TOC\o"1-2"\h\z\uHz~20 實(shí)驗(yàn)裝 實(shí)驗(yàn)方法及目 實(shí)驗(yàn)條 實(shí)驗(yàn)結(jié) 不確定度評(píng) 2、自由場(chǎng)互易法WS3型傳聲器原級(jí)校準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告及不確定度評(píng)估（50kHz~100 實(shí)驗(yàn)裝 實(shí)驗(yàn)方法及目 實(shí)驗(yàn)條 實(shí)驗(yàn)結(jié) 不確定度評(píng) 3、次聲傳感器校準(zhǔn)裝置的實(shí)驗(yàn)報(bào)告及不確定度評(píng) 實(shí)驗(yàn)裝 實(shí)驗(yàn)方法及目 實(shí)驗(yàn)條 實(shí)驗(yàn)結(jié) 不確定度評(píng) 4、其他驗(yàn)證材 高頻自由場(chǎng)互易法相關(guān)項(xiàng)目驗(yàn)收意 次聲傳感器校準(zhǔn)裝置相關(guān)項(xiàng)目驗(yàn)收意 激光活塞發(fā)聲器法聲壓基準(zhǔn)相關(guān)項(xiàng) 5、結(jié) 估（0.001Hz~20Hz）以中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院建立的激光活塞發(fā)聲器簡(jiǎn)述裝置的工作原理和系統(tǒng)1.1和1.2所示，采用超低頻振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生次聲采用閉環(huán)位移反饋技術(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度。圖 圖 Wente1917年提出，基本原理是：在尺寸遠(yuǎn)小于媒質(zhì)Pdp

實(shí)驗(yàn)時(shí)間：20201210日~2020121617環(huán)境參數(shù)：空氣溫度B&K4193-L-004型工作標(biāo)準(zhǔn)傳聲器單元是常用的標(biāo)準(zhǔn)次聲傳感器，其靈敏2mV/Pa，靈敏度級(jí)的-3dB0.1Hz，受限于其靈敏度及平坦頻率響應(yīng)范圍，該型標(biāo)準(zhǔn)次聲傳感器的校準(zhǔn)頻率范圍一般為0.010.01Hz~20Hz范圍的技術(shù)指標(biāo)，全頻率24LNESetra278型微B&K4193-L-004型工作標(biāo)準(zhǔn)傳聲器單元為傳遞標(biāo)準(zhǔn)。校準(zhǔn)聲壓124dB，校準(zhǔn)頻率范圍0.01Hz~20Hz，B&K4193-L-004（No.部分頻段校準(zhǔn)結(jié)果的驗(yàn)證如1.1和1.3所示。表 激光活塞發(fā)聲器法校準(zhǔn)B&K4193-L-004的結(jié)果及其與關(guān)聯(lián)傳聲器法的驗(yàn) 聲壓靈敏度級(jí)（dB聲壓靈敏度級(jí)（dBre1 頻率圖 激光活塞發(fā)聲器法校準(zhǔn)B&K4193-L-004的結(jié)果及其與關(guān)聯(lián)傳聲器法的驗(yàn)重復(fù)性測(cè)量引入的測(cè)量不確定度分量10次測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差評(píng)估重復(fù)性測(cè)量引入的不確定度分量，詳見1.41Hz處聲壓復(fù)現(xiàn)的重復(fù)性如1.2所示。表 活塞位移測(cè)量引入的測(cè)量不確定度分量PolytecOFV505/5000VD-060.5%（k=2u220log10.0025

比熱容比取值引入的測(cè)量不確定度分量u320log10.0002靜壓測(cè)量引入的測(cè)量不確定度分量

u420log10.001

活塞直徑測(cè)量引入的測(cè)量不確定度分量u420log10.002

活塞體積測(cè)量引入的測(cè)量不確定度分量Soildworks三維建模及質(zhì)量屬性功能，可測(cè)量活塞腔體體積，腔體剖面圖如1.4所示。圖 激光活塞發(fā)聲器法校準(zhǔn)B&K4193-L-004的結(jié)果及其與關(guān)聯(lián)傳聲器法的驗(yàn)表 體積0.009dB聲壓誤差修正引入的測(cè)量不確定度分量Gerber1964年提出的模型，考慮聲源阻抗為零和無窮大的情況下，1949年ZwikkerKostenMorseIngard提出的模型。

1E1

Ep

2

a2

m0n12m1

n

x22m12

L2 式中，pLHCV是熱傳導(dǎo)與腔體泄漏耦合引入的聲壓修正量，γ是氣體的比熱容比，ρ0為活塞發(fā)聲器靜態(tài)時(shí)的氣體密度，κ為熱導(dǎo)率，c為聲速，L為活塞腔體長(zhǎng)度，a為活塞直徑，V0為活塞腔體積，Ep為溫度傳遞函數(shù)，Yr為待校傳感器的導(dǎo)納，TL為活塞腔體的泄漏時(shí)間常數(shù)，ω為次聲波的角頻率，xn為零階貝塞爾函數(shù)的第n個(gè)零點(diǎn)，cp為定壓比熱容。根據(jù)式（1.6）和式（1.7）進(jìn)行聲壓修正引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量詳見1.4。pw sin

正時(shí)活塞發(fā)聲器腔體內(nèi)的聲壓，c為聲速，L為活塞腔體長(zhǎng)度，ω為次聲波的角 20logpw

p 0激光活塞發(fā)聲器法聲壓復(fù)現(xiàn)的不確定度分量及由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯4k=24表 頻率量分析如下，其中，0.1Hz~20HzB&K4193-L-004型工作標(biāo)準(zhǔn)傳聲器單元為標(biāo)準(zhǔn)次聲傳感器，0.001Hz~0.1HzSetra278型微氣壓計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)次聲10次，以其標(biāo)準(zhǔn)激光活塞發(fā)聲器復(fù)現(xiàn)聲壓引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度詳見1.4（1.11：u0.100

0.010Hz0.100Hz2.000Hz

0.10dB，考慮均勻分布，由此引（1.12u40.10/2

見1.5。表 頻率2、自由場(chǎng)互易法WS3型傳聲器原級(jí)校準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告及不確定度評(píng)估（50kHz~100kHz）B&K5998B&KZE0976B&K2690A型適調(diào)放大器，用于插入電壓校準(zhǔn)，以及接收傳聲器聲信B&K267320dB15GΩ的輸入阻抗，40dB增益、20Hz高通濾波；100kHzB&K3560C2500mm×2500mm×3000

AUX

絕緣件ZE0796LAN接 IEEE接 驅(qū)動(dòng)USB

圖 高頻自由場(chǎng)互易法傳聲器校準(zhǔn)系統(tǒng)框圖如2.1所示，實(shí)物如2.260dB以上的信噪比，10圖 實(shí)驗(yàn)時(shí)間：201562日~20156517環(huán)境參數(shù)：空氣溫度B&K4939型工作標(biāo)準(zhǔn)傳聲WS34050mm60mm6ETIETIwith Frequency圖 校準(zhǔn)過程中，頻域的電轉(zhuǎn)移阻抗需經(jīng)過合適的低通濾波后，如2.3所示，F(xiàn)FT變換得到時(shí)域的電轉(zhuǎn)移阻抗才能出現(xiàn)多個(gè)明顯的反射峰，如2.4所示。AmplitudeAmplitudeof-- Time圖 頻域電轉(zhuǎn)移阻抗低通濾波并逆FFT變換后的時(shí)域波形及時(shí)間選擇理前后，頻域的電轉(zhuǎn)移阻抗差值最小，如2.5所示。withtime-selectiveAmplitudeAmplitudeofETI 圖 WS3B&K4939.2728941的自由場(chǎng)靈敏度級(jí)校準(zhǔn)結(jié)果如2.6間距時(shí)，該傳聲器的自由場(chǎng)靈敏度級(jí)校準(zhǔn)結(jié)果的偏差如2.7圖 圖 2.8B&KPTBWS3型B&KWS3PTBWS3型傳聲器但非同圖 10lg2d10lg

10lg

10lg

1

f

式（2.1） 10lg2d10lgf10lgR10lgR10lgR1

f F u2(y)( )u2(x)c2u2(x

cF

1 d cF cF

c

R

cF

c6

1式中，d為兩傳聲器聲中心間距，ρ為相應(yīng)條件下空氣密度，R12、R31、R23分別為傳聲器兩兩之間的電轉(zhuǎn)移阻抗，ΔA為空氣衰減系數(shù)，f為校準(zhǔn)頻率。WS3型工作標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的測(cè)量不確重復(fù)性測(cè)量自由場(chǎng)互易法校準(zhǔn)WS32.6所示，其標(biāo)準(zhǔn)偏差作為重復(fù)性測(cè)量引入的不確定度分量，詳見2.3。傳聲器聲中心的間距1.0mm；WS30，傳聲0.5mm計(jì)算，按照平均分布估計(jì)，d50mm，由此合成傳聲器聲中心距離的不確定度為：uc

1

d A1.01.031.03由于空氣衰減系數(shù)是頻率的函數(shù)，2.1給出了參考環(huán)境條件下的空氣聲衰23℃、101.325kPa、50％RH。表 空氣密度CIPM-2007pMa

Mv

ZRT

xv

MaT273.15Ma0.028965460.012011xco

1MM

xco——CO2的含量，mol?mol-Z——R——摩爾氣體常數(shù)，8.31447215J?K-1?mol-T——ITS-90t——空氣溫度，℃；xvxhf(p,t)psv

p(t)1PaeAT2BTCD/T

f(p,t)pt2p 2

Z1Ta0a1tf——

b0b1txvc0c1txvT2dexv

psv——空氣密度計(jì)算公式中的常數(shù)取值如2.2所示。表 CIPM-200710-5K-10-2K-10310-8Pa-10-7K-10-6K?Pa-10-8Pa-10-10K-1?Pa-10-6K?Pa-10-8Pa-10-4K?Pa-10-6Pa-10-11K2?Pa-10-8K2?Pa-CIPM-2007FF1 up ut 11uhco2uF2210611105，Pa-14103，K- 1 h9101

0.4數(shù)字氣壓計(jì)的最大允許誤差±0.2kPa，溫濕度計(jì)的最大允許誤差±0.5℃，則空氣1.7×10-3。則：u u()

1.710-3

電轉(zhuǎn)移阻抗測(cè)量B&K5998互易校準(zhǔn)儀作為發(fā)射驅(qū)動(dòng)，B&K26900.001nF4.764nF0.002dB0.032dB空氣衰減系數(shù)IEC61094-3公布的空氣衰減系數(shù)，考慮高頻段空氣衰減系數(shù)較大，估0.10dB/m，d0.05m0.01dB自由場(chǎng)偏離0.040dB5ou70.050dB；u80.050dB；u90.0100.02V200V0.1V0.010環(huán)境敏感系數(shù)修正：WS3型傳聲器的氣壓修正系數(shù)和溫度修正系數(shù)是參照LS2WS3的氣壓修正系數(shù)取-0.016dB/kPa，溫度修正系數(shù)取-0.002dB/℃0.002dB/kPa0.0002dB/℃(0.0023)2(0.0002 (0.0023)2(0.0002

WS3型工作標(biāo)準(zhǔn)傳聲器靈敏度級(jí)的測(cè)量不確定度來源及k=2WS3型工作標(biāo)準(zhǔn)傳聲器靈敏度級(jí)的的擴(kuò)展不確定度見2.3。表 頻率3通道聲分析儀、功率放大器構(gòu)成，裝置連接如3.1所示。輸入通道輸入通道輸入通道圖3.1

圖3.2實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2024617日~202462117環(huán)境參數(shù)：空氣溫度SeismowaveMB3a型次聲傳感器為校準(zhǔn)對(duì)象，0.01Hz~25Hz范表 耦合腔比較法校準(zhǔn)結(jié)果與MB3a出廠校準(zhǔn)結(jié)果的比對(duì)驗(yàn)(dBre1NIM(dBre1

出廠校準(zhǔn)值NIM校準(zhǔn)結(jié)果聲壓靈敏度級(jí)（dBref聲壓靈敏度級(jí)（dBref1 圖 耦合腔比較法校準(zhǔn)結(jié)果與MB3a出廠校準(zhǔn)結(jié)果的比對(duì)驗(yàn)GL-400型次聲傳感器為校準(zhǔn)對(duì)象，0.003Hz~20Hz范圍的靈敏度及其頻率響應(yīng)測(cè)試結(jié)果如3.2和3.4所示。表 (dBre1（dBre1靈敏度級(jí)頻響（dB靈敏度級(jí)頻響（dBre1 頻率圖 耦合腔比較法標(biāo)準(zhǔn)次聲源可產(chǎn)生0.001Hz~100Hz0.001Hz的標(biāo)準(zhǔn)次聲波形如3.50.001Hz圖 耦合腔比較法標(biāo)準(zhǔn)源產(chǎn)生的0.001Hz的聲壓波LfxLf0L=20lgU2

1Lf0Lfrpp0prtt0tr

10次，以其標(biāo)準(zhǔn)偏差作為測(cè)量重復(fù)性引入的測(cè)量不確定度分量，詳見3.3Hz~20Hz的標(biāo)準(zhǔn)不確定度如式（3.4：

0.001Hz0.010Hz0.100Hz2.000Hz

度敏感系數(shù)的估計(jì)偏差為±0.002dB/℃，考慮均勻分布，參考傳感器聲壓靈敏度（3.5：u3

1kPa，以工作標(biāo)準(zhǔn)傳聲器為參考傳感器，（3.6：u4

u5極化電壓測(cè)量用高阻抗直流電壓表的最大允許誤差不大于0.05%0.004dB。B&K3560C為例，根據(jù)出廠參數(shù)，考慮多通道聲分析儀的絕對(duì)幅值精度、頻 式（3.7：式（3.7：0.15030.001Hzfu0.10030.100Hzf0.05032.000Hzfu70.010dB。0.10dB，考慮均勻分布，由此引（3.8：u80.10/2

定度見3.3。0.001