速递！高频下的准确度至关重要

2022-12-08 16:37:09来源：GRAS

麦克风尺寸很重要

(资料图片)

在任何测量场景中，测量设备和测量环境以两种方式相互影响。第一种，也是最容易理解的一种，是指麦克风如何“引入”误差到环境中，第二种是麦克风如何从环境中“获得”误差。麦克风尺寸对这两个方面都有很大的影响。

麦克风如何影响测量环境？

就像小学里那个经典的把石头扔进池塘的例子一样，声学环境中的任何物体都会干扰声波的传播，从而影响声压。这也包括第二和第三对象。在池塘场景中，像树枝或树叶这样的物体使波纹偏转或减弱会干扰到原始波纹。同样，当进行测量以获得准确、有效的数据时，测量麦克风本身也会影响声学环境中的声压，因为它们也是不同大小和形状的物体。

环境如何影响测量麦克风？

这影响取决于在每个麦克风的设计时都有考虑的使用声场类型。最终麦克风的响应已经加入了特定测量环境影响的补偿。因此，如果麦克风用于预期的声场，它将提供平坦的响应，直到麦克风频宽上限。

但是，这些设计考虑仅在正确的声场中有效，以自由场麦克风为例，即使是在真正无反射的环境中进行测量，任何自由场麦克风都会低估不直接垂直入射到麦克风振膜的声波。更糟糕的是，这种效应会随着麦克风振膜物理尺寸的增加而被放大。

在低频部分，影响可以忽略不计，但在约2kHz时，就已经可以很容易地观察到。而在10kHz左右开始产生显著的发散。在20kHz时，½〃自由场麦克风将使90°入射时声波的声功率降低近10dB；然而，¼〃自由场麦克风只会低估大约3dB的声功率。

显示½〃和¼〃自由场麦克风之间

潜在误差差异的响应曲线

这意味着在实际测量场景中，使用较小尺寸的麦克风进行测量总是更好的主意。除了更准确的声压级数据之外，减小麦克风的尺寸将减少反射和干扰，从而减少测量误差，提高准确性。

极坐标图显示¼〃自由场麦克风非0°入射角的优势

当声音来自不同方向或存在多个声源时，这一点尤为重要。例如，当进行驾驶舱内测量时，有许多反射和干扰，¼〃麦克风的物理优势是减少测量不确定性的有效方法。

在真实的测量中，例如在驾驶舱内，

入射角是随机的，这使¼〃麦克风具有天生的优势

然而，没有一种神奇的麦克风能够完美地适用于所有可能的测量场景。正如较小直径的麦克风在高频下比同类大直径麦克风具有固有优势一样，较小麦克风的振膜相比大振膜的麦克风对较小的压力变化不太敏感。这意味着较小振膜的麦克风不太可能用于测试非常低振幅的信号。