Акустические методы калибровки микрофона

Акустические методы калибровки микрофона

Акустические методы калибровки микрофона

Чувствительность микрофона используется инженерами как показатель исправности микрофона. А ведь акустические методы калибровки микрофона важны. Отслеживание чувствительности с течением времени обычно является лучшим показателем стабильности микрофона. К сожалению, инженеры обычно полагаются на калибровку частотной характеристики микрофона, предоставленную сторонней лабораторией, как на единственный источник коррекции любых акустических измерений, которые они делают. Однако может потребоваться проверить частотную характеристику, чтобы повысить общую точность ваших измерений.

Акустические методы калибровки микрофона

Конденсаторные микрофоны обычно калибруются производителем с помощью электростатического привода, а затем к калибровке микрофона применяется поправочный коэффициент для соответствующего поля. Поправочные коэффициенты для этих калибровок хорошо известны. Матричные микрофоны нельзя калибровать электростатическими методами из-за отсутствия металлической диафрагмы, и их необходимо калибровать акустическими методами. В этом обсуждении будут описаны акустические методы калибровки микрофона, которые подходят как для конденсаторных микрофонов, так и для матричных микрофонов. Измерения давления и отклика в свободном поле будут описаны в соответствии со стандартами Международной электротехнической комиссии (МЭК).

Частотная характеристика микрофона

Частотная характеристика измерительного микрофона определяется звуковым полем, для которого микрофон предназначен. Три акустических поля, в которых калибруется измерительный микрофон, — это свободное поле, диффузное поле и давление. Свободное поле определяется как пространство без отражений, при этом источник измеряется на линии под углом 0 ° к нормали диафрагмы микрофона. Рассеянное поле — это акустическое поле, в котором звук с равной вероятностью может исходить с любого направления. Отклик диффузного поля для микрофона случайного падения — это среднее значение отклика микрофона при различных углах падения.

Микрофон с автоматической настройкой для ресивера
Микрофон с автоматической настройкой для ресивера

Микрофон давления устанавливается заподлицо и, в отличие от двух других калибровок, не является частью звукового поля. Все микрофоны можно использовать во всех звуковых полях, но каждое звуковое поле регистрирует различный отклик микрофона. Это связано с тем, что геометрия является частью (или нет, в случае реакции на давление) звукового поля. В типичной производственной среде эти калибровки выполняются как средство проверки конструкции микрофона. При производстве микрофоны калибруются с помощью электростатического привода. Поскольку большинство микрофонов имеют металлическую диафрагму, электрическое поле на диафрагме является эффективной имитацией акустического входа.

микрофон караоке
микрофон караоке

Для модели микрофона разница между реакцией электростатического привода и каждым из других акустических характеристик является постоянной. Это означает, что «поправочный коэффициент» из отклика привода можно использовать для получения фактического отклика микрофона в поле.

Матричные, зондирующие и поверхностные микрофоны обычно нельзя откалибровать с помощью электростатического привода, поскольку они не имеют металлизированной диафрагмы (например, решетчатые и поверхностные микрофоны) или диафрагма недоступна (например, зондирующие микрофоны).

ЦАП Gustard A18 дисплей
ЦАП Gustard A18 дисплей

Решением в этих ситуациях является выполнение калибровки акустического поля во время производства. Каждая из этих полевых калибровок описана в серии стандартов IEC 61094. Эта статья представляет собой учебное пособие по выполнению калибровок, описанных в стандартах IEC 61094-5 (давление) и 61094-8 (свободное поле и случайное). Каждый из этих методов калибровки является вторичным, а это означает, что микрофон, откалиброванный в тестируемом поле, необходимо использовать в качестве эталона. Эталонный микрофон можно откалибровать основным или дополнительным методом. Поскольку этот документ предназначен для использования в качестве учебного пособия, перед выполнением этих калибровок следует обратиться к стандартам. Существует множество разновидностей этих методов испытаний, и каждый из них подробно описан в стандартах. Процедуры представляют собой одну точку зрения: любой другой метод, описанный в стандарте, также действителен. Здесь будут изложены базовые требования, включая требования к окружающим сигналам, источникам, креплениям и тестовым сигналам.

Общая акустическая калибровка микрофона

Для каждой из этих калибровок предпочтительнее использовать эталонный микрофон, откалиброванный методом фактического поля. Можно использовать стандартный микрофон, использующий откорректированные отклики от привода. Тем не менее, лучшая точность и прослеживаемость будут достигнуты с микрофоном, который был откалиброван в свободном поле по стандарту IEC 61094-8 (калибровка свободного поля для сравнения / замены) или IEC 61094-3 (первичная калибровка свободного поля на основе взаимности), микрофон давления откалиброван. в соответствии с IEC 61094-5 (калибровка давления сравнения / замены) или IEC 61094-2 (первичная калибровка давления по взаимности).

Почему прослушивание музыки улучшает самочувствие
Почему прослушивание музыки улучшает самочувствие

Стабильность источника звука важна для повторяемости измерений. По мере использования динамика он нагревается, что может привести к изменению выходной мощности. Перед началом работы источник следует запустить несколько раз для повышения повторяемости. Поддержание идентичного звукового поля при установке эталонного и испытательного датчиков чрезвычайно важно для воспроизводимости этого измерения. Источник должен находиться в диапазоне от 70 до 80 дБ (относительно 20 мкПа) на всех интересующих частотах, чтобы поддерживать хорошее отношение сигнал / шум (SNR).
Сферический корпус позволяет динамику передавать более последовательный сигнал во всем частотном диапазоне. Формы с острыми углами, включая цилиндры, будут преломлять звуковое поле и вызывать пики и провалы в частотной характеристике.

George Michael Older
George Michael Older

Наиболее распространенный сигнал, используемый для калибровки, — это ступенчатый синусоидальный сигнал — чистая синусоида подается через динамик, по одной частоте за раз, во всем диапазоне частот. Ступенчатая синусоида помогает поддерживать высокий SNR, когда фон зашумлен. При испытании в свободном поле может потребоваться временная остановка измеряемого сигнала, чтобы удалить любые отражения от окружающей среды. Для ступенчатого синусоидального сигнала этот временной строб необходимо выполнить перед любыми другими вычислениями. Совсем недавно был использован метод свипирования синуса, который позволяет использовать временные ворота при постобработке. Полночастотный отклик измеряется, и данные возвращаются во временную область с помощью обратного быстрого преобразования Фурье (IFFT). Это преобразование во временной области позволяет удалить любые отражения при постобработке.

Калибровка в свободном поле

Калибровка в свободном поле — это метод замены. Вместо одновременного возбуждения (как в методе сравнения) эталонный микрофон производит замер звукового поля, а затем тестовый микрофон. Далее рассчитывается отклик тестовой статьи. Чтобы это работало, звуковое поле, которому подвергаются эталонный микрофон и тестовый микрофон, должно быть почти одинаковым.

Акустические методы калибровки микрофона
Акустические методы калибровки микрофона

Чтобы это произошло во время замещающей калибровки, необходимо выполнить несколько шагов. Настоятельно рекомендуется проводить это измерение в большой комнате или, предпочтительно, в безэховой комнате. Уровень шума в комнате должен быть порядка 30 дБ (от 20 мкПа) или меньше. Стандарт ISO 3745 имеет приложение, в котором описываются квалификационные требования к измерениям в безэховой комнате / среде свободного поля.

Температура, влажность и окружающее давление должны быть достаточно стабильными, поскольку каждый из них может влиять на отклик микрофонов. Рекомендуется отслеживать эти параметры во время калибровки, чтобы компенсировать любые возникающие в результате изменения звукового поля. Поскольку ни одно из помещений не является полностью безэховым, следует использовать один из ранее упомянутых методов с временной селективностью, чтобы удалить любое отражение, которое может возникнуть во время измерения.

Gustard A18 обзор
Gustard A18 обзор

Крепление микрофона должно представлять собой полубесконечный стержень того же диаметра, что и корпус микрофона. Любые дефекты стержня (включая разъем предусилителя) приведут к отражениям, которые повлияют на отклик микрофона. Постоянное соединение предусилителя со стержнем и закрепление его на стене или стойке микрофона значительно повысит точность и точность отклика. Если микрофонные системы имеют разъемы, отличные от их соответствующих эталонов, необходимо принять меры для улучшения связанных приспособлений, чтобы они оставались гладкими. Это потому, что геометрия звукового поля так же важна, как и само поле.

Калибровка выполняется путем воздействия на эталонный микрофон звукового поля, проведения измерения, а затем использования тестового микрофона для измерения (в идеале) идентичного поля. Вычисляется частотная характеристика этих двух измерений, и отклик в свободном поле эталона вычитается из парного отклика, чтобы определить окончательный отклик испытуемого образца.

Калибровка давления

Калибровка давления может выполняться практически в любой среде, если выходной сигнал источника как минимум на 30 дБ превышает фоновый шум. Метод испытания представляет собой настоящий метод сравнения, при котором диафрагма калиброванного эталона помещается в непосредственной близости (<1 мм) от диафрагмы испытательного датчика. Это необходимо для того, чтобы детектируемое звуковое поле на обеих диафрагмах было как можно более идентичным.

Omni-акустика на динамиках Фостекс
Omni-акустика на динамиках Фостекс

Методология тестирования допускает одну из двух возможностей. Поместите оба микрофона в ответвитель лицом друг к другу так, чтобы пути сигнала могли достигать диафрагм, или закрепите микрофоны так, чтобы диафрагмы находились достаточно близко друг к другу. Фото 3 дает пример последнего. В случае, если микрофоны имеют разные размеры (как это может быть в случае с датчиком), можно использовать геометрический корректор, чтобы заставить акустическое поле на обоих датчиках быть одинаковыми. Источник звука должен быть радиально симметричным относительно нормали диафрагм. Это может быть достигнуто путем вращения источника вокруг нормали и усреднения откликов, наличия радиально-симметричного источника или размещения источника на оси с нормалью диафрагм.

Во время калибровки оба микрофона измеряются одновременно, и частотная характеристика тестового микрофона вычисляется тем же способом, что и при калибровке в свободном поле. При измерении асимметричных микрофонов рекомендуется проводить измерение с динамиком, противоположным его начальному положению. Затем эти два отклика можно усреднить, чтобы устранить любые различия, которые могут возникнуть из-за геометрии звукового поля.

Заключительные замечания

Поскольку некоторые микрофоны нельзя откалибровать с помощью электростатического привода, необходимо использовать другие методы калибровки. При правильном креплении и усилиях описанные здесь методы могут быть точным методом калибровки любого типа микрофона.

сетевые фильтры Супра и Pawalle сравнение
сетевые фильтры Супра и Pawalle сравнение

Поскольку различия в ответах (например, в свободном поле, давлении или случайном падении) постоянны для любой данной модели микрофона, калибровка в одном поле (например, давление) является допустимым методом проверки другого поля при условии, что исправления отклика известны. Это хороший и недорогой метод, когда не требуется специальная комната для выполнения калибровки частотной характеристики микрофона. Для получения дополнительной информации о калибровке давления см. IEC 61094-5.

Если требуется истинный отклик в свободном поле, стандарт требует смоделированного свободного поля для калибровки. Это можно сделать как в большой комнате, так и в настоящей безэховой комнате, что может быть непомерно дорого. Необходимо соблюдать осторожность при проектировании приспособлений, чтобы добиться точного отклика без помех для звукового поля.

кабель силовой 220 в усилителе клон Зил
кабель силовой 220 в усилителе клон Зил

 

Я надеюсь, что эта статья « калибровка микрофона » немного помогла. Пожалуйста, оставляйте комментарии ниже, чтобы мы могли вернуться к вам. 

Если вы хотите узнать больше об этой теме, и быть в курсе, пожалуйста, подпишитесь на наш сайт.

Не забывайте сохранять нас в закладках! (CTRL+SHiFT+D) Подписывайтесь, комментируйте, делитесь в соц.сетях.

Вам нужен хороший фонокорректор, новый усилитель или отличный ЦАП, плеер, наушники, АС или другую звуковую технику, (усилитель, ресивер и т.д.) то пишите в ВК, помогу выгодно и с гарантией приобрести хорошую звуковую технику…

Будут вопросы пишите помогу чем смогу это моя цель и программа в этой жтзни, удачи найти свой звук.

Желаю удачи в поиске своего звука! На нашем сайте Звукомания есть полезная информация по звуку и видео, которая пригодится для каждого, причем на каждый день, мы обновляем сайт «Звукомания» постоянно и стараемся искать и писать только отличную, проверенную и нужную информацию.

Похожие сообщение