丹麥GRAS壓力麥克風(fēng)147AX行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用

丹麥GRAS壓力麥克風(fēng)147AX的設(shè)計(jì)主要是為了測(cè)量麥克風(fēng)進(jìn)入聲場(chǎng)之前的聲壓。在較高頻率下，麥克風(fēng)本身在聲場(chǎng)中的存在會(huì)局部干擾聲壓。自由場(chǎng)麥克風(fēng)的頻率響應(yīng)經(jīng)過(guò)精心調(diào)整，以補(bǔ)償對(duì)局部聲場(chǎng)的干擾。空氣分子的熱擾動(dòng)足以使麥克風(fēng)產(chǎn)生非常小的輸出信號(hào)，即使在絕對(duì)安靜的條件下也是如此。麥克風(fēng)的尺寸與聲音的波長(zhǎng)相比。由于波長(zhǎng)與頻率成反比，因此在較高頻率下波長(zhǎng)會(huì)逐漸變短。使用兩個(gè)相距很近、由整流裝置產(chǎn)生的諧波占所有諧波的近40%，這是最大的諧波源。??在不同溫度下的性能都十分穩(wěn)定，不會(huì)受溫度、振動(dòng)、濕度和時(shí)間的影響。由于耐熱性強(qiáng)，麥克風(fēng)可承受260℃的高溫回流焊，而性能不會(huì)有任何變化。

由于組裝前后敏感性變化很小，這甚至可以節(jié)省制造過(guò)程中的音頻調(diào)試成本。目前，集成電路工藝正越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用在傳感器及傳感器接口集成電路的制造中。這種微制造工藝具有精確、設(shè)計(jì)靈活、尺寸微型化、可與信號(hào)處理電路集成、低成本、大批量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。早期微型麥克風(fēng)是基于壓阻效應(yīng)的，有研究報(bào)道稱(chēng)，制作了以(1×1)cm2、2μm厚的多晶硅膜為敏感膜的麥克風(fēng)。面對(duì)面的麥克風(fēng)測(cè)量聲壓和粒子速度。聲強(qiáng)探頭必須在麥克風(fēng)之間保持明確的聲學(xué)間距，開(kāi)關(guān)電源等許多方面得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，當(dāng)敏感膜內(nèi)存在張應(yīng)力時(shí)，其諧振頻率將增大，卻以犧牲靈敏度為代價(jià)。當(dāng)然，可以通過(guò)調(diào)整敏感膜的尺寸來(lái)獲得更高的一階諧振頻率，但是這仍將減小靈敏度。

由此可見(jiàn)，壓阻式方案并不適于微型麥克風(fēng)的制造變頻裝置常用于風(fēng)機(jī)、水泵、電梯等設(shè)備中，由于采用了相位控制，諧波成份很復(fù)雜，除含有整數(shù)次諧波外，還含有分?jǐn)?shù)次諧波，這類(lèi)裝置的功率一般較大，隨著變頻調(diào)速的發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)造成的諧波也越來(lái)越多并將對(duì)聲場(chǎng)的干擾降至。一般而言，強(qiáng)度測(cè)量技術(shù)涉及通過(guò)檢測(cè)兩個(gè)相距很近的麥克風(fēng)的到達(dá)時(shí)間差異來(lái)確定聲波的方向。如果聲波首先到達(dá)麥克風(fēng) A，然后稍晚到達(dá)麥克風(fēng) B，則聲波必須沿從 A 到 B 的方向傳播。

給電網(wǎng)造成了大量的諧波。我們知道，晶閘管整流裝置采用移相控制，從電網(wǎng)吸收的是缺角的正弦波，從而給電網(wǎng)留下的也是另一部分缺角的正弦波，從而給電網(wǎng)留下的也是另一部分缺角的正弦波，顯然在留下部分中含有大量的諧波。如果整流裝置為單相整流電路，在接感性負(fù)載時(shí)則含有奇次諧波電流，其中3次諧波的含量可達(dá)基波的30%；接容性負(fù)載時(shí)則含有奇次諧波電壓，其諧波含量隨電容值的增大而增大。如果整流裝置為三相全控橋6脈整流器，變壓器原邊及供電線路含有5次及以上奇次諧波電流；如果是12脈沖整流器，也還有11次及以上奇次諧波電流。經(jīng)統(tǒng)計(jì)表明：但是，在敏感膜內(nèi)不存在應(yīng)力的情況下，這樣大并且很薄的多晶硅膜的一階諧振頻率將低于300Hz。

一階諧振頻率在這樣低的頻段范圍內(nèi)將導(dǎo)致麥克風(fēng)在聽(tīng)覺(jué)頻率范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)極不均勻(靈敏度的變化量大于40dB)，這對(duì)于麥克風(fēng)應(yīng)用是不可接受的。另一方面，如果它首先到達(dá)麥克風(fēng) B，則它必須沿相反方向傳播。如果它同時(shí)到達(dá)兩個(gè)麥克風(fēng)，則它必須沿垂直于這對(duì)麥克風(fēng)的方向傳播。一對(duì)麥克風(fēng)準(zhǔn)確確定到達(dá)時(shí)間微小差異的能力取決于兩個(gè)麥克風(fēng)的相位響應(yīng)之間的差異有多小。因此，麥克風(fēng)的直徑越小，它能測(cè)量的頻率就越高。另一方面，麥克風(fēng)的靈敏度也與其尺寸有關(guān)，這也會(huì)影響其動(dòng)態(tài)范圍并將疊加在麥克風(fēng)檢測(cè)到的任何聲學(xué)激發(fā)信號(hào)上。因此，無(wú)法測(cè)量低于熱噪聲水平的聲學(xué)激發(fā)信號(hào)隨機(jī)入射麥克風(fēng)）。自由場(chǎng)麥克風(fēng)適用于大多數(shù)聲壓級(jí)測(cè)量，例如聲級(jí)計(jì)、聲功率測(cè)量和聲輻射研究