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上圖為水聽器靈敏度測試裝置

  很多用戶采購了水聽器，卻對水聽器靈敏度定義不是很清楚，因為我們的水聽器輸出信號是毫伏級的電壓信號，根據(jù)這個電壓值需要換算的，在這里我們詳細地對水聽器靈敏度定義和水聽器靈敏度計算公式做出闡述，直接上干貨。按照水聲行業(yè)的慣例，黑斜體的單位都是對數(shù)的。

水聽器在聲場中受到水聲聲壓P的作用，產生開路電壓U，開路電壓U的大小正比于作用的水聲聲壓P的大小。因此可以得到水聽器的靈敏度M為：

   M= U / P。

如水聽器在1Pa的水聲聲壓作用下，產生的開路電壓為10^-3.5V，則它的靈敏度為10^-3.5 V / 1 Pa =10^-3.5V/Pa。

將靈敏度與基準值比較，再取對數(shù)，然后乘以20，就換算為分貝數(shù)了。

水聲中通常使用1 V/μPa作為靈敏度的基準值，這樣我們可以得到上面水聽器的靈敏度分貝值，通常我們稱之為靈敏度級（用黑斜體表示）：

M= 20×lg[(10^-3.5V/Pa) / (1 V/μPa)]= 20×lg(10^-9.5)= -190 dB。

上面提到的水聲聲壓為交變壓力，不是靜水壓。

水聽器在不同頻率下其靈敏度是有差別的，因此，我們測量了不同頻率下水聽器靈敏度(使用水聽器靈敏度測試裝置)，并記錄在測試報告中。

測量噪聲時，連接水聽器的電源和信號輸出線，用信號采集板采集水聽器的輸出信號，并加以FFT分析，可以得到水聽器的電壓譜，如30 kHz的電壓為10^-2 V，40 kHz的電壓為2×10^-2 V，電壓分貝數(shù)計算公式為20×lg U  (式中U的單位為V)，得到30 kHz的電壓分貝數(shù)為20×lg(10^-2)= -40dB，40 kHz的電壓分貝數(shù)為20×lg(20^-2)=-34 dB。

水聲聲壓級計算：

上面已經得到了水聽器電壓的分貝數(shù)，用該數(shù)據(jù)減去水聽器在該頻率下的靈敏度級，就得到了該頻率下的水聲聲壓級。如30 kHz時水聽器的靈敏度級為-190 dB，30 kHz的電壓分貝數(shù)為-40 dB，則30 kHz時聲壓級為-40-（-190）=150 dB。

40 kHz時水聽器的靈敏度級為-192 dB，40 kHz的電壓分貝數(shù)為-34 dB，則40 kHz時聲壓級為-34-（-192）=158 dB。

水聲專業(yè)中，聲壓的基準值為1 μPa，同樣地，聲壓級的計算是聲壓的絕對值與聲壓的基準值比較后取對數(shù)，再乘以20后得到。例如，某頻率下聲壓為100 Pa，則它的聲壓級為

20×lg[(10²Pa) / (1μPa)]= 20×lg(10⁸)=160 dB。

我們通過逆運算，可以計算聲壓級為158 dB時聲壓的絕對值：

10^(158/20)=10^7.9μPa≈79.4 Pa

如果是測量發(fā)送響應或者源級，還需要折算到距聲源1米處的值，方便進行比較。

折算方法如下：

假設聲源距標準水聽器距離為d米，測量得到水聽器處的聲源級為P（Pa），則換能器的發(fā)射源級SPL為(按照Pa計算)：

SPL=P×d

假設聲源距標準水聽器距離為d米，測量得到水聽器處的聲源級為P（dB），則換能器的發(fā)射源級SPL為(按照dB計算)：

SPL=P+20×lg(d)。

V/bar與V/uPa之間的換算：

1bar=10⁵Pa，因此換算成dB，兩者相差220。舉例說明：

20V/bar對應20*lg(20)-220=-194dB(1V/uPa作為參考。)

水聽器自噪聲的定義：

水聽器自噪聲一般也成為水聽器本底噪聲，有自噪聲源級和自噪聲譜級兩種表示方法。自噪聲源級指工作帶寬內水聽器的噪聲總和，自噪聲譜級指工作帶寬內水聽器單位頻率寬度的噪聲。

自噪聲源級的單位是dB，參考值是1uPa；

自噪聲譜級的單位是dB，參考值是；

如果要換算成以Pa為單位，參考前面有關水聲聲壓級的計算。

發(fā)射換能器發(fā)送響應和發(fā)送源級之間的關系

換能器發(fā)送響應是指在1 V電壓激勵下，在1 m出產生的聲壓。知道換能器的發(fā)送響應后，很容易可以計算出換能器在一定電壓驅動下的發(fā)送源級。舉例說明：

某換能器的發(fā)送響應為140dB，在100V電壓驅動下，發(fā)送源級為：

140+20×lg(100)=180 dB。

即該換能器在100V電壓激勵下，在1 m處可產生180 dB的聲壓。

聲源級和距離之間的關系

聲源級和距離呈反比關系。距離增加一倍，聲源級下降一半。用對數(shù)表示為：

SPL=P - 20×lg(d)

如果在1米處聲源級為180dB，那么在100米處，聲源級為：

180-20×lg(100)=140 dB

水聽器輸出電壓的計算

水聽器在聲場中感受聲壓作用，會產生電壓輸出，根據(jù)靈敏度的定義，我們可知水聽器的電壓輸出與感受的聲壓大小成正比，以對數(shù)表示為：

U = P + M

舉例說明：

水聽器的靈敏度為-170 dB，聲場的聲壓值為150 dB，水聽器輸出的開路電壓為：

U = 150+(-170)=-20 dB。即U = 0.1 V。

水聽器電荷靈敏度和電壓靈敏度的轉換

電荷靈敏度和電壓靈敏度可以根據(jù)Q = U·C相互轉換，只是差一個電容的系數(shù)。 例如：某水聽器的電容量C為4000pF，電壓靈敏度級M_j是-210dB(ref：1V/μPa)，則：它的電壓靈敏度是10^(-210/20)=3.16×10^-11 V/μPa，電荷靈敏度是M_c=M_j×C=3.16×10^-11×4000×10^-12    M_c=1.26×10^-19 (c/μPa)=0.126 (pc/Pa)