次聲傳感器
次聲傳感器簡(jiǎn)介 
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CASI-184dB 高聲壓寬帶傳感器
產(chǎn)品編號(hào)：No.002
CASI-184dB 高聲壓寬帶傳感器
使用說(shuō)明書(shū)
產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)： GB3836.1-2010、GB3836.4-2010、GB 9969.1-1998
中科聲相（天津）科技有限公司
2023 年 1 月第 1.0 版
前 言
前 言
特高聲壓寬帶傳感器，用于廣域范圍的次聲波源監(jiān)測(cè)定位，監(jiān)測(cè)異常次聲波信號(hào)，并通過(guò)數(shù)采儀傳 輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析。為了使您能夠正確使用該設(shè)備，充分發(fā)揮該設(shè)備的效能，請(qǐng)?jiān)谑褂们罢J(rèn)真閱讀本 說(shuō)明書(shū)，充分理解有關(guān)事項(xiàng)，尤其是說(shuō)明書(shū)中用黑體字標(biāo)示“警告” 、“注意”的部分。在使用過(guò)程中， 請(qǐng)正確理解該設(shè)備的工作性能，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行。
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警 告：
1.安裝、使用前必須認(rèn)真閱讀本說(shuō)明書(shū)！
2.此特高聲壓寬帶傳感器信號(hào)地與電源負(fù)極相連，并與金屬外殼相 通，所以此特高聲壓寬帶傳感器在安裝和使用時(shí)外殼必須可靠接地，并 與控制室地可靠隔離！
3.防護(hù)等級(jí)IP67未考慮信號(hào)線LEMO插頭處，為確保防護(hù)性能，在安裝時(shí)一定要插上五芯信號(hào)線LEMO插頭，裝上膠墊，接上并擰緊防爆撓性 管。
3.防護(hù)等級(jí)IP67未考慮信號(hào)線LEMO插頭處，為確保防護(hù)性能，在安裝時(shí)一定要插上五芯信號(hào)線LEMO插頭，裝上膠墊，接上并擰緊防爆撓性 管。
4.嚴(yán)禁帶電安裝、拆卸和維護(hù)！
5.在爆炸性氣體環(huán)境中嚴(yán)禁打開(kāi)！
6.該設(shè)備內(nèi)部電路用戶(hù)不得擅自改動(dòng)！
7.檢修時(shí)不得修改本電路及關(guān)聯(lián)電路的元器件型號(hào)、規(guī)格及參數(shù)！
8.CASI-RTU數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸儀是此特高聲壓寬帶傳感器的關(guān)聯(lián)設(shè)備， 必須與之一起連接起來(lái)使用。未經(jīng)關(guān)聯(lián)，不得使用！
5.在爆炸性氣體環(huán)境中嚴(yán)禁打開(kāi)！
6.該設(shè)備內(nèi)部電路用戶(hù)不得擅自改動(dòng)！
7.檢修時(shí)不得修改本電路及關(guān)聯(lián)電路的元器件型號(hào)、規(guī)格及參數(shù)！
8.CASI-RTU數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸儀是此特高聲壓寬帶傳感器的關(guān)聯(lián)設(shè)備， 必須與之一起連接起來(lái)使用。未經(jīng)關(guān)聯(lián)，不得使用！
1 概述
特高聲壓寬帶傳感器是采用薄膜耦合原理空氣中的次聲波的換能（敏感）元件。用于檢測(cè)異常次 聲信號(hào)，并通過(guò)數(shù)采儀傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析。
該設(shè)備具有防零漂設(shè)計(jì)，可在一定靜態(tài)壓力下工作，并對(duì)靜態(tài)壓力無(wú)輸出，可以直接與數(shù)采儀連 結(jié)，通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸可組織成傳感器網(wǎng)絡(luò)測(cè)量系統(tǒng)。 1.1 國(guó)際同類(lèi)傳感器指標(biāo)如下：
國(guó)際次聲傳感器主要是美國(guó)的 Model 系列電容式次聲波傳感器，主要有 M25、M50、M60、M64S， 法國(guó)的 MB 系列微氣壓計(jì)，主要有 MB2005、MB2007、MB3A，還有丹麥的 B&K4193 傳聲器，以色 列的 MKM2180S 光纖次聲傳感器。
美國(guó)的 Model 50 和最先進(jìn)的 M64S： M64S 的測(cè)量峰值范圍是 220Pa(對(duì)應(yīng)聲壓 138dB)，頻率范圍 0.03Hz- 245Hz。 Model 50 動(dòng)態(tài)范圍 100dB，頻率范圍 0.5Hz-2Hz。
圖 美國(guó)的 Model 50 和最先進(jìn)的 M64S 次聲傳感器
法國(guó)的 MB2005、MB2007、MB3A：
工作溫度-20 度至+60 度。
動(dòng)態(tài)范圍更寬達(dá)到 14dB-174dB，
低聲壓檢測(cè)能力更強(qiáng)達(dá)到 0.1mPa， MB2005 頻率范圍 0.01Hz-20Hz，峰值聲壓 10kPa（174dB），低靈敏度 1mv/Pa 時(shí)動(dòng)態(tài)范圍 134dB， 高靈敏度 20mv/Pa 時(shí)動(dòng)態(tài)范圍 108dB。最低測(cè)量 1mPa 聲壓,儀器噪聲<2mPa。 MB3A 頻率范圍 0.02Hz-40Hz,最低自噪聲 0.13mPa/1Hz，最大聲壓：12000Pa（175.58dB）,靈敏度20.2mv/Pa，動(dòng)態(tài)范圍 108dB。
1.2 本產(chǎn)品工作環(huán)境
關(guān)聯(lián)設(shè)備：數(shù)采儀 防護(hù)等級(jí)：IP67（未考慮信號(hào)線lemo插頭處） 工作環(huán)境條件 a) 環(huán)境溫度：-40℃～75℃或-40℃～125℃； b) 相對(duì)濕度：≤99%無(wú)凝結(jié) ； c) 大氣壓力：80kPa～110kPa； d) 測(cè)量介質(zhì)溫度：≤125℃，測(cè)量介質(zhì)靜壓：≤8MPa 特性無(wú)零漂； 雙檔輸出:1倍和100倍； 高線性范圍：<1%(30kPa)； 低噪聲：30μv，等效聲壓0.1mPa（14dB）。
2 外形結(jié)構(gòu)和工作原理
2.1 外形尺寸及重量 a)外形：金鐏形。 b)外形尺寸：主體，高158mm×Ф148mm，
帶提手，高218mm×Ф148mm。
c)重量：約4.696kg。
2.2 工作原理
本次聲波傳感器是采用電容耦合原理檢測(cè)空氣中的壓力波的換能（敏感）元件，次聲波傳感器將壓 力波引起的敏感器垂直振動(dòng)產(chǎn)生電流信號(hào)輸出，靈敏度高，無(wú)需調(diào)零。敏感器具有一定的抗振動(dòng)干擾性 能。敏感單元不會(huì)因外界影響（如溫度，時(shí)間等）而改變其長(zhǎng)期穩(wěn)定性，該次聲波傳感器具有：體積小、 重量輕、安裝使用方便的特點(diǎn)。
次聲波傳感器是一個(gè)內(nèi)部有多重負(fù)反饋控制的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒚舾袎K的機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)。
特高聲壓寬帶傳感器通過(guò)互補(bǔ)檢波，降低非線性效應(yīng)，也就是實(shí)現(xiàn)招標(biāo)文件所述的自校準(zhǔn)。
信號(hào)檢測(cè)采集雙路輸出S0和S1，高聲壓測(cè)量S1輸出v ?t? H 對(duì)應(yīng)低靈敏度（例如u H ? 0.7 mv/Pa）， 低聲壓測(cè)量S0輸出v ?t ? L 對(duì)應(yīng)高靈敏度（例如u L ? 350 mv/Pa），兩路信號(hào)迭加組合成輸出信號(hào)，可以 無(wú)失真地檢測(cè)從0.01Pa到10kPa的聲壓，輸出信號(hào)范圍-10v至+10v。
保證在低聲壓測(cè)量時(shí)的高靈敏度檢測(cè)輸出背景電噪聲小于10μv。
該次聲波傳感器具有防爆設(shè)計(jì)，可在一定靜態(tài)壓力下工作，并對(duì)靜態(tài)壓力無(wú)輸出，可以直接與數(shù)采 儀連結(jié)，有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸可組織成傳感器網(wǎng)絡(luò)測(cè)量系統(tǒng)。
3 技術(shù)指標(biāo)定義
動(dòng)態(tài)范圍：指在3dB頻率范圍內(nèi)所有頻率點(diǎn)皆滿(mǎn)足失調(diào)小于3%的測(cè)量范圍，即在最低聲壓水平時(shí)， 保持失調(diào)小于3%,即諧波抑制(THC)比大于30dB，信噪比高于30dB，信號(hào)不被噪聲淹沒(méi)。在最高聲壓時(shí) 保持失調(diào)小于3%。在此前提下可以用參考頻率點(diǎn)1Hz處的最低測(cè)量聲壓(mPa)和最高測(cè)量聲壓（Pa）來(lái) 表示，也可以用二者之比的分貝數(shù)來(lái)表示動(dòng)態(tài)范圍（dB）。
量程：保持3dB頻率范圍內(nèi)所有頻率點(diǎn)皆滿(mǎn)足失調(diào)（THD）小于3%的測(cè)量范圍的最高聲壓，國(guó)際 通用以帕（Pa）來(lái)表示，也可以用分貝數(shù)（dB）來(lái)表示。常用參考頻率點(diǎn)1Hz處的最高測(cè)量聲壓（Pa） 來(lái)表征。此處的聲壓是有效值，如量程30kPa對(duì)應(yīng)的最大峰值聲壓是42.42kPa。 靈敏度：頻率范圍內(nèi)所有頻率點(diǎn)，指1Pa聲壓下傳感器輸出電壓信號(hào)電壓，以mV/Pa表示。是有效 值，常用參考頻率點(diǎn)1Hz處的靈敏度來(lái)表征。
滿(mǎn)量程失真度：指最大測(cè)量聲壓下的輸出信號(hào)諧波失真量（THD），常用參考頻率點(diǎn)1Hz處的測(cè)量 結(jié)果來(lái)表征。
3dB帶寬：頻帶內(nèi)靈敏度數(shù)值在均值水平誤差小于±3dB的頻率范圍，通常用來(lái)表征傳感器的測(cè)量 頻率范圍。
3dB帶寬：頻帶內(nèi)靈敏度數(shù)值在均值水平誤差小于±6dB的頻率范圍，通常用來(lái)表征傳感器可以測(cè) 量到有效信號(hào)的頻率范圍。 壓力導(dǎo)數(shù)靈敏度：指?jìng)鞲衅鬏敵鲭妷簩?duì)應(yīng)壓力導(dǎo)數(shù)的靈敏度值，單位是mV/Pa/s，即對(duì)應(yīng)靈敏度的 導(dǎo)數(shù)值，該值反應(yīng)傳感器對(duì)聲壓突變的響應(yīng)能力。
信號(hào)輸出類(lèi)型：傳感器輸出類(lèi)型可以有差分電壓型（±10V）、單端電壓型（±10V）、單向電壓型（0～ 10V）或（0～10V），電流型（4～20mA），485型。差分電壓型具有抗電磁干擾和工頻干擾的能力。
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零點(diǎn)溫漂：指溫度改變引起的零值改變量相對(duì)于滿(mǎn)量程的百分比，以%/℃@FS表示，反應(yīng)傳感器輸 出的穩(wěn)定性；
零點(diǎn)氣壓漂：指環(huán)境報(bào)導(dǎo)壓改變引起的零值改變量相對(duì)于滿(mǎn)量程的百分比，以‰hPa@FS表示，反應(yīng) 傳感器輸出的穩(wěn)定性；
零點(diǎn)校準(zhǔn)：指?jìng)鞲衅鬏敵鍪墉h(huán)境溫度、濕度、氣壓影響，或者材料老化、元器件變性的影響而產(chǎn)生 的零點(diǎn)偏移需要標(biāo)準(zhǔn)校零。
輸出阻抗：指?jìng)鞲衅鞯妮敵龆俗杩梗磻?yīng)其帶負(fù)載能力，通常是50Ω。
長(zhǎng)期穩(wěn)定性：指長(zhǎng)期不間斷工作下輸出的不變性，通常開(kāi)機(jī)0.5小時(shí)后穩(wěn)定后<0.2dB，或者以穩(wěn)定 時(shí)長(zhǎng)來(lái)表示，150℃干燥空氣通常>1000h/dB。
靈敏度溫漂：指溫度改變引起的靈敏度值改變量相對(duì)于滿(mǎn)量程的百分比，通常<0.3%/k @FS表示， 反應(yīng)傳感器輸出的穩(wěn)定性。 濕度影響：；指溫度改變引起的靈敏度值改變量相對(duì)于滿(mǎn)量程的百分比，通常<0.1dB@100%RH表示， 反應(yīng)傳感器輸出的穩(wěn)定性；
振動(dòng)靈敏度：指?jìng)鞲衅髟谡駝?dòng)引起的輸出信號(hào)水平，通常<35dB SPL ref. 1 m/s
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磁場(chǎng)靈敏度：指在特定工頻干擾下感應(yīng)磁場(chǎng)的水平，反應(yīng)抗干擾的能力，通常<10dB SPL， 50Hz,80A/m； 自噪聲壓：指在無(wú)聲壓輸入條件下傳感器高靈敏度檔的全頻帶輸出（噪聲）信號(hào)水平，根據(jù)靈敏度 換算成等效聲壓值，通常以1Hz時(shí)的數(shù)值為表征，<0.1mPa(14dB SPL,-80dB Pa
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/Hz ref 1Pa)；
自噪電壓(1Hz)：指在無(wú)聲壓輸入條件下傳感器高靈敏度檔的全頻帶輸出（噪聲）信號(hào)電壓水平， 通常以1Hz時(shí)的數(shù)值為表征，0.023mv，或者以歸一化水平表示，如-110dB/PSD)；
最高信噪比(1Hz)：指在滿(mǎn)量程時(shí)的信噪比，反應(yīng)傳感器的最高檢測(cè)信號(hào)的能力，通常>135dB； 工作溫度：指?jìng)鞲衅髟诔掷m(xù)工作時(shí)靈敏度改變量小于3dB所允許的溫度范圍，通常要求-40℃～ +65℃；
貯存溫度：指?jìng)鞲衅髟谶B續(xù)儲(chǔ)存時(shí)不變性所允許的溫度范圍，也就是啟用工作時(shí)靈敏度改變小于 3dB，通常要求-55℃～+75℃； 工作濕度：指?jìng)鞲衅髟诔掷m(xù)工作時(shí)靈敏度改變量小于3dB所允許的濕度范圍，通常要求99%無(wú)凝結(jié)； 工作電壓：傳感器正常工作所需的直流電源電壓；
工作電流：傳感器正常工作所需的直流電源電流；
功 耗：傳感器正常工作情況下的功耗； 耐鹽霧：指?jìng)鞲衅髟诔掷m(xù)工作時(shí)抗鹽霧腐蝕的能力，通常要求滿(mǎn)足的試驗(yàn)條件是≥5mg/m
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,96h； 電磁兼容性：指?jìng)鞲衅髟诔掷m(xù)工作時(shí)抗電磁干擾的能力，通常要求達(dá)到A級(jí)，GJB151B-2013之CE102、 CS101、CS114、RE102、RS103；
耐沖擊：指?jìng)鞲衅髟谶\(yùn)輸時(shí)承受耐沖擊的能力，通常要求滿(mǎn)足GBJ150,18A-2009；
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抗振動(dòng)：指?jìng)鞲衅髟谶\(yùn)輸時(shí)承受振動(dòng)的能力，通常要求滿(mǎn)足GBJ150,16A-2009 高原適應(yīng)性：指?jìng)鞲衅髟诔掷m(xù)工作時(shí)不受氣壓、氧氣稀薄等高原條件影響的能力，通常要求適應(yīng)海 拔高度≥4000m
4 技術(shù)參數(shù)
型 號(hào)：CASI-184dB；
高壓靈敏度(1Hz)：0.45mv/Pa, 1Pa-30kPa；
低壓靈敏度(1Hz)：45mv/Pa, 5mPa-300Pa；
量程(1Hz)：≥184dB@THD2%；
最低測(cè)量聲壓：≤48dB@THD2%；
滿(mǎn)量程失真度：≤2%@1Hz/30kPa 動(dòng)態(tài)范圍(1Hz)： 4mPa-30kPa(135dB)；
3dB 帶寬：0.008Hz-10kHz；
6dB 帶寬：0.0033Hz-20kHz；
壓力導(dǎo)數(shù)靈敏度：≤1mV/Pa/s；
1 倍和 100 倍雙路輸出：±10v 或±18V； 信號(hào)輸出類(lèi)型：2 路差分； 零點(diǎn)溫漂：≤0.2%/℃ ，FS 滿(mǎn)量程；
零點(diǎn)氣壓漂：≤0.2‰hPa，FS 滿(mǎn)量程；
零點(diǎn)校準(zhǔn)：無(wú)需人工；
輸出阻抗：2×50Ω；
長(zhǎng)期穩(wěn)定性：<0.2dB，0.5 小時(shí)后穩(wěn)定 >1000h/dB，150℃干燥空氣
靈敏度溫漂：0.3%/k 濕度影響：<0.1dB，100%RH；
振動(dòng)靈敏度：35dB SPL ref. 1 m/s 2
自噪聲壓(1Hz)：<0.1mPa(14dB SPL,-80dB Pa 2 /Hz ref 1Pa)；
自噪電壓(1Hz)：0.023mv(300 倍，-110dB/PSD)；
最高信噪比(1Hz)：135dB； 工作溫度：-40℃～+65℃；
貯存溫度：-55℃～+75℃； 工作濕度：99%無(wú)凝結(jié)； 工作電壓：DC12 V 或 DC24v；
工作電流：10mA；
功 耗：0.98W 磁場(chǎng)靈敏度：<10dB SPL，