關于聲學中自由場、壓力場、擴散場的定義及對應麥克風的選擇
在常規(guī)的聲學測試中我們通常對聲學傳感器的使用和選擇并不太重視,但是需要做更精細的測量時我們就需要更具噪聲的特性和所處的測試環(huán)境做出響應的改變。比如我們就需要區(qū)分自由場、壓力場、擴散場這幾種聲場的特性,從而選擇其相對應的測試方法及傳感器,那么這幾種聲場都具有什么樣的特性,我們由該如何區(qū)分呢。
1、自由場(自由聲場):是指均勻各向同性的媒質中,邊界的影響可以不計的聲場。 在自由聲場中,聲波將聲源的輻射特性向各個方向不受阻礙和干擾地傳播。同時理想的自由聲場很難獲得,人們只能獲得滿足一定測量誤差要求的近似的自由聲場。例如地面反射聲和噪聲可忽略的高空,當氣象條件適宜時,便可以認為是自由聲場。
2、壓力場:當聲波波長?所處腔體空間?時,聲壓壓?分布均勻,此時稱為壓?場。如聲學校準器,?機話筒等?空間。當傳聲器插?聲壓級校準器中時,即是壓?場。
3、擴散場:聲能量均勻分布、并在各個傳播?向上做?規(guī)則傳播的聲場,?稱混響場,如混響室。混響室的四壁均?反射性很強的材料制作,不管聲源處于室內(nèi)任何位置,室內(nèi)各處聲壓接近相等,聲能密度處于均勻,可?于測量材料的隔聲、吸聲性能、聲源聲功率。
上面我們介紹了3中聲場的形式,那么在這三種聲場中選擇相對應特性的麥克風就尤為重要了。當麥克風架設于?場之中,麥克風本?會影響?場并改變聲壓值,依據(jù)?場的差異以及麥克風的型式,某些影響?常的微?可忽略不計;但是也有可能會造成量測上的誤差,誤差值可能?達?個分貝,因此這些影響必須加以評估。
4、自由場麥克風:在?由?場中,麥克風架設于此?場會?擾?場之聲壓。原因是麥克風在?場中會產(chǎn)?反射聲波,在相同的量測點上,加諸于麥克風薄膜上的壓?與未受麥克風?擾?場的壓?不同。此?壓?的?率與麥克風薄膜直徑、聲波波長的?率有關,因此其對于?頻部分的聲壓影響較?。麥克風本體對于?場的影響可利?量測頻譜再經(jīng)由后處理做補償,或是將此補償內(nèi)建于麥克風中。?由?場型式麥克風即具有此補償功能,所以在?般的?由?場下其聲壓有平坦的頻率響應。
5、壓力場麥克風:在壓??場中,為了量測如?密閉空間等壓??場,麥克風通常架設于壁上。因為麥克風薄膜的剛性較墻壁??,因此聲壓會影響薄膜?得以量測聲壓值。?麥克風對于此?場的影響與密閉空間的尺???、形狀以及薄膜的阻抗有關。
壓??場型式麥克風薄膜表?壓?愈均勻,其輸出電壓愈平坦,頻率響應特性愈好,?于?由?場時,必須和聲?傳播?向垂直,讓聲?僅掠過麥克風前端。
6、擴散場麥克風:擴散場麥克風用于在聲場中測量,聲音來自各個方向的聲波以相同的概率和水平或多或少同時到達而產(chǎn)生的,例如在混響室或其他高反射環(huán)境中測量時。對于測量麥克風,已經(jīng)根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計確定了標準分布;從而形成了一個標準化的擴散場麥克風。根據(jù)ANSI標準,擴散場麥克風通常用于聲壓級測量。
