ГОСТ Р МЭК 61094-2-2001 ГСИ. Микрофоны измерительные. Первичный метод градуировки по давлению лабораторных эталонных микрофонов методом взаимности

     5 Принципы градуировки по давлению методом взаимности

5.1 Общие сведения

Градуировка микрофонов методом взаимности может быть выполнена либо с помощью трех микрофонов, два из которых должны быть обратимыми, либо с помощью вспомогательного источника звука и двух микрофонов, один из которых должен быть обратимым.

Примечание - Если один из микрофонов необратим, то он может быть использован только в качестве приемника звука.

5.1.1 Общие принципы градуировки при использовании трех микрофонов

Предполагают, что два микрофона акустически соединены с помощью камеры связи. Используя один из них в качестве источника звука, а другой - в качестве приемника, измеряют электрический передаточный импеданс. Если акустический передаточный импеданс такой системы известен, то можно найти произведение чувствительностей по давлению двух связанных микрофонов. Используя парные комбинации микрофонов (1), (2) и (3), получают три таких независимых произведения, из которых можно вывести уравнение для чувствительности по давлению каждого из трех микрофонов.

5.1.2 Общие принципы градуировки при использовании двух микрофонов и вспомогательного источника звука

Во-первых, предполагают, что два микрофона акустически соединены между собой с помощью камеры связи. Определяют произведение значений чувствительности по давлению этих микрофонов (5.1.1). Во-вторых, предполагают, что на оба микрофона воздействует одинаковое звуковое давление от вспомогательного источника звука. Тогда отношение двух выходных напряжений будет равно отношению чувствительностей по давлению этих микрофонов. Таким образом, из произведения и отношения чувствительностей по давлению этих двух микрофонов можно определить чувствительность по давлению каждого из двух микрофонов.

Примечание - Чтобы получить отношение чувствительностей по давлению, можно использовать метод непосредственного сравнения, а вспомогательным источником звука может быть третий микрофон, механические и акустические характеристики которого отличаются от характеристик градуируемых микрофонов.

5.2 Основные уравнения

Лабораторные эталонные и подобные им микрофоны можно рассматривать как обратимые, и поэтому систему из двух уравнений для этих микрофонов можно записать в виде

;                                 (1)

                                                                                                         ,                                     

где - звуковое давление, равномерно распределенное по мембране микрофона;

- напряжение на электрических контактах микрофона;

- объемная скорость акустической части (мембраны) микрофона;

- сила тока, протекающего через электрические контакты микрофона;

- электрический импеданс микрофона при заторможенной мембране;

- акустический импеданс микрофона при ненагруженных электрических контактах;

- передаточный импеданс в обратном и прямом направлениях; - чувствительность микрофона по давлению.

Уравнения (1) можно переписать в виде

  ;                                (1a)

,                                        

которые и являются уравнениями взаимности для микрофона.

Предполагают, что микрофоны (1) и (2), имеющие чувствительности по давлению и , акустически соединены с помощью камеры связи. Из уравнений (1а) видно, что ток , протекающий через электрические контакты микрофона (1), вызовет объемную скорость при коротком замыкании (=0 на мембране) и создаст звуковое давление на акустическом входе микрофона (2), где является акустическим передаточным импедансом системы.

Напряжение холостого хода на микрофоне (2) при этом будет

.

Следовательно, произведение чувствительностей по давлению будет