專利名稱：一種測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)傳聲器前腔體積的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聲學(xué)計(jì)量測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及測(cè)量實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的前腔體積，其
中包括傳聲器膜片振動(dòng)產(chǎn)生的等效體積的裝置及其使用方法。
背景技術(shù)：
在聲學(xué)計(jì)量測(cè)試領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)傳聲器用于復(fù)現(xiàn)和傳遞空氣中聲壓的量值。目 前國(guó)際通用的方法是用耦合腔互易法來(lái)測(cè)量實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的聲壓靈敏度。在聲壓靈敏 度的計(jì)算公式中需要對(duì)傳聲器的前腔深度、前腔體積(包括傳聲器膜片振動(dòng)產(chǎn)生的等效體 積)等參數(shù)在標(biāo)稱值的基礎(chǔ)上進(jìn)行修正。因此，傳聲器的前腔體積的測(cè)量是傳聲器聲壓靈 敏度準(zhǔn)確與否的重要影響因素之一。 由于標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的前腔中存在內(nèi)螺紋，且傳聲器的膜片為精密元件，不能采用接 觸法測(cè)量，因此其前腔體積無(wú)法直接測(cè)量，因此需要通過(guò)聲學(xué)方法獲得。
現(xiàn)有技術(shù)中，專利號(hào)為200710075644. 7且發(fā)明名稱為數(shù)字傳聲器參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)， 采用的是基于數(shù)字信號(hào)的音頻信號(hào)采集與分析系統(tǒng)，但不涉及傳聲器前腔體積的測(cè)量。
在現(xiàn)有技術(shù)中，丹麥B&K等采用兩只無(wú)源耦合腔進(jìn)行測(cè)量，利用耦合腔互易法測(cè) 量實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的聲壓靈敏度，也就是通過(guò)不斷改變傳聲器的前腔體積，使得長(zhǎng)短兩 只耦合腔計(jì)算得出的傳聲器靈敏度相同，此時(shí)的體積值為該傳聲器的前腔體積值。此方法 的缺點(diǎn)在于(l)需要不斷改變傳聲器的前腔體積的名義值，反復(fù)計(jì)算，工作量大；(2)耦合 腔互易校準(zhǔn)本身耗時(shí)較長(zhǎng)，若利用兩只耦合腔，本身就增加了聲壓靈敏度校準(zhǔn)時(shí)間，以1英 寸實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)傳聲器為例，20Hz-10kHz，頻率點(diǎn)選取1/3倍頻程頻率點(diǎn)，則1只耦合腔對(duì)應(yīng) 的互易校準(zhǔn)耗時(shí)約1. 5小時(shí)?，F(xiàn)有技術(shù)中另一種測(cè)量方法是利用傳聲器作為聲源置于無(wú)源 耦合腔的一端，另一端則為具有一系列體積空腔的擴(kuò)展環(huán)，同時(shí)在無(wú)源耦合腔側(cè)面增加一 只小尺寸的測(cè)量傳聲器，而傳聲器作為聲源其發(fā)射聲壓級(jí)較低，這樣就導(dǎo)致測(cè)量過(guò)程的信 噪比較低，另外，也存在側(cè)面施加的測(cè)量傳聲器可能影響耦合腔內(nèi)的平面波聲場(chǎng)分布的問(wèn) 題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種利用有源耦合腔和 鵬頭技術(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)傳聲器前腔體積，包括傳聲器膜片振動(dòng)產(chǎn)生的等效體積的裝置及 其使用方法。 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 —種測(cè)量實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)傳聲器前腔體積的裝置，包括支座、測(cè)量傳聲器、前置放大 器、一組啞頭、有源耦合腔、信號(hào)源和測(cè)量?jī)x器。所述標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的前腔體積包括傳聲器膜 片振動(dòng)產(chǎn)生的等效體積。 所述支座開有通孔，通孔的軸線與水平面垂直，所述通孔的底端留有鍵槽。所述支 座通孔上端設(shè)有鎖緊螺釘，用于將所述測(cè)量傳聲器和前置放大器固定在所述支座上。另外，
4所述支座上還固定有鎖緊裝置，鎖緊裝置優(yōu)選彈簧鎖緊裝置，用于扣壓鵬頭，以保證鵬頭與 耦合腔之間具有一定的壓力以保持耦合腔內(nèi)的氣密性。 所述測(cè)量傳聲器和前置放大器的軸線位于同一條直線上且與水平面垂直，且從上
到下依次固定在所述支座的通孔內(nèi)，測(cè)量傳聲器的下端面與前置放大器的上端面相接觸，
兩者通過(guò)螺紋連接；所述前置放大器通過(guò)信號(hào)輸出電纜與所述測(cè)量?jī)x器連接，所述信號(hào)輸 出電纜設(shè)置在所述支座通孔底端的鍵槽內(nèi)。測(cè)量?jī)x器為聲壓級(jí)測(cè)量?jī)x器或者高精度電壓 表。 所述有源耦合腔包括耦合腔和振動(dòng)腔，所述耦合腔為圓柱體，中間開有圓柱形的 腔體，其軸線與水平面垂直；所述耦合腔下部套在所述測(cè)量傳聲器上，所述測(cè)量傳聲器上端 部分直接與所述耦合腔的外圓柱表面接觸，之間的空腔為所述測(cè)量傳聲器前腔。所述信號(hào) 源與所述有源耦合腔相連接。因?yàn)槟壳皩?shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)傳聲器主要為1英寸標(biāo)準(zhǔn)傳聲器和1/2 英寸標(biāo)準(zhǔn)傳聲器，所以所述有源耦合腔優(yōu)選采用1/2英寸的有源耦合腔，輸入信號(hào)為正弦 信號(hào)，頻率不高于16kHz，電壓不高于25V，耦合腔的直徑為9. 3mm。在測(cè)量1英寸標(biāo)準(zhǔn)傳聲 器的前腔體積時(shí)需加轉(zhuǎn)接環(huán)，轉(zhuǎn)接環(huán)對(duì)耦合腔內(nèi)的體積有影響，但是對(duì)最終測(cè)量結(jié)果沒(méi)有 影響。 所述啞頭的軸線與所述測(cè)量傳聲器的軸線位于同一條直線上，啞頭上端帶有啞頭 手柄，下端放置在所述有源耦合腔的耦合腔上端，鵬頭部分直接與所述耦合腔的外圓柱表 面接觸，之間的空腔為鵬頭空腔。所述支座上的鎖緊裝置就是扣壓在鵬頭手柄上端的。另 外，所述鵬頭空腔的直徑需要與標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的膜片直徑相同。 在所述有源耦合腔的內(nèi)壁裝有上密封圈和下密封圈，所述上密封圈位于耦合腔的 上方，與鵬頭外側(cè)壁接觸，所述下密封圈位于耦合腔的下方，與測(cè)量傳聲器的外側(cè)壁接觸。 所述上密封圈和下密封圈都是為了保證耦合腔內(nèi)的氣密性的。 所述裝置的工作原理是，利用有源耦合腔和啞頭技術(shù)，在維持聲源聲壓不變的條 件下，利用不同空腔體積的鵬頭，擴(kuò)展有源耦合腔的體積，所述測(cè)量傳聲器測(cè)量不同的腔體 積下對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)，然后用待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器取代鵬頭，測(cè)量耦合腔內(nèi)的聲壓，最后采用數(shù)據(jù) 擬合的方法，根據(jù)已知的有源耦合腔體積和各鵬頭的空腔體積，計(jì)算出待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的 前腔體積，包括傳聲器因膜片振動(dòng)產(chǎn)生的等效體積。因?yàn)樵诼曉春愣ú蛔兊臈l件下，有源耦 合腔體內(nèi)的聲壓與耦合腔體積(包括有源耦合腔的腔體積、傳聲器的前腔體積和等效體積 之和、鵬頭空腔的腔體積)呈現(xiàn)線性關(guān)系，也就是說(shuō)，耦合腔體積越大，腔體內(nèi)聲壓級(jí)越小， 所以可以利用該線性關(guān)系求出待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的前腔體積和等效體積之和。
本發(fā)明另一個(gè)技術(shù)方案為裝置的使用方法，其包括以下步驟 (1)將測(cè)量傳聲器和前置放大器固定在支座的通孔內(nèi)，使兩者的軸線位于同一條 直線上且與水平面垂直； (2)將有源耦合腔的下部套在測(cè)量傳聲器上，使測(cè)量傳聲器的外側(cè)壁與有源耦合 腔內(nèi)側(cè)壁接觸，通過(guò)下密封圈保證氣密性； (3)將測(cè)量?jī)x器與前置放大器之間的信號(hào)輸出電纜接好； (4)選擇至少5個(gè)不同空腔體積的鵬頭，使鵬頭的空腔體積覆蓋待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器 的前腔體積可能變化的范圍。因?yàn)槟壳皩?shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)傳聲器主要為l英寸標(biāo)準(zhǔn)傳聲器和1/2 英寸標(biāo)準(zhǔn)傳聲器，所以鵬頭是根據(jù)此兩種標(biāo)準(zhǔn)傳聲器來(lái)選擇的，也就是說(shuō)，針對(duì)1英寸標(biāo)準(zhǔn)
5傳聲器，選擇1英寸的啞頭，其空腔直徑為18. 6mm，深度可為0mm， 1. 8mm， 2. OOmm， 2. 20mm， 2. 40mm，2. 6mm， 2. 8mm， 3. Omm ;針對(duì)1/2英寸標(biāo)準(zhǔn)傳聲器，選擇1/2英寸的啞頭，其空腔直徑 為9. 3mm，深度可為Omm，O. 3mm，0. 4mm，0. 5mm，0. 6mm，0. 7mm，0. 8mm。當(dāng)然，其它種類傳聲器 也能適用，但是傳聲器前端要添加一些轉(zhuǎn)接器件。轉(zhuǎn)接器件對(duì)耦合腔內(nèi)的體積有影響，但是 對(duì)最終測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響。 (5)將步驟(4)中選出的一個(gè)啞頭放置在有源耦合腔的上端，使啞頭的軸線與測(cè) 量傳聲器的軸線位于同一條直線上，使鵬頭的外側(cè)壁與有源耦合腔內(nèi)側(cè)壁接觸，通過(guò)上密 封圈保證氣密性；將支座上的鎖緊裝置扣押在鵬頭手柄上，進(jìn)一步保證鵬頭與有源耦合腔 的氣密性；接通有源耦合腔電源，記錄啞頭的空腔體積和測(cè)量傳聲器的聲壓級(jí)讀數(shù)；
(6)依次將啞頭更換為步驟(4)中選出的其他啞頭，重復(fù)步驟(5)，得出步驟(4) 中選出的所有的鵬頭對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)，用數(shù)據(jù)擬合方法得出鵬頭空腔體積與聲壓級(jí)的線性關(guān) 系；以聲壓級(jí)為橫坐標(biāo)，以啞頭空腔體積為縱坐標(biāo)，通過(guò)啞頭空腔體積的系列值和相應(yīng)測(cè)得 的聲壓級(jí)的系列值擬合出一條直線； (7)用待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器取代啞頭，記錄待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)；用步驟測(cè) 得的待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)在所述擬合直線上求得待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的前腔體積。
(8)利用步驟(6)中得出的線性關(guān)系和步驟(7)中測(cè)得的聲壓級(jí)得出待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳 聲器的前腔體積。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(l)采用有源耦合腔增加了信噪比；(2) 減小了工作量；(3)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器前腔體積的準(zhǔn)確測(cè)量提高了聲壓靈敏度的校準(zhǔn)精度，為 空氣聲聲壓量值的復(fù)現(xiàn)和準(zhǔn)確傳遞提供技術(shù)保障。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述 圖1為本發(fā)明測(cè)量實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)傳聲器前腔體積的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明中鵬頭空腔體積與測(cè)量傳聲器輸出電壓的關(guān)系示意圖
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的測(cè)量實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)傳聲器前腔體積的裝置如圖1所示，鵬頭手柄1，鵬頭2， 有源耦合腔3，有源耦合腔的耦合腔4，有源耦合腔的振動(dòng)腔5，音頻信號(hào)源6，測(cè)量傳聲器7， 前置放大器8，支座9，聲壓級(jí)測(cè)量?jī)x器10，上密封圈11，下密封圈12，啞頭空腔13和測(cè)量傳 聲器前腔14。 本發(fā)明包括支座9、測(cè)量傳聲器7、前置放大器8、一組啞頭2、有源耦合腔3、音頻信 號(hào)源6和聲壓級(jí)測(cè)量?jī)x器10。所述標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的前腔體積包括傳聲器膜片振動(dòng)產(chǎn)生的等效 體積。 所述支座9開有通孔，通孔的軸線與水平面垂直，所述通孔的底端留有鍵槽。所述 支座9通孔上端設(shè)有鎖緊螺釘，用于將所述測(cè)量傳聲器7和前置放大器8固定在所述支座 9上。另外，所述支座9上還固定有彈簧鎖緊裝置，用于扣壓鵬頭2，以保證鵬頭2與耦合腔 4之間具有一定的壓力以保持耦合腔4內(nèi)的氣密性。 所述測(cè)量傳聲器7和前置放大器8的軸線位于同一條直線上且與水平面垂直，且
6從上到下依次固定在所述支座9的通孔內(nèi)，測(cè)量傳聲器7的下端面與前置放大器8的上端 面相接觸，兩者通過(guò)螺紋連接；所述前置放大器8通過(guò)信號(hào)輸出電纜與所述聲壓級(jí)測(cè)量?jī)x 器10連接，所述信號(hào)輸出電纜設(shè)置在所述支座通孔底端的鍵槽內(nèi)。 所述有源耦合腔3包括耦合腔4和振動(dòng)腔5，所述耦合腔4為圓柱體，中間開有圓 柱形的腔體，其軸線與水平面垂直；所述耦合腔4下部套在所述測(cè)量傳聲器7上，所述測(cè)量 傳聲器7上端部分直接與所述耦合腔4的外圓柱表面接觸，之間的空腔為所述測(cè)量傳聲器 7的前腔14。所述音頻信號(hào)源6與所述有源耦合腔3相連接。因?yàn)槟壳皩?shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)傳聲器 主要為1英寸標(biāo)準(zhǔn)傳聲器和1/2英寸標(biāo)準(zhǔn)傳聲器，所以所述有源耦合腔優(yōu)選采用1/2英寸 的有源耦合腔，輸入信號(hào)為正弦信號(hào)，頻率不高于2kHz，電壓不高于25V，耦合腔的直徑為 9. 3mm。在測(cè)量1英寸標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的前腔體積時(shí)需加轉(zhuǎn)接環(huán)，轉(zhuǎn)接環(huán)對(duì)耦合腔內(nèi)的體積有影 響，但是對(duì)最終測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響。 所述啞頭2的軸線與所述測(cè)量傳聲器7的軸線位于同一條直線上，啞頭2上端帶 有鵬頭手柄1，下端放置在所述有源耦合腔3的耦合腔4的上端，部分直接與所述耦合腔4 的外圓柱表面接觸，之間的空腔為鵬頭空腔13。所述支座9上的彈簧鎖緊裝置就是扣壓在 鵬頭手柄1上端的。另外，所述鵬頭空腔13的直徑需要與標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的膜片直徑相同。
在所述有源耦合腔3的內(nèi)壁裝有上密封圈11和下密封圈12，所述上密封圈11位 于耦合腔4的上方，與啞頭2外側(cè)壁接觸，所述下密封圈12位于耦合腔4的下方，與測(cè)量傳 聲器7的外側(cè)壁接觸。所述上密封圈11和下密封圈12都是為了保證耦合腔4內(nèi)的氣密性 的。 該裝置的使用方法包括以下步驟 (1)將測(cè)量傳聲器7和前置放大器8固定在支座9的通孔內(nèi)，使兩者的軸線位于同 一條直線上且與水平面垂直； (2)將有源耦合腔3的下部套在測(cè)量傳聲器7上，使測(cè)量傳聲器7的外側(cè)壁與有源 耦合腔3內(nèi)側(cè)壁接觸，通過(guò)下密封圈12保證氣密性； (3)將聲壓級(jí)測(cè)量?jī)x器10與前置放大器8之間的信號(hào)輸出電纜接好；
(4)選擇至少5個(gè)不同空腔體積的鵬頭2，使鵬頭2的空腔體積覆蓋待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳 聲器的前腔體積可能變化的范圍。因?yàn)槟壳皩?shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)傳聲器主要為l英寸標(biāo)準(zhǔn)傳聲器 和1/2英寸標(biāo)準(zhǔn)傳聲器，所以鵬頭2是根據(jù)此兩種標(biāo)準(zhǔn)傳聲器來(lái)選擇的，也就是說(shuō)，針對(duì)1 英寸標(biāo)準(zhǔn)傳聲器，選擇1英寸的啞頭，其空腔直徑為18. 6mm，深度可為0mm， 1. 8mm， 2. OOmm， 2. 20mm，2. 40mm， 2. 6mm， 2. 8mm， 3. Omm ;針對(duì)1/2英寸標(biāo)準(zhǔn)傳聲器，選擇1/2英寸的啞頭，其空 腔直徑為9. 3mm，深度可為Omm，O. 3mm，0. 4mm，0. 5mm，0. 6mm，0. 7mm，0. 8mm。當(dāng)然，其它種類 傳聲器也能適用，但是傳聲器前端要添加一些轉(zhuǎn)接器件。轉(zhuǎn)接器件對(duì)耦合腔內(nèi)的體積有影 響，但是對(duì)最終測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響。 (5)將步驟(4)中選出的一個(gè)啞頭2放置在有源耦合腔3的上端，使啞頭2的軸線 與測(cè)量傳聲器7的軸線位于同一條直線上，使鵬頭2的外側(cè)壁與有源耦合腔3內(nèi)側(cè)壁接觸， 通過(guò)上密封圈11保證氣密性；將支座9上的鎖緊裝置扣押在啞頭手柄1上，進(jìn)一步保證啞 頭2與有源耦合腔3的氣密性；接通有源耦合腔3的電源，記錄啞頭2的空腔體積和測(cè)量傳 聲器7的聲壓級(jí)讀數(shù)； (6)依次將啞頭2更換為步驟(4)中選出的其他啞頭，重復(fù)步驟(5)，得出步驟(4)中選出的所有的鵬頭對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)，用數(shù)據(jù)擬合方法得出鵬頭空腔體積與聲壓級(jí)的線性關(guān) 系；以聲壓級(jí)為橫坐標(biāo)，以啞頭空腔體積為縱坐標(biāo)，通過(guò)啞頭空腔體積的系列值和相應(yīng)測(cè)得 的聲壓級(jí)的系列值擬合出一條直線； (7)用待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器取代啞頭，記錄待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)；用步驟測(cè) 得的待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)在所述擬合直線上求得到測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的前腔體積。
(8)利用步驟(6)中得出的線性關(guān)系和步驟(7)中測(cè)得的聲壓級(jí)得到待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳 聲器的前腔體積。 圖2為本發(fā)明中鵬頭空腔體積與測(cè)量傳聲器輸出電壓的關(guān)系示意圖
以1英寸實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)傳聲器為例，使用的系列啞頭深度依次為1. 80mm， 1. 90mm， 2. 02mm，2. llmm，2. 28mm， 2. 54mm， 3. OOmm，啞頭空腔直徑均為18. 60mm，可計(jì)算出各啞頭的空 腔體積，使用上述裝置，測(cè)量傳聲器的輸出電壓分別為448. 3，445. 4，416. 5，442. 2，439. 1， 433. 4， 417. 8， 427. 5， 418. 9， 413. 6mV (此處前置放大器的輸出電壓經(jīng)過(guò)30dB增益)，即可擬 合出上圖的直線，裝入待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓輸出為430. 4mV，根據(jù)擬合的直線方程 或者直接查找圖中對(duì)應(yīng)坐標(biāo)，便可求出傳聲器的前腔體積和等效體積之和為658. lmm 可 通過(guò)多次測(cè)量取平均值減小測(cè)量誤差。 上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的一種實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本 發(fā)明公開了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本 發(fā)明上述具體實(shí)施方式
所描述的方法，因此前面描述的方式只是優(yōu)選地，而并不具有限制 性的意義。
權(quán)利要求
一種測(cè)量實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)傳聲器前腔體積的裝置，其特征在于所述裝置包括支座、測(cè)量傳聲器、前置放大器、一組啞頭、有源耦合腔、信號(hào)源和測(cè)量?jī)x器，所述標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的前腔體積包括傳聲器膜片振動(dòng)產(chǎn)生的等效體積；所述支座開有通孔，通孔的軸線與水平面垂直，所述通孔的底端留有鍵槽，所述支座上固定有鎖緊裝置；所述測(cè)量傳聲器和前置放大器的軸線位于同一條直線上且與水平面垂直，且從上到下依次固定在所述支座的通孔內(nèi)，所述測(cè)量傳聲器的下端面與前置放大器的上端面相接觸，所述前置放大器通過(guò)信號(hào)輸出電纜與所述測(cè)量?jī)x器連接，所述信號(hào)輸出電纜設(shè)置在所述通孔底端的鍵槽內(nèi)；所述有源耦合腔包括耦合腔和振動(dòng)腔，所述耦合腔為圓柱體，中間開有圓柱形的腔體，其軸線與水平面垂直；所述耦合腔下部套在所述測(cè)量傳聲器上，所述測(cè)量傳聲器上端部分直接與所述耦合腔的外圓柱表面接觸，所述測(cè)量傳聲器與耦合腔之間的空腔為所述測(cè)量傳聲器前腔；所述單個(gè)啞頭的軸線與所述測(cè)量傳聲器的軸線位于同一條直線上，啞頭上端帶有啞頭手柄，下端放置在所述有源耦合腔的耦合腔上端，所述啞頭部分直接與所述耦合腔的外圓柱表面接觸，之間的空腔為啞頭空腔，所述支座上的鎖緊裝置扣壓在啞頭手柄上端；在所述有源耦合腔的內(nèi)壁裝有上密封圈和下密封圈，所述上密封圈位于所述耦合腔的上方，與啞頭外側(cè)壁接觸，所述下密封圈位于耦合腔的下方，與測(cè)量傳聲器的外側(cè)壁接觸；所述上密封圈和下密封圈均采用橡膠密封圈；所述信號(hào)源與所述有源耦合腔相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述測(cè)量?jī)x器為聲壓級(jí)測(cè)量?jī)x器或者高 精度電壓表。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述鵬頭空腔的直徑與標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的膜 片直徑相同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述支座通孔上端設(shè)有鎖緊螺釘，用于將 所述測(cè)量傳聲器和前置放大器固定在所述支座上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述支座上的鎖緊裝置為彈簧鎖緊裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述有源耦合腔采用1/2英寸的有源耦合腔，輸入信號(hào)為正弦信號(hào)，采用的頻率為200Hz-2kHz，電壓不高于25V，耦合腔的直徑為 9. 3mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述裝置的使用方法，其特征在于所述使用方法包括以 下步驟(1) 將所述測(cè)量傳聲器和所述前置放大器從上到下依次固定在所述支座的通孔內(nèi)，使 兩者的軸線位于同一條直線上且與水平面垂直；(2) 將所述有源耦合腔的下部套在測(cè)量傳聲器上，使測(cè)量傳聲器的外側(cè)壁與有源耦合 腔內(nèi)側(cè)壁接觸，通過(guò)下密封圈保證氣密性；(3) 將測(cè)量?jī)x器與前置放大器之間的信號(hào)輸出電纜接好；(4) 選擇具有不同空腔體積的一組啞頭，使該組啞頭的空腔體積范圍覆蓋待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳 聲器的前腔體積變化的范圍；(5) 任意從步驟(4)中選出的一個(gè)啞頭放置在有源耦合腔的上端，使啞頭的軸線與測(cè) 量傳聲器的軸線位于同一條直線上，使鵬頭的外側(cè)壁與有源耦合腔內(nèi)側(cè)壁接觸，通過(guò)上密 封圈保證氣密性；將支座上的鎖緊裝置扣押在鵬頭手柄上，進(jìn)一步保證鵬頭與有源耦合腔 的氣密性；接通有源耦合腔電源，記錄啞頭的空腔體積和測(cè)量傳聲器的聲壓級(jí)讀數(shù)或所測(cè) 的交流電壓有效值；(6) 依次將不同空腔體積的一組啞頭重復(fù)步驟(5)，得出步驟(4)中選出的所有的啞頭 對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)，后用數(shù)據(jù)擬合方法得出鵬頭空腔體積與聲壓級(jí)的線性關(guān)系；(7) 用待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器取代啞頭，完成步驟(5)，記錄待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)；(8) 利用步驟(6)中得出的線性關(guān)系和步驟(7)中測(cè)得的聲壓級(jí)得到待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器 的前腔體積。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用方法，其特征在于步驟(4)中，選擇至少5個(gè)不同空腔體積的啞頭，且選擇的啞頭空腔的直徑大小和深度 范圍為空腔直徑為18. 6mm，深度范圍為0-3mm ;空腔直徑為9. 3mm，深度范圍為0-0. 8mm ; 步驟(6)中的數(shù)據(jù)擬合方法為以聲壓級(jí)為橫坐標(biāo)，以啞頭空腔體積為縱坐標(biāo)，通過(guò)啞頭空腔體積的系列值和相應(yīng)測(cè) 得的聲壓級(jí)的系列值擬合出一條直線；步驟(8)中，用步驟(7)中測(cè)得的待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)在所述步驟(6)中得 到的擬合直線上得到待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的前腔體積。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)傳聲器前腔體積，包括傳聲器膜片振動(dòng)產(chǎn)生的等效體積的裝置及其方法，屬于聲學(xué)計(jì)量測(cè)試領(lǐng)域。此裝置包括支座、測(cè)量傳聲器、前置放大器、一組啞頭、有源耦合腔、信號(hào)源和測(cè)量?jī)x器。其使用方法為，采用有源耦合腔作為聲源，在維持聲源聲壓級(jí)不變的條件下，利用具有不同空腔體積的啞頭擴(kuò)展有源耦合腔的腔體積，用測(cè)量傳聲器測(cè)量不同的耦合腔體積下對(duì)應(yīng)的聲壓級(jí)，然后用待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器取代啞頭，測(cè)量耦合腔內(nèi)的聲壓，最后采用數(shù)據(jù)擬合的方法得出待測(cè)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的前腔體積。此種裝置及其使用方法減少了工作量，提高了聲壓靈敏度的標(biāo)準(zhǔn)精度，為空氣聲壓量值的復(fù)現(xiàn)和傳遞提供可靠的技術(shù)保障。
文檔編號(hào)H04R29/00GK101742392SQ200810226898
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者何龍標(biāo), 楊平, 牛鋒, 陳劍林 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院