NH4000-4毫米針式水聽器PDF資料：

PA-4毫米針式水聽器（NH4000）

 

產(chǎn)品簡介

4毫米針式水聽器是Precision Acoustics公司生產(chǎn)的針式水聽器系列產(chǎn)品之一。該公司把4毫米針式水聽器設(shè)計(jì)成與前置放大器和直流耦合器組合一起使用的水聽器系統(tǒng)。在本數(shù)據(jù)表中，凡提及到產(chǎn)品的特性，都是指包含4毫米針式水聽器、前置放大器和直流耦合器的水聽器系統(tǒng)的特性。

 

水聽器元器件的大小會(huì)影響到包括靈敏度、頻率響應(yīng)、定向響應(yīng)、動(dòng)態(tài)范圍和噪音的特性。本數(shù)據(jù)表根據(jù)IEC 62127-part 3 [3]編寫，提供了4毫米針式水聽器的詳細(xì)規(guī)格，4毫米針式水聽器是適用于1MHz以下應(yīng)用的高靈敏度設(shè)備。

 

產(chǎn)品說明

4毫米針式水聽器在PA針式水聽器采列的所有設(shè)備中具有的靈敏度，并對(duì)

1MHz以下的測(cè)量值進(jìn)行了優(yōu)化。在大面積的活動(dòng)區(qū)域的情況下能夠測(cè)量的信號(hào)約等于10Pa。然而，更大的傳感器測(cè)量區(qū)域在更高的頻率上會(huì)導(dǎo)致更多的定向響應(yīng)。

規(guī)格

型號(hào)	NH4000
傳感器元件尺寸	直徑：4.0mm
	厚度：28µm
水聽器尺寸	見圖1
水聽器重量	5.7g
轉(zhuǎn)換方式	壓電轉(zhuǎn)換
傳感器材料	聚偏二氟乙烯(PVDF)
0.1MHz-10MHz范圍內(nèi)的平均靈敏度	8.0 mV/MPa（以下是附加數(shù)據(jù)）
各傳感器之間的靈敏度變化	± 3 dB
水聽器頻段	0.05 MHz 至10 MHz
測(cè)量不確定度	0.05 MHz 至 10 MHz: 9%
	9 MHz 至 20 MHz: 11%
水聽器系統(tǒng)的輸出阻抗	50 Ω
使用時(shí)的方向	針尖直接指向聲源（見圖4）

 

尺寸

靈敏度和頻率響應(yīng)

所有針探式水聽器都有一個(gè)頻率響應(yīng)，即頻率的函數(shù)。頻率響應(yīng)的理論基礎(chǔ)已在世界各地得到很好的詮釋和敘述[1]。圖2和圖3表示當(dāng)負(fù)載為50 Ω時(shí)的與前置放大器一起使用的針式水聽器的電纜末端負(fù)載靈敏度，，這些數(shù)據(jù)來源于英國國家物理實(shí)驗(yàn)室（NPL）。

用于對(duì)聲壓測(cè)量的針式水聽器應(yīng)至少每12個(gè)月校準(zhǔn)一次。應(yīng)每月對(duì)照基準(zhǔn)檢查水聽器，以便能比年度的校準(zhǔn)間隔更早發(fā)現(xiàn)靈敏度的變化范圍。

 

頻率響應(yīng)的測(cè)量不確定度是按照[2]中的測(cè)量方法決定的。測(cè)量不確定度使用的參考水聽器的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)。

定向響應(yīng)

水聽器的定向響應(yīng)是在相同非線性域中確定的。把水聽器放置在一個(gè)精確位置的安裝夾具中。然 后校正水聽器的，使其在域內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)記錄的波形的時(shí)間偏移小于100 納秒。校正確保了水聽器在旋轉(zhuǎn)過程中不會(huì)產(chǎn)生位移，因此確保了接收信號(hào)的任何變化都只是由于水聽器的定向響應(yīng)而形成的。通過記錄水聽器產(chǎn)生的波形，可以確定一系列頻率下的定向響應(yīng)。4毫米針式水聽器在1MHz、2MHz、3MHz、4MHz、5MHz和10MHz的定向響應(yīng)見圖5。

有效半徑

根據(jù)[3]中描述的方法，水聽器的有效半徑是根據(jù)定向響應(yīng)曲線的-3dB和-6dB計(jì)算出來的，平均有效半徑見圖6。

    

動(dòng)態(tài)范圍、線性和電磁干擾

 

動(dòng)態(tài)下限

水聽器組件自身的噪聲會(huì)影響到對(duì)微小聲音信號(hào)的測(cè)量。在100MHz的等效噪聲帶寬上，前置放大器的噪聲大約為60 µV rms。假定水聽器的靈敏度為8.0 V/MPa，噪聲導(dǎo)致4.0毫米針式水聽器的噪聲等效壓力為：

用于記錄水聽器產(chǎn)生的波形的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也會(huì)影響可記錄的微小聲音信號(hào)。例如，限制分辨率為0 .5 mV的示波器能顯示的振幅信號(hào)為：

 

動(dòng)態(tài)上限

關(guān)于水聽器發(fā)生機(jī)械損壞時(shí)的壓力閾值：該水聽器設(shè)計(jì)用于達(dá)1MPa的域。然而這種類型的水聽器已被用于超過10MPa的超聲波域，所以增加了水聽器損壞的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)水聽器要用于壓力超過10MPa的域時(shí)，應(yīng)征求供應(yīng)商的建議。

 

關(guān)于前置放大器的飽和壓力：當(dāng)輸出電壓超過700mV的峰值時(shí)，與該水聽器一起使用的前置放大器開始表現(xiàn)出非線性特征?？紤]到4毫米針式水聽器的靈敏度，對(duì)應(yīng)的壓力為：

電功率輸出特征

 

尚未確定的水聽器，所以沒有代表性的數(shù)據(jù)。

 

 

環(huán)境方面

 

溫度變化

該針式水聽器可用于在5 °C至50 °C的工作溫度范圍內(nèi)的環(huán)境測(cè)量和儲(chǔ)存。若暴露在60 °C以上的溫度環(huán)境下，有可能對(duì)水聽器造成不可逆的損害。

 

此水聽器已在19°C和25°C之間的溫度下進(jìn)行校準(zhǔn)。水聽器靈敏度呈溫度函數(shù)的變化，溫度每升高一度，靈敏度應(yīng)增加0.6%。

 

水質(zhì)

水聽器組件設(shè)計(jì)為可浸入水中，可以輕易承受2米深的水形成的的靜水壓力。雖然水聽器組件可長時(shí)間（>48小時(shí)）浸泡，但是不使用時(shí)，應(yīng)將水聽器從水中抽出，使其保持干燥狀態(tài)。

 

在使用水聽器時(shí)，對(duì)水質(zhì)沒有具體的要求。但測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)可能對(duì)水質(zhì)有具體要求，如[4][5]。

 

長期浸泡在未經(jīng)去離子的水中（如自來水）會(huì)導(dǎo)致水聽器產(chǎn)生沉積物堆積。碳酸鈣沉積是硬水地區(qū)具有的特殊問題，將會(huì)導(dǎo)致水聽器的靈敏度下降。

 

 

其他液體介質(zhì)

雖然是設(shè)計(jì)為在水中操作，但水聽器組件也可以在許多其他液體介質(zhì)中使用。但需要注意的是，水聽器的校準(zhǔn)需在水中進(jìn)行。其他材料在水聽器活性元件上會(huì)呈現(xiàn)出不同的聲阻抗負(fù)荷，這可能會(huì)影響水聽器的靈敏度。某些液體具有腐蝕性，應(yīng)該避免使用。例如：

 

濃酸（如硝酸、硫酸）。

濃縮的堿性物質(zhì)（如氫氧化鈉）。

強(qiáng)烈的有機(jī)溶劑（如醛類、酮類、二甲基氯化物（DMC）、二甲基甲酰胺（DMF））。

 

 

水聽器組件接觸液體的材料為金、不銹鋼、聚四氟乙烯（PTFE）、黃銅和前置放大器電纜的聚氯乙烯（PVC）覆層。但當(dāng)水聽器上的外部金電極受損時(shí)，聚偏二氟乙烯(PVDF)和硬性鑄造樹脂也可能會(huì)暴露接觸到液體。