壓作用在預(yù)極化傳聲器上時，輸出電壓是正輸出。外極化傳聲器由于存儲了電荷所以輸出和預(yù)極化傳聲器有180度的相位差。所以外極化傳聲器的輸出是負電壓。
10 Q: 前置放大器是如何影響傳聲器的動態(tài)范圍的？
     A: 前置放大器會影響傳聲器和前置放大器組合的噪聲，因為它會引入電噪聲。一般情況下它會限制上限測量范圍（3%失真）這個依賴于傳聲器的指標(biāo)和前置放大器提供的電壓值大小。
11 Q: 為何PCB的傳聲器校準(zhǔn)證書上有2個靈敏度指標(biāo)？
     A: 這兩個靈敏度指標(biāo)描述的是同一個東西，第一個是開路靈敏度基準(zhǔn)值是1V/Pa,第二個是轉(zhuǎn)換結(jié)果為mV/Pa為單位。舉個例子377B02是-26 dB re.1V/Pa,等于50mV/Pa。
12 Q: 377B02傳聲器的工作溫度。
     A: 傳聲器的工作溫度為150℃。重要的是傳聲器都需要一個前置放大器配合使用，前置放大器有一定的限制條件。標(biāo)準(zhǔn)的1/2英寸前置放大器工作溫度范圍是60℃到80℃，但是PCB公司是第一家開發(fā)出高溫的前置放大器和377B02匹配使用時可以工作高達125℃。
13 Q: PCB?傳聲器和前置放大器系統(tǒng)具有靜壓系數(shù)指標(biāo)，靜壓范圍是多少？我可以在40000英尺高度使用傳聲器嗎？
     A: 靜壓范圍指的是在膜片上的正壓范圍。在40000英尺高度，環(huán)境壓力是21 kPa，這個壓力差大概是13.5dB，但是傳聲器僅在緯度變化比傳聲器通風(fēng)快的情況下會測到這個壓力。重要的是需要了解傳聲器會遇到的壓力變化率，PCB?建議不要超過0.5 psi/s（3.5kPa/s）。
14 Q: PCB?的用于1/4英寸傳聲器和1/2英寸前置放大器的079A02適配器影響傳聲器的性能嗎？
     A: 適配器不影響任何性能指標(biāo)，工作溫度高達120° C。
15 Q: 我可以使用PCB?傳聲器超出它的指標(biāo)定義頻率范圍嗎？
     A: 傳聲器一般指標(biāo)都是定義為整個頻帶±2 dB，你可以使用超出這個頻率范圍，但是你得到的數(shù)據(jù)將會不準(zhǔn)確，諸如±3 dB誤差。
16 Q: 傳聲器的最大聲壓級是什么？它是如何定義的？
     A: 當(dāng)傳聲器經(jīng)歷一個壓力變化時，前置放大器會輸出一個正比于聲音頻率和幅值的電壓波形。在很高幅值情況下系統(tǒng)的機械和電氣性能會變得非線性而導(dǎo)致波形失真。傳聲器可探測到的最大聲壓級通過固定百分比總諧波失真（THD）定義得出。動態(tài)范圍上限定義為輸出值達到3% THD的時候峰值聲壓級。實際的最大聲壓級可以通過傳聲器的實際靈敏度、前置放大器提供的峰值電壓、前置放大器的直流偏置電壓以及信號調(diào)理器的激勵電壓測量得出。為了最大化上限動態(tài)范圍，可以選擇低靈敏度傳聲器、高最大峰值電壓輸出以及利用具有足夠激勵電壓的信號調(diào)理器來得到。
17 Q: 傳聲器和前置放大器系統(tǒng)的最高溫度是多少？熱是怎么影響應(yīng)用的？
     A: 工作溫度上下限一般都列在廠家的指標(biāo)規(guī)格書上。PCB?公司的典型精密型預(yù)極化傳聲器可以確保工作達到120℃，外極化傳聲器可以達到150℃，工作溫度變化會導(dǎo)致靈敏度輕微變化。一個優(yōu)秀的制造廠家提供一個溫度系數(shù)（一般-0.007dB/ ℃），前置放大器的工作溫度通常是限制因素。典型的前置放大器工作溫度溫度上限是60℃到80℃。高溫型前置放大器通過特殊設(shè)計可以達到120℃，探管型傳聲器可以通過探管末端進行測量，測量溫度高達800℃，探管可以讓聲音信號通過，并將傳聲器和前置放大器隔離熱源。
18 Q: 置放大器會改變傳聲器的靈敏度嗎？
     A: 會的，但是改變?nèi)Q于傳聲器和前置放大器兩者。所有制造廠家都提供單位為dB的增益（負值表示衰減）指標(biāo)。衰減表示需要將傳聲器靈敏度減去這個值,然后得到系統(tǒng)靈敏度。舉例說明：一個傳聲器諸如377B02靈敏度為50mV/Pa或者-26.02dB(re 1V/Pa)，當(dāng)與426E01這樣的前放一起使用時，426E01的增益為-0.05dB，這樣系統(tǒng)靈敏度就是-26.07dB或者是49.71mV/Pa了。這個例子來說，靈敏度只改變了-0.6%，市場上的一些前置放大器的增益可以達到-0.3dB，這會導(dǎo)致靈敏度下跌超過3%?？紤]前置放大器增益的最佳辦法還是將傳聲器和前置放大器一起進行校準(zhǔn)。PCB既提供單純的傳聲器也提供傳聲器和前置放大器組合系統(tǒng)。
19 Q: 如果我使用377B02和426E01電纜最長可以到多少？
     A: 為了正確的回答這個問題，需要一些其它信息。電纜長度取決于一系列的因素:電纜的電容、傳聲器的靈敏度、最大聲壓級、測量頻率和提供的恒流電流大小，這些都會對所用的電纜長度有影響。預(yù)極化或者ICP?型傳聲器的優(yōu)點之一就是可以使用同軸電纜，同軸電纜價格低而且長距離損失小。舉例說明：一個50mV/Pa的傳聲器，用100英尺的電纜測試140dB的信號，最高測量頻率可以達到9.7kHz。將恒流源電流提高到4mA,高頻就可以達到25kHz了。最大聲壓級具有非常明顯的影響。減小聲壓級到120dB，利用2mA ICP?電源供電，大約500英尺電纜可以測量高達19kHz。
20 Q: PCB傳聲器可以測量到的最小聲壓級是多少？
     A: 傳聲器系統(tǒng)的本底噪聲不僅僅取決于系統(tǒng)組成，還取決于最終用戶希望測量的頻率范圍。傳聲器的本底噪聲定義為dBA（人耳如何感知的噪聲值）和非計權(quán)線性輸出dB值（一般稱為線性或者Z計權(quán)）。當(dāng)前置放大器加到傳聲器上時，另外的噪聲也會引入進來。在低頻噪聲主要來自前置放大器而在高頻主要來自傳聲器。所以要綜合的看所有的噪聲源。
       對于本底噪聲或者可以測量的最小聲壓級，你需要了解傳聲器的本底熱噪聲以及電子噪聲（前置放大器+信號調(diào)理器+數(shù)采）。熱噪聲指標(biāo)提供了一個傳聲器可以測量的最小聲壓級。每個傳聲器都有它自己的噪聲特征，傳聲器的直徑尺寸對于頻率和可測的噪聲有非常明顯的影響。由于其尺寸和設(shè)計因素，傳聲器的噪聲主要影響高頻段，而前置放大器的電噪聲主要影響低頻段。下圖是一個1/2英寸傳聲器和前置放大器的不同頻率段噪聲分布。

總噪聲級是頻率曲線下的所有面積。不同頻率，諸如在FFT或者1/3倍頻程具有較小噪聲值。下圖是PCB?最新的獨一無二的低噪聲預(yù)極化1/2英寸傳聲器378A04的噪聲曲線。最小噪聲指標(biāo)是小于6.5dBA,典型5.5dBA。青色柱狀圖顯示的是A計權(quán)頻譜結(jié)果。

即使指標(biāo)里是小于6.5dBA，青色柱狀圖里的結(jié)果沒有超過-5dBA的。這是因為1/3倍頻程顯示出具有較小的帶寬，因此曲線下面的區(qū)域較小噪聲值更低。
       紅色柱狀圖是線性無計權(quán)dB值。這些比較高，因為A計權(quán)表示人耳感知的有衰減信號。人耳在1kHz到5kHz頻段最靈敏，在這之上和之下都會衰減信號，這就是為什么在特定區(qū)域紅色值較高的原因。
       選擇合適的傳聲器需要被測聲壓級都在傳聲器的動態(tài)范圍之內(nèi)。動態(tài)范圍的定義是下限為本底噪聲，上限為諧波失真范圍。一般來說，傳聲器直徑越小，可測的聲壓級越高。推薦大直徑傳聲器用于低幅值聲壓測量，因為本底噪聲低。