论文部分内容阅读
声学计量是计量科学的重要组成部分，主要分为空气声计量、超声计量、水声计量。空气声声压的准确测量与人们日常生活密切相关。空气声声压量值的复现和传递主要是通过实验室标准传声器的声压/声场灵敏度校准实现的。空气声声压基准包括耦合腔互易法声压基准和自由场互易法声压基准。由于传声器自由场灵敏度校准代表一个国家空气声测量的最高水平，而在已有的传声器自由场互易校准装置中，主要采用离散式的模拟仪器，效率比较低，而且直接测量声信号的方式难以去除驻波等干扰信号的影响，所以有必要建立和完善传声器的自由场互易校准装置。本文针对我国尚没有参加实验室标准传声器自由场灵敏度国际关键比对的能力，同时为完善我国空气声量值溯源体系，研究了LS2传声器和WS4传声器的自由场互易校准技术，建立20kHz-100kHz超声频段的自由场互易校准装置，分别依托三只LS2传声器和三只WS4传声器进行了一系列的自由场互易校准实验，并完成了不确定度评定。首先，传声器自由场校准系统分为硬件系统和软件系统。硬件系统包括PULSE系统、消声箱、传声器定位系统等，软件系统分为数据测量、数据处理、数据计算三个部分。数据测量部分实现了PULSE系统和PC机的实时通信，有效提取电转移阻抗信号；数据处理部分利用傅立叶逆变换和时间选择技术把直达波分离出来，得到了理想的电转移阻抗；数据计算部分实现了自由场灵敏度数据的自动化。其次，分别依托三只LS2F传声器和三只WS4传声器进行了一系列的自由场互易校准实验。通过对比经过傅里叶逆变换和时间选择技术前后的实验结果，发现LS2F传声器和WS4传声器通过傅立叶逆变换和时间选择技术得到的自由场灵敏度，高频时能够分别减小约2.0dB和1.0dB的误差。最后，对LS2F传声器和WS4传声器自由场互易校准结果进行不确定度评定。LS2F传声器在1.0kHz-51kHz的频率范围内，不确定度指标与国际先进计量院处于同等水平；WS4传声器在10kHz-100kHz的频率范围内不确定度指标满足既定需求。电容传声器高频自由场互易校准技术的研究，建立了高频自由场互易校准装置，扩展了空气声声压量值的传递范围，满足了空气超声的计量需求，同时完善了我国空气声量值溯源体系。