阅读说明：本技术 具有自校准功能的传声器及其校准方法、传声系统和声音检测系统 (Microphone with self-calibration function, calibration method thereof, sound transmission system and sound detection system ) 是由 吴晓文 卢铃 曹浩 彭继文 吕建红 于 2019-09-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种具有自校准功能的传声器及其校准方法、传声系统和声音检测系统,传声器包括传声器本体及包括安装在传声器本体上的自校准单元,所述自校准单元包括第二壳体和安装在壳体上的自校准膜片,所述自校准膜片与传声器本体的传声膜片间隙布置构成电容,所述第二壳体上具有用于向自校准膜片输入交流激励电压的激励电极输入端子；传声系统和声音检测系统包括前述传声器；校准方法包括记录交流激励电源电压有效值为<I>U</I><Sub>1</Sub>时传声膜片与背极板之间的电压有效值<I>U</I><Sub>2</Sub>作为传声器灵敏度。本发明无需人为校准传声器,适用于声学在线监测装置,可大幅降低噪声检测人员的工作量,提高了噪声检测效率与精度,具有校准方便快捷的优点。(The invention discloses a microphone with a self-calibration function, a calibration method thereof, a sound transmission system and a sound detection system, wherein the microphone comprises a microphone body and a self-calibration unit arranged on the microphone body, the self-calibration unit comprises a second shell and a self-calibration diaphragm arranged on the shell, the self-calibration diaphragm and the sound transmission diaphragm of the microphone body are arranged in a gap manner to form a capacitor, and the second shell is provided with an excitation electrode input terminal used for inputting alternating-current excitation voltage to the self-calibration diaphragm; the sound transmission system and the sound detection system comprise the microphone; the calibration method comprises recording the effective value of AC excitation power supply voltage as U 1 Effective value of voltage between time-acoustic diaphragm and back plate U 2 As microphone sensitivity. The invention does not need to manually calibrate the microphone, is suitable for the acoustic online monitoring device, can greatly reduce the workload of noise detection personnel, improves the noise detection efficiency and precision, and has the advantage of convenient and rapid calibration.)

具有自校准功能的传声器及其校准方法、传声系统和声音检 测系统

技术领域

本发明涉及噪声检测技术，具体涉及一种具有自校准功能的传声器及其校准方法、传声系统和声音检测系统。

背景技术

传声器利用传声膜片检测声波引起的空气振动，将声波信号转化为电信号，再经过采集、计权网络等计算出噪声值。由于空气的温度、湿度、气压等随时可能发生变化，进而影响传声膜片的振动响应，改变传声器的灵敏度，因此，为了保障噪声测量结果的准确性，声级计等便携式噪声测量设备以及噪声在线监测设备所用的预极化驻极体传声器使用过程中需要进行校准。传声器使用过程中通常利用声学校准器对其进行校准，存在需要人为操作、过程繁琐、校准效率低、增加噪声检测工作量等缺点，尤其对于多通道在线监测类噪声测量装置，声学校准器校准方法基本不具备现实可行性。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种无需人为校准、校准效率高、方便快捷的具有自校准功能的传声器及其校准方法，此外本发明还提供包含了前述具有自校准功能的传声器的传声系统和声音检测系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

首先，本发明提供一种具有自校准功能的传声器，包括传声器本体，还包括安装在传声器本体上的自校准单元，所述自校准单元包括第二壳体和安装在壳体上的自校准膜片，所述自校准膜片与传声器本体的传声膜片间隙布置构成电容，所述第二壳体上具有用于向自校准膜片输入交流激励电压的激励电极输入端子。

可选地，所述自校准膜片为刚度大于传声膜片的多孔金属板。

可选地，所述自校准膜片通过焊接或者粘贴工艺固定在第二壳体上且与第二壳体保持绝缘。

可选地，所述第二壳体与传声器本体的第一壳体螺纹连接。

可选地，所述传声器本体由第一壳体、传声膜片和背极板构成，所述背极板和传声膜片构成电容的两个基板，所述传声膜片用于基于振动感知外界声源产生的空气升压形成电流信号并通过第一壳体上的输出端子输出。

可选地，所述第二壳体上位于自校准膜片的外侧还设有保护罩，所述保护罩上开设有用于传导声音的开孔。

可选地，所述保护罩和第二壳体之间螺纹连接。

此外，本发明还提供一种具有自校准功能的传声系统，包括交流激励电压源以及所述的具有自校准功能的传声器，所述交流激励电压源的输出端和所述传声器的激励电极输入端子相连。

此外，本发明还提供一种声音检测系统，包括交流激励电压源、所述的具有自校准功能的传声器、中央处理单元，所述交流激励电压源的输出端和所述传声器的激励电极输入端子相连，所述交流激励电压源的控制端与中央处理单元的输出端相连，所述传声器的输出端与中央处理单元的输入端相连。

此外，本发明还提供一种前述的具有自校准功能的传声器的校准方法，实施步骤包括：

1）向自校准膜片输入交流激励电压；

2）记录输入的交流激励电源电压有效值为U ₁时传声器本体的传声膜片及其背极板之间的电压有效值U ₂；

3）将电压有效值U ₂作为传声器的灵敏度输出。

和现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明具有自校准功能的传声器包括传声器本体以及安装在传声器本体上的自校准单元，自校准单元包括第二壳体和安装在壳体上的自校准膜片，自校准膜片与传声器本体的传声膜片间隙布置构成电容，所述第二壳体上具有用于向自校准膜片输入交流激励电压的激励电极输入端子，其中自校准膜片用于施加来自交流激励电源的交流激励电压，与传声膜片构成电容的两个极板，由于传声膜片接地，利用上述电压信号使自校准膜片与传声膜片之间产生交变作用力，该作用力使传声膜片产生与声学校准器校准时相同的形变量，以此等效声学校准效果，达到校准传声器灵敏度的目的。本发明可利用电信号校准代替声信号校准，将校准器与传声器集成且不改变传声器的声学性能，能够实现传声器灵敏度自动校准，无需人为干预校准过程，降低了传声器校准工作量，保障了噪声测量结果的准确性，尤其适用于多测点、多通道、运行免维护的噪声信号在线监测装置。

本发明的具有自校准功能的传声系统及声音检测系统包括本发明具有自校准功能的传声器，因此同样也具有本发明具有自校准功能的传声器的前述优点，故在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例具有自校准功能的传声器的外部结构图。

图2为本发明实施例具有自校准功能的传声器的内部结构图。

图3为本发明实施例具有自校准功能的传声器校准方法的原理图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例具有自校准功能的传声器包括传声器本体1以及安装在传声器本体1上的自校准单元2，自校准单元2包括第二壳体21和安装在壳体21上的自校准膜片22，自校准膜片22与传声器本体1的传声膜片11间隙布置构成电容，第二壳体21上具有用于向自校准膜片22输入交流激励电压的激励电极输入端子。其中，自校准膜片22用于施加来自交流激励电源的交流激励电压，与传声膜片11构成电容的两个极板，由于传声膜片11接地，利用上述电压信号使自校准膜片22与传声膜片11之间产生交变作用力，该作用力使传声膜片11产生与声学校准器校准时相同的形变量，以此等效声学校准效果，达到校准传声器灵敏度的目的。

本实施例中，自校准膜片22为刚度大于传声膜片11的多孔金属板。多孔金属板的刚度远大于传声膜片11，受空气振动不发生形变，自校准膜片22上的膜片开孔尺寸与数量要求对可听声频率范围内噪声信号的测量结果几乎不产生影响。

本实施例中，自校准膜片22通过焊接或者粘贴工艺固定在第二壳体21上且与第二壳体21保持绝缘，方便加工生产。

本实施例中，第二壳体21与传声器本体1的第一壳体12螺纹连接，组装方便快捷。

如图1和图2所示，本实施例中传声器本体1由第一壳体12、传声膜片11和背极板13构成，背极板13和传声膜片11构成电容的两个基板，传声膜片11用于基于振动感知外界声源产生的空气升压形成电流信号并通过第一壳体12上的输出端子输出。传声膜片11用于感知外界声源产生的空气声压；背极板13用于注入永久电荷，与传声膜片11构成电容的两个极板。第一外壳12用于支撑传声膜片11。毫无疑问，本实施例还可以根据需要采用其他结构的传声器，不论其内部结构如何，只要其存在单独的传声膜片11，其就可以适用自校准单元2。

如图1和图2所示，第二壳体21上位于自校准膜片22的外侧还设有保护罩3，保护罩3上开设有用于传导声音的开孔31。本实施例中，保护罩3具体采用金属罩，用于保护自校准膜片22免受外界损伤。开孔31用于使声波透过保护罩3被传声膜片11接收，且不影响传声器的声学性能。其中，开孔31的尺寸与数量要求对可听声频率范围内噪声信号的测量结果几乎不产生影响。

本实施例中，保护罩3和第二壳体21之间螺纹连接，组装方便快捷。

此外，本实施例还提供一种具有自校准功能的传声系统，包括交流激励电压源以及本实施例前述的具有自校准功能的传声器，交流激励电压源的输出端和传声器的激励电极输入端子相连。交流激励电源用于产生固定频率的交变电压有效值U ₁，利用该交变电压有效值U ₁对传声膜片11产生的分布电动力模拟外界变化声压对传声膜片11的作用，该交变电压有效值U ₁引起的传声膜片11与背极板13之间的电压有效值U ₂与声学校准器引起的传声膜片11与背极板13之间的电压值相同，根据该原理完成传声器的自动校准。

此外，本实施例还提供一种声音检测系统，包括交流激励电压源、本实施例前述的具有自校准功能的传声器、中央处理单元，交流激励电压源的输出端和传声器的激励电极输入端子相连，交流激励电压源的控制端与中央处理单元的输出端相连，传声器的输出端与中央处理单元的输入端相连。该声音检测系统是本实施例前述的具有自校准功能的传声器的一种典型应用，且中央处理单元可以为声级计或在线监测装置的中央处理单元，可利用声级计或在线监测装置的中央处理单元控制交流激励电源的工作方式，并且设置校准周期。

此外，如图3所示，本实施例还提供一种前述具有自校准功能的传声器的校准方法，实施步骤包括：

1）向自校准膜片22输入交流激励电压；

2）记录输入的交流激励电源电压有效值为U ₁时传声器本体1的传声膜片11及其背极板13之间的电压有效值U ₂；

3）将电压有效值U ₂作为传声器的灵敏度输出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。