一种表面传声器校准装置的制造方法
【专利摘要】一种表面传声器校准装置，具体涉及一种为表面传声器这种特型传声器专门设计的校准装置，属于传声器校准领域。该装置针对表面传声器特殊的非标准扁平型结构，设计了新的扁平型非对称短耦合腔结构、扁平大直径压盖结构、独立简化的表面传声器套盖结构，保证了表面传声器与标准传声器接收声场的一致性与密封性，以及该装置对于不同尺寸表面传声器的通用性。与现有常规传声器通用的校准装置相比，该校准装置专门应用于表面传声器，可提高表面传声器的校准准确度与装置通用性。
【专利说明】
一种表面传声器校准装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种传声器校准装置，具体涉及一种为表面传声器这种特型传声器专门设计的校准装置，属于传声器校准领域。
【背景技术】
[0002]目前，对于常规传声器的耦合腔互易法或比较法等校准技术已日臻成熟，由于常规传声器尺寸已有标准规格(1、1/2、1/4、1/8英寸等)，因此其校准装置可以通用，校准准确度也有保证。
[0003]然而表面传声器属于特型传声器，其外形与结构均较为特殊，为扁平形结构，其自身前端无腔体，无法探入常规细长型耦合腔中与标准传声器对称安装。此外，常规的细长圆柱型传声器所使用的小型压盖也无法与扁平形结构通用，会有受力不均等问题存在。最后，目前市面上表面传声器成品尚无统一规格，其直径在40mm-60mm之间，厚度在2.之间，外形从正圆柱形到球弧形，均存在较大差异，难以设计完全通用的校准装置。
[0004]针对以上问题，目前解决方法是厂家或者校准人员针对不同产品制造专门的转接适配工装，将表面传声器转接到常规耦合腔上进行校准。从声学理论角度，该方法存在两个问题:首先转接工装普遍存在两处变径，一为表面传声器声波接受区域直径变化到工装内径，二为工装内径变化到耦合腔内径，两处变径会对声场造成一定畸变;其次转接工装长度普遍不低于10mm，过长的转接内腔使耦合腔内声场空间严重不对称，另外也会加剧高频声场畸变。以上两点会对表面传声器校准带来较大影响，降低校准准确度。从实际工程与经济角度，该方法每校准一种表面传声器就必须先设计与制作特殊工装，额外增加了校准工作周期与成本。
[0005]因此，表面传声器的校准装置需要进行专门设计，避免耦合腔内的转接环节，使表面传声器与标准传声器直接耦合，不可避免的外部结构转接，也力求尽量简化，从而提高其校准准确度以及通用性。
[0006]2010-11-24公开的专利:CN101895809A，题目:《一种传声器校准装置及其校准方法》，发明人:王利；王同庆。该发明公开一种传声器校准装置及其校准方法，包括由前至后依次连接的消声器、待校准传声器安装段、标准传声器安装段与声源，且在待校准传声器安装段上开有待校准传声器安装孔，用于安装待校准传声器;标准传声器安装段上开有标准传声器安装孔，用于安装标准传声器。根据不同的频率选择不同的两个标准传声器安装孔安装两只标准传声器，测量得消声器复反射系数r，继而获得待校准传声器的复灵敏度曲线；由声源分别发出不同频率的声波，得到待校准传声器的复灵敏度曲线，从而达到了待校准传声器校准的目的。该发明可以实现大量传声器的同时校准，节省了校准时间，并且可以对传声器进行相位校准。
[0007]2012-07-25公开的专利:CN102611982A，题目:《传声器校准用夹具》，发明人:何闻；周远来;贾叔仕。该发明公开一种传声器校准用夹具，包括固定于活塞发生器、并与密闭腔壁连接的中空的支座，套接于支座内用于安装待校准的传声器的中空的外套，和将外套和支座及传声器相互固定的锁紧机构;将待校准的传声器插入外套内部，夕卜套包括与传声器间隙配合的套筒部和与锁紧机构配合以固定传声器的锁紧部，传声器的声压补偿孔位于套筒部覆盖的区域内；外套的套筒部和传声器之间设有第一密封圈，支座与外套的套筒部之间设有第二密封圈，支座与密闭腔壁之间设有第三密封圈。该发明具有结构简单、传声器安装拆卸方便、传声器装夹稳固可靠、密封性好的优点。
[0008]2014-03-05公开的专利:CN203463653U，题目:《一种用于高声压传声器校准的两段密封机械结构》，发明人:闫磊;杨晓伟;朱刚；刘鑫；；缪寅宵；李强;裴亚鹏;张大有;咸宝金。该实用新型提供一种用于高声压传声器校准的两段密封机械结构。其中，异形O型圈嵌入螺纹旋进圈的凹槽中，传声器前置放大器与传声器连接后，插入螺纹旋进圈的安装孔内，使螺纹旋进圈与传声器之间的异形O型圈压紧;标准O型圈和楔形密封顶圈埋入传声器安装壁的安装孔内；传声器套入传声器保护栅外壳内，传声器保护栅外壳插入传声器安装壁的安装孔内，拧紧螺纹旋进圈，通过螺纹拧紧推力作用，使传声器安装壁与传声器保护栅外壳之间通过标准O型圈和楔形密封顶圈压紧。该实用新型结构可将传声器位置固定，传声器轴线与安装孔轴线不偏移，双层密封结构降低压力泄露率。
[0009]本发明与现有专利不同之处在于:本发明针对表面传声器进行设计，而非常规传声器。耦合腔、压盖与套盖均针对表面传声器的扁平形结构进行了特殊设计，其中扁平型非对称短親合腔与表面传声器更贴合，使表面传声器与标准传声器能够直接親合，且实际親合腔容积对称相等，从而保证了声场的一致性;而大尺寸压盖可以将表面传声器完全压实在套盖内，保证了声场的密封性;最后，独立简化的套盖可以低成本定制并快速更换，满足不同尺寸表面传声器产品的安装，最大限度的降低校准周期与成本、提高装置通用性。本发明为表面传声器专用校准装置，可提高表面传声器的校准准确度与装置通用性。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是为了解决市面上缺乏表面传声器的专用校准装置和表面传声器的校准准确度较低的问题，而发明了一种表面传声器校准装置，从而提高表面传声器的校准准确度及装置通用性。
[0011]本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
[0012]—种表面传声器校准装置，包含底座部分、耦合腔部分和夹持部分。底座部分包括底座、标准传声器套盖、标准传声器、脚垫，起到支撑装置的作用；耦合腔部分包括下耦合腔、上耦合腔、耦合腔内衬、动铁声源、密封O型圈，为装置主体，利用其内腔进行校准;夹持部分包括活套、大直径压盖、表面传声器套盖、连接螺栓、拉力弹簧，对被校准表面传声器进行夹持与固定。其中耦合腔为扁平型、非对称结构和短内腔设计;大直径压盖采用不小于表面传声器直径的扁平压盖;表面传声器套盖设计独立简化，上下两层为不同内径，分别套接上耦合腔与表面传声器，并将二者连接，结构简易，加工与更换快速便捷且成本极低，最大限度保证了装置通用性。
[0013]校准工作前，先将带脚垫的底座放置在水平面上;活套套在底座上并用螺栓紧固，通过拉力弹簧与大直径压盖相连，螺栓放松状态下活套可在底座轴向上下移动，来调节拉力弹簧的张紧力;标准传声器套入标准传声器套盖中，一并压入底座内腔上部；以标准传声器为支点，套入下耦合腔与上耦合腔组成的耦合空腔中。
[0014]校准工作时，先将表面传声器套盖的下开口套在上耦合腔之上，再将被校准表面传声器放入表面传声器套盖的上开口内，最后将大直径压盖压在被校准表面传声器的上表面之上。由于表面传声器套盖下开口内径与上耦合腔外径相同，上开口内径与被校准表面传声器外径相同，结合拉力弹簧张紧力转化成的压力，被校准表面传声器便被套接且压紧在上耦合腔的平面上，配合密封O型圈达到固定及密封效果。
[0015]对于不同型号的表面传声器，可根据其尺寸更改表面传声器套盖的上开口内径R与厚度H，进行定制。由于其结构简易，加工便捷，适合快速定制与装配，从而最大程度的减少校准周期与成本，并且提高装置的通用性。
[0016]有益效果
[0017]1、该发明设计了一种扁平型非对称短耦合腔。由于表面传声器的扁平结构，无法探入常规细长内腔中与标准传声器直接耦合，因此必须进行转接，这其中的变径部位会使声场发生畸变;此外考虑到表面传声器自身前端无腔体，如果耦合腔仍遵循常规的对称结构设计，则表面传声器的实际耦合腔容积会小于标准传声器的实际耦合腔容积，容积之差即为标准传声器膜片与栅罩之间的自身腔体，而二者的实际耦合腔容积不同，会造成耦合腔内声场也出现差异，即表面传声器与标准传声器接收到的声场并不一致，从而降低校准准确度。因此本发明重新设计了耦合腔，扁平结构设计使耦合腔在外形上与表面传声器贴合，结合长度不超过3mm的短腔设计使表面传声器能够直接与标准传声器对向耦合，避免了内腔转接;非对称内腔容积设计加入了传声器自身的前腔计算，保证表面传声器的实际耦合腔容积等于标准传声器耦合腔容积加上其自身前腔容积，进而使二者接收到的声场基本一致，达到提高校准准确度的目的。
[0018]2、该发明设计了一种新的表面传声器安装压盖。原有的小型凸面压盖适用于将截面积较小的圆柱型常规传声器连同套盖压入耦合腔内。但对于表面传声器，形状扁平且截面积较大，无法像常规传声器一样探入耦合腔来保证密封性，只能压在耦合腔上表面，如果仍沿用原有的小型凸型压盖方式则会造成安装受力不均，不能将表面传声器完全压实在耦合腔上，导致声场从未压实的平面缝隙间泄露出来。因此本发明设计了大直径压盖，即采用不小于表面传声器直径的扁平压盖进行安装，完整的压实表面传声器，使其与耦合腔上表面预留的凹槽无缝隙均匀接触，保证了声场的密封性。
[0019]3、该发明设计了一种新的表面传声器安装套盖。由于常规传声器尺寸已有标准规格(1、1/2、1/4、1/8英寸等)，因此原有的校准装置及转接适配装置可以通用。但表面传声器目前尚无统一规格，其直径在40mm-60mm之间，厚度在2.8mm-9mm之间，外形从正圆柱形到球弧形，均存在较大差异，针对外部结构的转接夹具无法省略，也无法实现绝对通用，只能在保证不影响内腔的前提下，将与外部尺寸相关的夹持部分独立出来并且简化，便于根据产品尺寸快速定制并更换，降低校准周期与成本，提高装置通用性。因此本发明设计了独立简化的表面传声器套盖，上下两层为不同内径，分别套接耦合腔上腔与表面传声器，并将二者连接，结构简易，加工与更换快速便捷且成本极低，最大限度保证了装置通用性。且该套盖仅涉及外部结构的转接，不涉及内腔转接，因此并不影响耦合腔内声场。
[0020]总体而言，本发明的优点在于考虑了表面传声器特殊的结构与形状，对耦合腔、压盖与套盖重新进行设计，保证了表面传声器与标准传声器接收声场的一致性及密封性，以及对不同尺寸表面传声器的通用性。与现有常规传声器通用的校准装置相比，该校准装置更加适用与表面传声器，可提高表面传声器的校准准确度与装置通用性。
【附图说明】
[0021 ]图1是本发明的总体结构示意图；
[0022]图2是本发明的耦合空腔内放大示意图；
[0023]图3是本发明的表面传声器套盖示意图；
[0024]附图标记:1_底座、2-活套、3-标准传声器套盖、4-下耦合腔、5-上耦合腔、6-耦合腔内衬、7-大直径压盖、8-表面传声器套盖、9-连接螺栓、10-表面传声器、11-动铁声源、12-密封O型圈、13-拉力弹簧、14-1/2英寸标准传声器、15-脚垫。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图与实施例，对本发明进行详细描述。
[0026]—种表面传声器校准装置，总体结构如图1所示，校准对象为任意型号表面传声器10，参照对象为1/2英寸标准传声器14。
[0027]装置本体包含三大部分:
[0028]—，底座部分，包括:底座1、标准传声器套盖3、标准传声器14、脚垫15，起到支撑装置的作用；
[0029]二，耦合腔部分，包括下耦合腔4、上耦合腔5、耦合腔内衬6、动铁声源11、密封O型圈12，为装置主体，利用其内腔进行校准；
[0030]三，夹持部分，包括活套2、大直径压盖7、表面传声器套盖8、连接螺栓9、拉力弹簧13，对被校准表面传声器1进行夹持与固定。
[0031 ]校准工作前，先做如下装配:带脚垫15的底座I放置在水平面上;活套2套在底座I上并用螺栓紧固，通过拉力弹簧13与大直径压盖7相连，螺栓放松状态下活套2可在底座I轴向上下移动，来调节拉力弹簧13的张紧力;标准传声器14套入标准传声器套盖3中，一并压入底座I内腔上部；以标准传声器14为支点，套入下耦合腔4与上耦合腔5组成的耦合空腔中。
[0032]校准工作时，先将表面传声器套盖8的下开口套在上耦合腔5之上，再将被校准表面传声器10放入表面传声器套盖8的上开口内，最后将大直径压盖7压在被校准表面传声器10的上表面之上。由于表面传声器套盖8下开口内径与上耦合腔5外径相同，上开口内径与被校准表面传声器10外径相同，结合拉力弹簧13张紧力转化成的压力，校准表面传声器10便被套接且压紧在上耦合腔5的平面上，配合密封O型圈12达到固定及密封效果。
[0033]特别说明，如图2所示，由下耦合腔4、耦合腔内衬6、密封O型圈12、被校准表面传声器10、标准传声器14围成了封闭的内耦合空腔，腔长度不超过3mm，即被校准表面传声器10与标准传声器14直接对向耦合，避开了腔内转接影响。并且根据预先计算的不对称设计，动铁声源11的装配轴线下移，使被校准表面传声器10的实际耦合腔容积a等于标准传声器14耦合腔容积b加上标准传声器14自身前空腔容积C，保证了被校准表面传声器与标准传声器的实际耦合腔容积相等，进而使二者接收到的声场基本一致，达到提高表面传声器校准准确度的目的。
[0034]如上全部装配完成后，控制动铁声源11依照检定规程发声，比较标准传声器14与被校准表面传声器10的响应，进而对被校准表面传声器10进行校准。
[0035]对于不同型号的产品，可根据其尺寸更改表面传声器套盖8的上开口内径R与厚度H，进行定制，如图3所示。由于其结构简易，加工便捷，适合快速定制与装配，从而最大程度的减少校准周期与成本，并且提高装置的通用性。
【主权项】
1.一种表面传声器校准装置，其特征在于，包含底座部分、耦合腔部分和夹持部分;其中底座部分包括底座、标准传声器套盖、标准传声器、脚垫，起到支撑装置的作用;耦合腔部分包括下耦合腔、上耦合腔、耦合腔内衬、动铁声源、密封O型圈，为装置主体，利用其内腔进行校准;夹持部分包括活套、大直径压盖、表面传声器套盖、连接螺栓、拉力弹簧，对被校准表面传声器进行夹持与固定； 所述的耦合腔为扁平型、非对称结构和短内腔设计;所述的大直径压盖采用不小于表面传声器直径的扁平压盖;所述的表面传声器套盖设计独立简化，上下两层为不同内径，分别套接上耦合腔与表面传声器，并将二者连接； 连接关系为:校准工作前，先将带脚垫的底座放置在水平面上;活套套在底座上并用螺栓紧固，通过拉力弹簧与大直径压盖相连，螺栓放松状态下活套在底座轴向上下移动，来调节拉力弹簧的张紧力;标准传声器套入标准传声器套盖中，一并压入底座内腔上部；以标准传声器为支点，套入下耦合腔与上耦合腔组成的耦合空腔中；校准工作时，先将表面传声器套盖的下开口套在上耦合腔之上，再将被校准表面传声器放入表面传声器套盖的上开口内，最后将大直径压盖压在被校准表面传声器的上表面之上；由于表面传声器套盖下开口内径与上耦合腔外径相同，上开口内径与被校准表面传声器外径相同，结合拉力弹簧张紧力转化成的压力，被校准表面传声器便被套接且压紧在上耦合腔的平面上，配合密封O型圈达到固定及密封效果。2.如权利要求1所述的一种表面传声器校准装置，其特征在于，所述的表面传声器套盖的上开口内径R与厚度H根据不同型号的表面传声器的尺寸更改，进行定制。
【文档编号】H04R29/00GK105916093SQ201610450879
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】付强, 张炳毅, 曾吾, 郑爱建, 徐佳
【申请人】中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所