噪声检测仪课程设计

声强级（LI）

I0为基准声强（I0=10-12W/m2）。 声功率级（LW）

LW?10lgWW0

ILI?10lgI0

图2.2电容式驻极体话筒内部结构简图

图2.3 FET阻抗变换器 具体工作原理：

驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。

声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。

当驻极体膜片遇到声波振动时，引起电容两端的电场发生变化，从而产生了随声波变化而变化的交变电压。驻极体膜片本身带有电荷，表面电荷地电量为Q，板极间地电容量为C，则在极头上产生地电压U=Q/C，当受到振动或受到气流地摩擦时，由于振动使两极板间的距离改变，即电容C改变，而电量Q不变，就会引起电压的变化，电压变化的大小，反映了外界声压的强弱，这种电压变化频率反映了外界声音的频率，这就是驻极体传声器地工作原理。

但驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小，一般为几十pF。因而它的输出阻抗值很高(Xc＝1／2~tfc)，约几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的。所以在话筒内接入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。场效应管的特点是输入阻抗极高、噪声系数低。普通场效应管有源极(S)、栅极(G)和漏极(D)三个极。这里使用的是在内部源极和栅极间再复合一只二极管的专用场效应管。接二极管的目的是在场效应管受强信号冲击时起保护作用。场效应管的栅极接金属极板。 2.3前置放大器

由于电容传声器电容量很小，内阻很高，而后级衰减器和放大器阻抗不可能很高，因此中间需要加前置放大器进行阻抗变换。前置放大器通常由场效应管接成源极跟随器，加上自举电路，使其输入电阻达到几千兆欧以上，输入电容小于3pF，甚至0.5pF。输入电阻低影响低频响应，输入电容大则降低传声器灵敏度。

前置放大器选用三级管9014构成的放大电路（低噪声、小功率），其结构参数如下：

（1）三极管为NPN结构

（2）集电极最大耗散功率PCM=0.4W（Tamb=25℃） （3）集电极最大允许电流ICM=0.1A （4）集电极基极击穿电压BVCBO=50V （5）集电极发射极击穿电压BVCEO=45V （6）发射极基极击穿电压BVEBO=5V

（7）集电极发射极饱和压降VCE(sat)=0.3V (IC=100mA; IB=5mA) （8）基极发射极饱和压降VBE(sat)=1V (IC=100mA; IB=5mA) （9）结温 150℃

（10）特怔频率 （最小）fT=150MHz

（11）放大倍数：A=60~150; B=100~300; C=200~600; D=400~1000

图2.4 前置放大器电路图

当有声音传入高灵敏度电容式驻极体话筒LS1时，MK1两端的电量发生改变，

经过电容器C2和R3的作用加到晶体三级管9014的基极及发射极之间，从而引起三级管9014基极和发射极之间的电压发生变化，最终使三级管9014集电极的电压发生变化，由于三级管的放大作用，所以集电极的电压是基极电压Au倍，最后被放大的信号通过电容器C1加到下一级电路中。 计算公式：

放大倍数Au计算公式如下：Au=（－β

Rc2） rbe 其中rbe=300+(1+β)26/Ie≈300+（1+β） 所以Au ≈100（倍）

三极管的选择及参数设定：

由于硅材料高频三极管的fT一般不低于50MHz，所以在音频电子电路中使 用这类管子可不考虑fT这个参数。

小功率三极管BVCEO的选择可以根据电路的电源电压来决定，一般情况下只要三极管的BVCEO大于电路中电源的最高电压即可。一般小功率三极管的BVCEO都不低于15V，所以在无电感元件的低电压电路中也不用考虑这个参数。 一般小功率三极管的ICM在30～50mA之间，对于小信号电路一般可以不予考虑。

当我们估算了电路中三极管的工作电流(即集电极电流)，又知道了三极管集电极到发射极之间的电压后，就可根据P=U×I来计算三极管的集电极最大允许耗散功率PCM。 2.4衰减器

声级计不仅要测量微弱信号，也要测量较强的信号，也是要有较大的测量范围，例如要测量25一140 dB范围声级．声级计的检波器和指示器不可能有这么宽的量程范围，因此要采用衰减器．如果指示器量程范围为一10一+10 dB，则衰减器的总衰减量为l0O dB，而且衰减器以10 dB分挡，即30，40，so，…130 dB共11挡．在一般测量仪器中，衰减器都是放在第一组放大器的前面．如果在声级计中也这样做，那么由第一组放大器所产生的噪声对于任何挡都无衰减地被放大并指示在电表上．假如噪声电压为5V(折算到放大器输入端)，而在最灵敏挡(30 dB挡)满度时，输入的电压为100V，于是信号噪声之比(信噪比)为20倍，即26dB．当信号增大时，为了避免指示器过载，信号被衰减器衰减，而第一组放大器的噪声却不被衰减，信噪比没有提高．信噪比太低不仅影响到测量的准确性，也影响到信号的频谱分析与记录。

为了提高信噪比，我们将衰减器分为输入衰减器和输出衰减器嘣部分，输出衰减器接在第一组放大器和第二组放大器之间，而且在一般测量时，使输出衰减器尽量处在最大衰减位置．这样，当测量较大信号时，由于输出衰减器的衰减作