1、 一、测量用水声换能器一、测量用水声换能器 二、测量用电声换能器二、测量用电声换能器三、测振传感器三、测振传感器加速度计加速度计一、测量用水声换能器1、水听器2、水声发射换能器、水声发射换能器1 1、水听器、水听器（1）分类分类（2）参数参数（3）GB/T4128-1995（4）其他技术要求）其他技术要求（5）国内外典型水听器介绍国内外典型水听器介绍 (1)(1)分类：分类：根据其用途和校准的准确度根据其用途和校准的准确度 根据其使用材料根据其使用材料 根据其用途和校准的准确度分为两级：根据其用途和校准的准确度分为两级：a a、一级标准水听器：建立水声声压基准，、一级标准水听器：建立水声声压基
2、准，并通过它传递声学量单位。绝对法校准。并通过它传递声学量单位。绝对法校准。b b、二级标准水听器（测量水听器）：用作、二级标准水听器（测量水听器）：用作实验室中一般测试。比较法校准。实验室中一般测试。比较法校准。根据其使用材料可分为：根据其使用材料可分为：a a、压电式：压电材料有硫酸锂单晶体、偏、压电式：压电材料有硫酸锂单晶体、偏铌酸铅或锆钛酸铅一类的压电陶瓷。最近铌酸铅或锆钛酸铅一类的压电陶瓷。最近又出现复合压电材料聚偏氟乙稀压电薄膜又出现复合压电材料聚偏氟乙稀压电薄膜（PVDFPVDF）制作的水听器。）制作的水听器。b b、动圈式：、动圈式：c c、磁致伸缩式：、磁致伸缩式：d d、光
3、纤式：、光纤式：(2)(2)参数：参数：水听器接收灵敏度水听器接收灵敏度 水听器的指向性水听器的指向性 水声换能器的阻抗水声换能器的阻抗 动态范围动态范围 水听器自由场电压灵敏度：水听器自由场电压灵敏度：水听器声压灵敏度：水听器声压灵敏度：水听器接收灵敏度水听器接收灵敏度back水听器在水听器在平面自由声场平面自由声场中输出中输出端的端的开路电压开路电压与声场中与声场中放入水放入水听器之前听器之前存在于水听器存在于水听器声中心声中心位置处位置处自由场声压自由场声压的比值的比值PaVPeMOCP单位,水听器输出端的开路电压与作用于水听器接收面上的实际声压的比值 PaVPeMpOCP单位,1.1.
4、指向性响应图指向性响应图2.2.指向性指数指向性指数3.3.指向性因数指向性因数 back水听器的指向性水听器的指向性指向性响应图指向性响应图表示远场传来的平面波入射到水听器接收面上的平均声压随入射方向变化的曲线图，或者说，它是水听器在远场平面波作用下，所产生的开路输出电压随入射方向变化的曲线图。发射指向性图是表示它在自由场中辐射声波时，在其远场中声能空间分布的图象。换能器的发射指向性图会随发射信号频率的改变而变化，即同一发射换能器当发射不同频率的信号时，其辐射声能在空间的分布是不同的.RRRR波束宽度：主瓣或主声束两侧的两个方向之间的夹角。指向性响应图波束宽度和旁瓣级dB32dB62dB10
5、2指向性指数指向性指数 指向性因数指向性因数*指向性指数和指向性因数是用来度量指向性图主瓣或主波束的尖锐程度的特征参量，也是声呐方程的一个重要参数。*对于发射换能器，其发射指向性因数和发射指向性指数是指：在参考方向上（通常指声轴向）远场中某点的声强（或声压有效值平方）与相同距离上各方向的声强平均值（或声压有效值平方的平均值）之比为发射指向性因数，此比值的分贝数称为发射指向性指数。R,0,0220ddppIIRRDIlg10DI *对于水听器，其指向性因数代表定向接收器输出端的信噪比比无指向性接收器输出端的信噪比提高的倍数指向性指数指向性指数 指向性因数指向性因数指在它的电路端测得的等效电阻抗（
6、或电导纳）指在它的电路端测得的等效电阻抗（或电导纳）在某频率下加于换能器电端的在某频率下加于换能器电端的瞬时电压与所引起的瞬时电流瞬时电压与所引起的瞬时电流的复数比。换能器电阻抗的倒的复数比。换能器电阻抗的倒数称为换能器的电导纳。数称为换能器的电导纳。back水声换能器的阻抗水声换能器的阻抗 水听器主轴方向入射的正弦平面行波使水听器产生的开路电压等于水听器实际输出的带宽1Hz的开路噪声电压时，则该声波的声压级就是水听器的等效噪声声压级back水听器的过载声压级与等效噪声声压级之差水听器的过载声压级水听器的过载声压级动态范围动态范围引起水听器过载的作用声压级水听器的等效噪声压水听器的等效噪声压灵
7、敏度自由场灵敏度频率响应back灵敏度指在水听器输出电缆末端测得的声压灵敏度或自由场低频灵敏度。按照国家标准规定用于1Hz100kHz频率范围的压电型标准水听器（以下同）：一级：不低于-205-205dBdB(0dB re 1v/pa)二级：不低于-210-210dBdB（0dB re 1v/pa）自由场灵敏度频率响应 自由场灵敏度频响相对于声压灵敏度在整个使用频率范围内，至少有三个十倍频程范围：一级：其灵敏度的不均匀性小于1.51.5dBdB，在其他频率范围内灵敏度变化不超过+6dB或-10dB。二级：其灵敏度的不均匀性小于2 2dBdB，在其他频率范围内灵敏度变化不超过+6dB或-10dB
8、。灵敏度校准及其准确度 低频段应用国标GB4130-84中规定的一级校准方法进行校准，其校准准确度优于0.50.5dBdB；高频段应用国标GB3223-82中规定的互易法进行校准，其校准准确度应优于0.70.7dBdB。低频段应用国标GB4130-84中规定的二级校准方法进行校准，其校准准确度优于1.01.0dBdB；高频段应用国标GB3223-82中规定的比较法进行校准，其校准准确度应优于1.51.5dBdB。指向性 一级：水平指向性：在最高使用频率下的-3dB波束宽度应大于300，在选定方向（或主轴）50的范围内灵敏度变化应小于0.2dB。垂直指向性：在最高使用频率下的-3dB波束宽度应大
9、于150，在选定方向（或主轴）20的范围内灵敏度变化应小于0.2dB。二级：在使用的频率范围内，其水平指向性图与理想的全指向性图的偏差应小于2dB。动态范围 一级：在60dB的动态范围内，非线性偏差应小于0.2dB。二级：在60dB的动态范围内，非线性偏差应小于0.5dB。时间稳定性：每年校准一次，其变化应在校准准确度以内。温度稳定性：在0400C工作温度范围内，灵敏度变化应小于0.04 dB/0C。在0400C工作温度范围内，灵敏度变化应小于0.05 dB/0C。静压稳定性：04MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.3 dB/MPa。在04MPa工作静压范围内，灵敏度变化应小于0.4 d
10、B/MPa其他技术要求其他技术要求机械性能要求：机械性能要求：水听器暴露于水中的所有金属和非金属部件都要采用耐腐蚀材料制作。水听器暴露于水中的所有金属和非金属部件都要采用耐腐蚀材料制作。水听器的参考声中心位置及测量方向要有明显标志。水听器的参考声中心位置及测量方向要有明显标志。水听器相对于它的周围媒质应是声学刚性的。水听器相对于它的周围媒质应是声学刚性的。电学性能要求：电学性能要求：对于不带前放的水听器，在电缆端测得的绝缘电阻应大于对于不带前放的水听器，在电缆端测得的绝缘电阻应大于100M100M（测试电（测试电压不小于压不小于100V100V）。）。高阻抗的敏感元件应有电屏蔽。高阻抗的敏感元
11、件应有电屏蔽。连接电缆应不少于连接电缆应不少于10m10m，当敏感元件的电容量小于连接电缆的电容量时一，当敏感元件的电容量小于连接电缆的电容量时一般应连接前置放大器般应连接前置放大器。back（4 4）国内外典型水听器介绍）国内外典型水听器介绍 国内：国内：RHSRHS、RHCRHC和和RHARHA系列系列 国外：国外：81008100系列系列back（5 5）使用与维护：）使用与维护：合理选择水听器合理选择水听器.标准水听器每年应经计量部门检定一次。标准水听器每年应经计量部门检定一次。检查水听器的绝缘电阻时，试验电压不小于检查水听器的绝缘电阻时，试验电压不小于100100v v。注意存放环境
12、。注意存放环境。用完后妥善保管用完后妥善保管 水听器的压电元件电容值不可低于水听器连接电缆本身水听器的压电元件电容值不可低于水听器连接电缆本身的电容值。所以选用低分布电容电缆。的电容值。所以选用低分布电容电缆。back2、水声发射换能器（1）分级：）分级：标准声源与测量用声源两级。（2）参数：）参数：发射换能器发送响应 输入电功率、发射声功率和电声效率 指向性、阻抗 back发射换能器发送响应：发射换能器发送响应：分为三类：分为三类：发送电压响应发送电压响应发送电流响应发送电流响应发送功率响应发送功率响应发送电压响应发送电压响应：发射：发射换能器在某频率下、换能器在某频率下、在指定方向上的远场
13、在指定方向上的远场中离其声中心某参考中离其声中心某参考距离处的声压和该参距离处的声压和该参考距离的乘积与加到考距离的乘积与加到输入电端的电压的比输入电端的电压的比值值。back输入电功率、发射声功率和电声效率输入电功率输入电功率是其功率源吸收的有用功率。发射声功率发射声功率是其在单位时间内向介质声场发射出的 有效声能量。电声效率电声效率 是其输出声功率与输入总电功率的比值。换 能器的电声效率实际上也等于其机电 效率与机声效率的乘积。back二、测量用电声换能器二、测量用电声换能器 传声器传声器 扬声器back1 1、传声器、传声器（1 1）分类分类（2 2）参数参数（3 3）使用与维护使用与维
14、护back传声器（Microphone）俗称话筒，音译作麦克风，是一种声电换能器件。（1 1）分类）分类按照准确度和用途分基准传声器标准传声器工作传声器按工作原理分按工作原理分电动式：电动式：动圈式传声器动圈式传声器 带式传声器带式传声器静电式：静电式：压电式压电式传声器传声器 电容式电容式传声器传声器 *驻极体传声器驻极体传声器按与音响设备连接方式分按与音响设备连接方式分有线传声器有线传声器无线传声器无线传声器 back静电传声器是以电场变化为原理的传声器，常见的有电容式和压电式两种电动传声器是以电磁感应为原理，以在磁场中运动的导体上获得输出电压的传声器，常见的有动圈式和带式两种电动式电动式
15、传声器传声器 带式传声器带式传声器：振动系统是一条悬挂在振动系统是一条悬挂在强磁场中的波状合金箔。强磁场中的波状合金箔。它的频率响应极好，特它的频率响应极好，特别是瞬态特性好，音色别是瞬态特性好，音色柔和自然，指向性为双柔和自然，指向性为双向，但输出电平极低，向，但输出电平极低，而且防风耐震性差，易而且防风耐震性差，易损坏，不宜在室外使用。损坏，不宜在室外使用。目前除特殊用途外，已目前除特殊用途外，已很少使用。很少使用。动圈式传声器动圈式传声器：以悬浮于磁路系统中以悬浮于磁路系统中的音圈切割磁力线而的音圈切割磁力线而产生电压输出。它的产生电压输出。它的结构牢固，性能稳定，结构牢固，性能稳定，电
16、声性能良好，能承电声性能良好，能承受强音而不失真，价受强音而不失真，价格较便宜，是一种耐格较便宜，是一种耐用的传声器，广泛应用的传声器，广泛应用于一般音响系统用于一般音响系统。back静电式传声器静电式传声器电容传声器：电容传声器：以振膜与后极板间的电以振膜与后极板间的电容量变化通过前置放大器变换为输出电压。容量变化通过前置放大器变换为输出电压。它能提供非常高的音响质量，频率响应宽它能提供非常高的音响质量，频率响应宽而平坦，是高性能传声器，但这种传声器而平坦，是高性能传声器，但这种传声器制造工艺复杂，价格制造工艺复杂，价格高高，需外加，需外加6060200V200V的极化电压源，一般在专业领域
17、使用较多。的极化电压源，一般在专业领域使用较多。压电传声器：压电传声器：利用压电晶体的压电效利用压电晶体的压电效应制作。它的输出电平高，价格低，但稳应制作。它的输出电平高，价格低，但稳定性和频率响应不理想，不适于高质量工定性和频率响应不理想，不适于高质量工作，已趋淘汰作，已趋淘汰。back 驻极体传声器驻极体传声器利用驻极体材料制作的利用驻极体材料制作的电容传声器电容传声器，音质接近电容，音质接近电容式，无需极化电压，阻抗变换用前置放大器使用低式，无需极化电压，阻抗变换用前置放大器使用低噪声场效应管，由电池供电。这种传声器结构简单，噪声场效应管，由电池供电。这种传声器结构简单，电声性能好，体积
18、小，耐振动，价格较低，有较广电声性能好，体积小，耐振动，价格较低，有较广泛的应用。泛的应用。back（2 2）参数）参数有效频有效频率范围率范围输出输出阻抗阻抗动态动态范围范围back传声器的灵敏度：传声器的灵敏度：*声场灵敏度声场灵敏度 平面自由声场灵敏度平面自由声场灵敏度 扩散声场灵敏度扩散声场灵敏度 *声压灵敏度声压灵敏度 back传声器平面自由声场灵敏度传声器平面自由声场灵敏度是指在给定频率的正弦声波是指在给定频率的正弦声波激励下，传声器的开路输出激励下，传声器的开路输出电压与传声器放入声场以前电压与传声器放入声场以前传声器中心位置上平面自由传声器中心位置上平面自由声场声压之比声场声压
19、之比 传声器扩散声场灵敏度是传声器扩散声场灵敏度是指传声器的开路输出电压指传声器的开路输出电压与传声器放入扩散声场之与传声器放入扩散声场之前在传声器放置位置上的前在传声器放置位置上的扩散声场声压之比扩散声场声压之比 传声器声压灵敏度是传声器声压灵敏度是指实际作用在传声器指实际作用在传声器膜片上的声压与其开膜片上的声压与其开路输出电压之比路输出电压之比 声压灵敏度与声场灵敏度的区别：声压灵敏度与声场灵敏度的区别：两者的频响曲线不同，特别在高频端。两者的频响曲线不同，特别在高频端。使用场合不同使用场合不同 平面自由场灵敏度用于消声室等自由场环境下测试，平面自由场灵敏度用于消声室等自由场环境下测试，
20、而扩散声场灵敏度则使用于扩散场中，声压灵敏度用而扩散声场灵敏度则使用于扩散场中，声压灵敏度用于仿真耳等腔室内测量使用。于仿真耳等腔室内测量使用。校准方法不同校准方法不同 自由声场灵敏度在消声室采用互易法校准，声压灵敏自由声场灵敏度在消声室采用互易法校准，声压灵敏度在耦合腔中采用互易法校准。度在耦合腔中采用互易法校准。back 传声器的指向性：传声器的指向性：传声器的灵敏度随声波入射方向而传声器的灵敏度随声波入射方向而变化的特性。传声器的指向性常用指向性图、指向性变化的特性。传声器的指向性常用指向性图、指向性指数和指向性频率响应来表示。指数和指向性频率响应来表示。传声器指向性图：在某一频率下的灵
21、敏度随声波入射传声器指向性图：在某一频率下的灵敏度随声波入射角的变化，用极坐标表示所得的曲线。角的变化，用极坐标表示所得的曲线。传声器的指向性因数：传声器某一频率的正向自由场传声器的指向性因数：传声器某一频率的正向自由场灵敏度的平方与其同频率的扩散场灵敏度平方之比。灵敏度的平方与其同频率的扩散场灵敏度平方之比。用对数表示则为传声器的指向性指数用对数表示则为传声器的指向性指数。back 传声器的频率响应：传声器的频率响应：指在某一确定的声场中，声波指在某一确定的声场中，声波以一指定的方向入射，并保持声压恒定时，传声器的开路以一指定的方向入射，并保持声压恒定时，传声器的开路输出电压随频率变化的曲线
22、。根据使用的场合不同可分为输出电压随频率变化的曲线。根据使用的场合不同可分为 自由场频率响应：自由场频率响应：传声器置于自由声场中，其平面自由传声器置于自由声场中，其平面自由场灵敏度随频率变化的曲线。场灵敏度随频率变化的曲线。声压频率响应：声压频率响应：当传声器的声压灵敏度与频率之间的关当传声器的声压灵敏度与频率之间的关系以声压灵敏度频率响应曲线来表示。系以声压灵敏度频率响应曲线来表示。扩散场频率响应：扩散场频率响应：当传声器的扩散场灵敏度与频率之间当传声器的扩散场灵敏度与频率之间的关系，以传声器扩散场灵敏度频率响应曲线来表示的关系，以传声器扩散场灵敏度频率响应曲线来表示back 有效频率范围
23、：有效频率范围：某一传声器它的实际频响曲线与典型频某一传声器它的实际频响曲线与典型频响曲线相比，偏差在允许的范围内的最大频率间隔。对于响曲线相比，偏差在允许的范围内的最大频率间隔。对于每一类型的传声器，生产厂家都要给出一个典型的频率响每一类型的传声器，生产厂家都要给出一个典型的频率响应曲线的范围，并且为了保证其产品一致性，还需要规定应曲线的范围，并且为了保证其产品一致性，还需要规定实际频响曲线与典型频响曲线允许的误差。实际频响曲线与典型频响曲线允许的误差。back 传声器输出阻抗传声器输出阻抗：每只传声器都有一定的内阻抗，从输出端测得的内阻抗的模就是传声器输出阻抗。一般以频率为1000Hz的阻
24、抗值为标称值。：传声器的输出阻抗的大小直接决定输出电缆线的长短。传声器的输出阻抗高，灵敏度也高，但是易受外界的干扰，其输出电缆不能太长，否则电缆线上感应的外界干扰在传声器内阻上有较大的电压降，严重的可能导致传声器无法工作。反之，传声器的输出阻抗低不易受外界的干扰，允许用长的输出电缆线。back传声器的动态范围传声器的动态范围 指传声器所能接收声音的大小，以传声器指传声器所能接收声音的大小，以传声器的最高声压级减去等效噪声级就是该传声器的最高声压级减去等效噪声级就是该传声器的动态范围。的动态范围。其上限受到失真的限制，下其上限受到失真的限制，下限受到固有噪声的限制。限受到固有噪声的限制。back
25、（3）电容传声器的使用与维护电容传声器的选择电容传声器的布放电容传声器的极化电压设置电容传声器的膜片保护工作环境温度要求正确使用防风罩和防风屏back电容传声器的选择：测量时应根据测量目的、被测声波频率范测量时应根据测量目的、被测声波频率范围、声场类型、测量环境等选择合适的传声器。围、声场类型、测量环境等选择合适的传声器。在自由场条件下，多数户外测量和有些室内噪在自由场条件下，多数户外测量和有些室内噪声测量，声音只来自一个方向，这时应使用场声测量，声音只来自一个方向，这时应使用场型传声器；在耦合腔中测量应使用声压型传声型传声器；在耦合腔中测量应使用声压型传声器；无规入射传声器是均匀地响应同时来
26、自各器；无规入射传声器是均匀地响应同时来自各个方向的声波，因此常用于扩散场测量。个方向的声波，因此常用于扩散场测量。back电容传声器的布放：在自由场中测量时，场型传声器应指向声在自由场中测量时，场型传声器应指向声 源方向，即传声器膜片与声波方向垂直，源方向，即传声器膜片与声波方向垂直，而声压型传声器应使其膜片平行于声波传而声压型传声器应使其膜片平行于声波传播方向。播方向。back电容传声器的极化电压设置：每个电容传声器有不同的极化电压，因此每个电容传声器有不同的极化电压，因此使用时必须注意极化电压值的设置。若所加极使用时必须注意极化电压值的设置。若所加极化电压值过高，则容易击穿传声器膜片，而
27、所化电压值过高，则容易击穿传声器膜片，而所加极化电压值远低于规定值时，会使传声器灵加极化电压值远低于规定值时，会使传声器灵敏度下降，甚至不能正常工作。所以在不知电敏度下降，甚至不能正常工作。所以在不知电容传声器极化电压的情形下，不可以任意互换容传声器极化电压的情形下，不可以任意互换声学仪器上的传声器。声学仪器上的传声器。back电容传声器的膜片保护：电容传声器的膜片是声学仪器中娇气的部电容传声器的膜片是声学仪器中娇气的部件，价格较贵，容易损坏，使用时要特别当心：件，价格较贵，容易损坏，使用时要特别当心：不要随便打开前面的保护栅，切忌用手或其它不要随便打开前面的保护栅，切忌用手或其它东西触摸膜片
28、；当必须将保护栅旋下时，操作东西触摸膜片；当必须将保护栅旋下时，操作中要小心谨慎，不可触摸膜片，并应避免保护中要小心谨慎，不可触摸膜片，并应避免保护栅变形；应用柔软毛刷蘸无水乙醇洗刷膜片，栅变形；应用柔软毛刷蘸无水乙醇洗刷膜片，切不可用手或其他东西擦拭膜片，并且擦洗完切不可用手或其他东西擦拭膜片，并且擦洗完后要烘干。后要烘干。back工作环境温度要求：电容传声器工作时要保证膜片干燥，否则电容传声器工作时要保证膜片干燥，否则会使传声器出现跳火或短路现象而无法工作或会使传声器出现跳火或短路现象而无法工作或报废。报废。正确使用防风罩和防风屏。back2、扬声器 扬声器是一种把电信号转扬声器是一种把电
29、信号转换成声音信号的电声器件。换成声音信号的电声器件。确切地说，扬声器的工作确切地说，扬声器的工作实际上是把一定范围内的实际上是把一定范围内的音频电功率信号通过换能音频电功率信号通过换能方式转变为失真小并具有方式转变为失真小并具有足够声压级的可听声音足够声压级的可听声音（1 1）分类分类（2 2）参数参数（3 3）使用与维护使用与维护（1 1）分类分类按工作原理不同分 电动式扬声器 纸盆式、号筒式和球顶形三种 电磁式扬声器 静电式扬声器 压电式扬声器 按振膜形状分 锥形 平板形 球顶形 带状形 薄片形 按放声频率分 低音扬声器 中音扬声器 高音扬声器 全频带扬声器电动式、电磁式、静电式、压电式
30、扬声器 1、电动式扬声器：这种扬声器采用通电导体作音圈，当音圈中输入一个音频电流信号时，音圈相当于一个载流导体。如果将它放在固定磁场里，根据载流导体在磁场中会受到力的作用而运动的原理，音圈会受到一个大小与音频电流成正比、方向随音频电流变化而变化的力。这样，音圈就会在磁场作用下产生振动，并带动振膜振动，振膜前后的空气也随之振动，这样就将电信号转换成声波向四周辐射。这种扬声器应用最广泛。2、电磁式扬声器：也叫舌簧式扬声器，声源信号电流通过音圈后会把用软铁材料制成的舌簧磁化，磁化了的可振动舌簧与磁体相互吸引或排拆，产生驱动力，使振膜振动而发音。3、静电式扬声器：这种扬声器利用的是电容原理，即将导电振
31、膜与固定电极按相反极性配置，形成一个电容。将声源电信号加于此电容的两极，极间因电场强度变化产生吸引力，从而驱动振膜振动发声。4、压电式扬声器：利用压电材料受到电场作用发生形变的大原理，将压电动元件置于音频电流信号形成的电场中，使其发生位移，从而产生逆电压效应，最后驱动振膜发声。锥形、平板形、球顶形、带状形、薄片形 1、锥形振膜扬声器：锥形振膜扬声器中应用最广的就是锥形纸盆扬声器，它的振膜成圆锥状，是电动式扬声器中最普通、应用最广的扬声器，尤其是作为低音扬声器应用得最多。2、平板扬声器：也是一种电动式扬声器，它的振膜是平面的，以整体振动直接向外辐射声波。它的平面振膜是一块圆形峰巢板，板中间是用铝
32、箔制成的峰巢芯，两面蒙上玻璃纤维。它的频率特性较为平坦，频带宽而且失真小，但额定功率较小。3、球顶形扬声器：球顶形扬声器是电动式扬声器的一种，其工作原理与纸盆扬声器相同。球顶形扬声器的显著特点是瞬态响应好、失真小、指向性好，但效率低些，常作为扬声器系统的中、高音单元使用。4、号筒扬声器：号筒扬声器的工作原理与电动式纸盆扬声器相同。号筒扬声器的振膜多是球顶形的，也可以是其他形状。这种扬声器和其他扬声器的区别主要在于它的声辐射方式，纸盆扬声器和球顶扬声器等是由振膜直接鼓动周围的空气将声音辐射出去的，是直接辐射，而号筒扬声器是把振膜产生的声音通过号筒辐射到空间的，是间接辐射。号筒扬声器最大的优点是效
33、率高、谐波失真较小，而且方向性强，但其频带较窄，低频响应差。所以多作为扬声器系统中的中、高音单元使用。低音、中音、高音、全频带扬声器 1、低音扬声器：主要播放低频信号的扬声器称为低音扬声器，其低音性能很好。低音扬声器为使低频放音下限尽量向下延伸，因而扬声器的口径做得都比较大，一般有200mm、300-380mm等不同口径规格的低音扬声器，能随大的输入功率。为了提高纸盆振动幅度的容限值，常采用软而宽的支撑边，如橡皮边、布边、绝缘边等。一般情况下，低音扬声器的口径越大，重放时的低频音质越好，所承受的输入功率越大。2、中音扬声器：主要播放中频信号的扬声器称为中音扬声器。中音扬声器可以实现低音扬声器和
34、高音扬声器重放音乐时的频率衔接。由于中频占整个音域的主导范围，且人耳对中频的感觉较其他频段灵敏，因而中音扬声器的音质要求较高。有纸盆形、球顶形和号筒形等类型。作为中音扬声器，主要性能要求是声压频率特性曲线平担、失真小、指向性好等。3、高音扬声器：主要播放高频信号的扬声器称为高音扬声器。高音扬声器为使高频放音的上限频率通达到人耳听觉上限频率20kHz，因而口径较小，振动膜较韧。和低、中音扬声器相比，高音扬声器的性能要求除和中音单元相同外，还要求其重放频段上限要高、输入容量要大。常用的高音扬声器有纸盆形、平板形、球顶形、带状电容形等多种形式。4、全频带扬声器：全频带扬声器是指能够同时覆盖低音、中音
35、和高音各频段的扬声器，可以播放整个音频范围内的电信号。其理论频率范围要求是从几十Hz至20kHz，但在实际上由于采用一只扬声器是很困难的，因而大多数都做成双纸盆扬声器或同轴扬声器。双纸盆扬声器是在扬声器的大口径中央加上一个小口径的纸盆，用来重放高频声音信号，从而有利于频率特性响应上限值的提升。同轴式扬声器是采用两个不同口径的低音扬声器与高音扬声器安装在同一个中轴线上。（2 2）参数参数 额定功率 额定阻抗 频率特性 谐波失真 灵敏度 指向性额定功率、频率特性 1、额定功率（W）扬声器的额定功率是指扬声器能长时间工作的输出功率，又称为不失真功率，它一般都标在扬声器后端的铭牌上。当扬声器工作于额定
36、功率时，音圈不会产生过热或机械动过载等现象，发出的声音没有显示失真。额定功率是一种平均功率，而实际上扬声器工作在变功率状态，它随输入音频信号强弱而变化，在弱音乐及声音信号中，峰值脉冲信号会超过额定功率很多倍，由于持续时间较短而不会损坏扬声器，但有可能出现失真。因此，为保证在峰值脉冲出现时仍能获得很好的音质，扬声器需留足够的功率余量。一般扬声器能随的最大功率是额定功率的2-4倍。2、频率特性（Hz）频率特性是衡量扬声器放音频带宽度的指标。高保真放音系统要求扬声器系统应能重放20Hz-20000Hz的人耳可听音域。由于用单只扬声器不易实现该音域，故目前高保真音箱系统采用高、中、低三种扬声器来实现全
37、频带重放覆盖。此外，高保真扬声器的频率特性应尽量趋于平坦，否则会引入重放的频率失真。高保真放音系统要求扬声器在放音频率范围内频率特性不平坦度小于10dB。额定阻抗、谐波失真 3、额定阻抗 扬声器的额定阻抗是指扬声器在额定状态下，施加在扬声器输入端的电压与流过扬声器的电流的比值。现在，扬声器的额定阻抗一般有2、4、8、16、32欧等几种。4、谐波失真（TMD%）扬声器的失真有很多种，常见的有谐波失真（多由扬声器磁场不均匀以及振动系统的畸变而引起，常在低频时产生）、互调失真（因两种不同频率的信号同时加入扬声器，互相调制引起的音质劣化）和瞬态失真（因振动系统的惯性不能紧跟信号的变化而变化，从而引起信
38、号失真）等。谐波失真是指重放时，增加了原信号中没有的谐波成份。扬声器的谐波失真来源于磁体磁场不均匀、振动膜的特性、音圈位移等非线性失真。目前，较好的扬声器的谐波失真指标不大于5%。灵敏度、指向性 5、灵敏度（dB/W）扬声器的灵敏度通常是指输入功率为1W的噪声电压时，在扬声器轴向正面1m处所测得的声压大小。灵敏度是衡量扬声器对音频信号中的细节能否巨细无遗地重放的指标。灵敏度越高，则扬声器对音频信号中所有细节均能作出的响应。6、指向性 扬声器对不同方向上的辐射，其声压频率特性是不同的，这种特性称为扬声器的指向性。它与扬声器的口径有关，口径大时指向性尖，口径小时指向性宽。指向性还与频率有关，一般而
39、言，对250Hz以下的低频信号，没有明显的指向性。对1.5kHz以上的高频信号则有明显的指向性。使用与维护1、要根据使用的场合和对声音的要求，结合各种扬声器的特点来选择扬声器。例如，室外以语音为主的广播，可选用电动式号筒扬声器，如要求音质较高，则应选用电动式扬声器箱或音柱，室内一般广播，可选单只电动纸盆扬声器做成的小音箱，而以欣赏音乐为主或用于高质量的会场扩音，则应选用由高、低音扬声器组合的扬声器箱等。2、扬声器得到的功率不要超过它的额定功率，否则，将烧毁音圈，或将音圈振散。电磁式和压电陶瓷式扬声器工作电压不要超过30V。3、注意扬声器的阻抗应与输出线路配合，具体做法可参看扩音机一节。4、在布
40、置扬声器的时候，要做到声场均匀，可多点设置，使每一位听众得到几乎相同的声音响度，提高声音的清晰度；有好的方位感，扬声器安装时应高于地面3米以上，让听众能够“看”到扬声器，并尽量使水平方位的听觉（声源）一视觉（讲话者）要尽量一致，而且两只扬声器之间的距离也不能过大。5、电动号筒式扬声器，必须把音头套在号筒上后才能使用，否则很易损坏发音头。6、两个扬声器放在一起使用时，必须注意相位问题。如果是反相，声音将显著削弱。测定扬声器相位的最简单方法利用高灵敏度表头或万用表的50250A电流挡，把测试表与扬声器的接线头相连接，双手扶住纸盆，用力推动一下，这时就可从表针的摆动方向来测定它们的相位。如相位相同，
41、表针向一个方向摆动。此时可把与正表笔相连的音圈引出头作为十级。传感器分类传感器分类 2 参数参数 3 前置放大器前置放大器 4 加速度计的选择及安装加速度计的选择及安装 5 使用及维护使用及维护back三、振动传感器1.传感器分类传感器分类（1）按工作原理分类*物理型 结构型传感器、物性型传感器 *化学型*生物型（2）按被测量分类 温度、压力、流量、物位、加速度、速度、温度、压力、流量、物位、加速度、速度、位移、转速、力矩、湿度、粘度、浓度等位移、转速、力矩、湿度、粘度、浓度等 物理型传感器是利用某些敏感元件的物理性质或某些功能材料的特殊物理性能制成的传感器化学传感器是利用电化学反应原理，把无
42、机或有机化学的物质成分、浓度等转换为电信号的传感器生物传感器是近年来发展很快的一类传感器。它是一种利用生物活性物质选择性来识别和测定生物化学物质的传感器物理型 结构型传感器是以结构（如形状、尺寸等）为基础，利用某些物理规律来感受（敏感）被测量，并将其转换为电信号实现测量的传感器 物性型传感器就是利用某些功能材料本身所具有的内在特性及效应感受（敏感）被测量，并转换成可用电信号的传感器。测振传感器的分类 （1）按被测量分 加速度、速度、位移等测振传感器；（2）按作用的方法分 接触式和非接触式测振传感器；（3）按工作原理分 压阻式、压电式、电容式、磁电式、涡流式等各种测振传感器；（4）按测量的方法分
43、 机械的、光学的和电气式的传感器。（1）根据结构不同分为：压缩式 剪切式 弯曲式back压电加速度计分类（a）周边压缩式（b）中心压缩式（c）倒置式中心压缩式（d）环形剪切式（e）三角剪切式 s弹簧 M质量块P压电片 C导线 B基座（2）根据准确度和用途不同分为：标准加速度计 测量加速度计、参数：灵敏度及其频率特性灵敏度及其频率特性 频率范围频率范围线性度和动态范围线性度和动态范围 back灵敏度灵敏度主轴灵敏度：主轴灵敏度：指在沿主轴方向的某一恒定加速度作用下，其输出端指在沿主轴方向的某一恒定加速度作用下，其输出端产生的电压（或电荷）与该加速度之间的比值，它取产生的电压（或电荷）与该加速度之
44、间的比值，它取决于压电片所用材料的压电特性及质量块的重量。决于压电片所用材料的压电特性及质量块的重量。横向灵敏度：横向灵敏度：加速度计对垂直于其主轴的平面内加速度的灵敏度。加速度计对垂直于其主轴的平面内加速度的灵敏度。灵敏度频率特性曲线灵敏度频率特性曲线压电加速度计的典型灵敏度频率特性曲线 典型压电加速度计横向灵敏度曲线 频率范围频率范围频率上限：频率上限：安装共振频率越高，工作频率范围越宽。加速度计的频率响应曲线有几个频率限，它们是：5%频率限：在此频率上实际加到加速度计基座上的振动与测量值之间的偏差为5%.以此精确度测量的最大振动频率近似为加速度计安装谐振频率的1/5。10%频率限：在此频
45、率上实际加到加速度计基座上的振动与测量值之间的偏差为10%。以此精确度测量的最大振动频率近似为加速度计安装谐振频率的1/3。3dB频率限：在此频率上实际加到加速度计基座上的振动与测量值之间的偏差为3dB。以此精确度测量的最大振动频率近似为加速度计安装谐振频率的1/2。频率下限：频率下限：压电加速度计不可能达到真正的直流响应。压电元件只有在受到动态力的作用下才会产生电荷，实际频率下限决定于与加速度计相连的前置放大器。3、前置放大器backAC0压电加速度传感器可视为一个电荷发生器，也是一个电容器，其形成的电容量为 aaCqe aaCqe 压电晶片及等效电路 压电传感器的等效电路 压电传感器实际的
46、等效电路 电荷放大器和电压放大器电压放大器（电阻反馈）tieCqidRieiicaCCCCaiRRR/测量的外力为一动态交变力时 tFF00sintqq00sintqitiCR000cosdd)sin()(102000tCRqi)sin()1(110200tRCCqRiei)sin()1(1102000tRCCqKe电荷放大器（电容反馈）fiifiicaiCeeCeCeeCCCeq)()()(00ffKCCCKqe)(0f0Cqe主要差别：使用电压放大器时，整个系统对电缆电容的变化是非使用电压放大器时，整个系统对电缆电容的变化是非常敏感的，即对加速度计与前置放大器之间的电缆长常敏感的，即对加速
47、度计与前置放大器之间的电缆长度的变化非常灵敏，而使用电荷放大器时，此电缆长度的变化非常灵敏，而使用电荷放大器时，此电缆长度的影响却可忽略不计。另外电压放大器的结构比较度的影响却可忽略不计。另外电压放大器的结构比较简单，价格便宜，可靠性强。简单，价格便宜，可靠性强。4、加速度计的选择及安装 加速度计的选择加速度计的选择 加速度计的安装加速度计的安装back加速度计的灵敏度与频响的制约关系。加速度计的灵敏度与频响的制约关系。环境对加速度计性能的影响。环境对加速度计性能的影响。加速度计质量载荷的影响估算加速度计质量载荷的影响估算可以用下式：可以用下式：其中：其中：为装有加速度计的被测结构的加速度；为
48、装有加速度计的被测结构的加速度；为不装加速度计时被测结构为不装加速度计时被测结构的加速度；的加速度；为构件等效质量；为构件等效质量；为加速度计的质量。为加速度计的质量。横向振动对加速度计的输出也有一定影响，选择加速度计时应选择横向灵敏横向振动对加速度计的输出也有一定影响，选择加速度计时应选择横向灵敏度尽可能小的加速度计。度尽可能小的加速度计。asssrmmmaaback加速度计的选择：rasasmam加速度计的安装：常见的加速度计安装方法有以下几种：常见的加速度计安装方法有以下几种：螺栓固定（螺栓固定（31kHz）。）。用蜡粘接固定（用蜡粘接固定（29kHz）。back加速度计安装方法加速度计
49、安装方法用胶合剂固定（用胶合剂固定（28kHz）。用螺栓加绝缘垫圈固定用螺栓加绝缘垫圈固定（28kHz）。用永久磁铁固定（用永久磁铁固定（27kHz）。采用探针式接触方法采用探针式接触方法（24kHz）。5、使用及维护使用及维护 根据所要测量的振级、振动频率范围、环境条件以根据所要测量的振级、振动频率范围、环境条件以及测量精度要求，选择合适的加速度计。及测量精度要求，选择合适的加速度计。选择合适的前置放大器，该放大器工作频率范围、选择合适的前置放大器，该放大器工作频率范围、输出灵敏度、放大量、自噪声水平等应满足测量要求。输出灵敏度、放大量、自噪声水平等应满足测量要求。对于轻型结构物的测试，应注
50、意加速度计及固定件对于轻型结构物的测试，应注意加速度计及固定件所构成的附加质量对被测结构原始振动特性的影响。所构成的附加质量对被测结构原始振动特性的影响。在加速度计安装位置与被测振源之在加速度计安装位置与被测振源之间应具有短而刚性的振动传输路径，间应具有短而刚性的振动传输路径，应避免在此路径上存在任何顺性与阻应避免在此路径上存在任何顺性与阻尼元件。尼元件。加速度计在被测物体上的安装方法加速度计在被测物体上的安装方法会影响加速度计的安装谐振频率，从会影响加速度计的安装谐振频率，从而影响加速度计的有用工作频率范围而影响加速度计的有用工作频率范围及动态范围。及动态范围。必须保持加速度计具有高的绝缘电
