《傳感器技術(shù)及其應(yīng)用》第09單元 聲音傳感器應(yīng)用-聲音傳感實驗

第9單元

聲音傳感器應(yīng)用--聲音傳感實驗任務(wù)二實驗原理任務(wù)一實驗?zāi)康娜蝿?wù)三實驗步驟單元任務(wù)預(yù)覽一、實驗?zāi)康牧私饴曇魝鞲衅鞯牡姆N類和工作原理了解駐極體電容式聲音傳感器的工作特點及原理了解聲音傳感模塊的原理并掌握其測量方法任務(wù)二實驗原理任務(wù)一實驗?zāi)康娜蝿?wù)三實驗步驟原理說明聲音是由物體振動產(chǎn)生的聲波，是通過介質(zhì)（空氣或固體、液體）傳播并能被人或動物聽覺器官所感知的波動現(xiàn)象。最初發(fā)出振動（震動）的物體叫聲源。聲音以波的形式振動（震動）傳播。聲波在介質(zhì)中傳播的速度稱為聲速，用C表示，單位為米/秒，聲速的大小取決于介質(zhì)的彈性和密度而與聲源無關(guān)，在常溫(即20℃)和標準大氣壓下空氣中的聲速C是344米/秒；聲波行經(jīng)兩個波長的距離所需的時間稱為周期，用T表示，單位是秒；周期的倒數(shù)即聲波每秒鐘振動的重復(fù)次數(shù)稱為頻率，用f表示(即f=1/T),單位為赫茲，用Hz表示。1.駐極體電容式聲音傳感器（1）半導(dǎo)體型氣體傳感器特點駐極體傳聲器分為振膜式駐極體電容傳聲器和背極式駐極體電容傳聲器。背極式駐極體電容傳聲器由于膜片與駐極體材料各自發(fā)揮其特長，因此性能比振膜式駐極體電容傳聲器好。（2）駐極體電容傳聲器結(jié)構(gòu)（3）駐極體電容傳聲器參數(shù)表2.壓電駐極體電聲器件壓電駐極體電聲器件利用壓電效應(yīng)進行聲電/電聲變換，其聲電/電聲轉(zhuǎn)換器為一片30~80μm厚的多孔聚合物壓電駐極體薄膜，相對電容式/動圈式結(jié)構(gòu)復(fù)雜且精度要求極高的零件配合設(shè)計，大大減小了電聲器件的體積；同時，零件數(shù)目大為減少，可靠性得到保證，方便大規(guī)模生產(chǎn)的需求。多孔聚合物壓電駐極體薄膜能達到非常高的壓電系數(shù)，比PVDF鐵電聚合物及其共聚物的壓電活性高1個量級；其次，薄膜的厚度可以做到很小，易于滿足對幾何尺寸的要求，且原料的來源廣泛，材料成本與加工制備均較壓電陶瓷與鐵電單晶材料容易許多。利用壓電駐極體制成的電聲器件，可廣泛應(yīng)用于電聲、水聲、超聲與醫(yī)療等領(lǐng)域。壓電傳聲器結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)圖3.動圈式傳聲器示意圖：4.駐極體式電容傳聲器的應(yīng)用電路駐極體式電容傳聲器，為了避免使用極化電壓，有兩種接法，駐極體式電容傳聲器的接法簡圖如下：駐極體式電容傳聲器的應(yīng)用電路圖5.NewLand聲音傳感模塊認識（1）聲音傳感模塊電路板認識①咪頭MP9767P；②麥克風信號接口J4，測試麥克風輸出的音頻信號③信號放大電路；④信號放大接口J6，測量音頻信號經(jīng)過放大后疊加在直流電平上的信號，即比較器1的負端輸入電壓；⑤靈敏度調(diào)節(jié)電位器；⑥靈敏度測試接口J10，測試可調(diào)電阻可調(diào)端輸出電壓，即比較器1的正端輸入電壓；⑦比較器電路；⑧比較信號測試接口J7，即比較器1的輸出電壓；⑨比較輸出測試接口J3，即比較器2的輸出電壓；⑩接地GND接口J2。聲音傳感模塊電路圖（2）聲音傳感模塊場景模擬界面認識聲音傳感模塊場景模擬界面主要包括4個部分，模擬場景、音頻放大直流電平AD值、靈敏度電平AD值與模擬燈光結(jié)果指示任務(wù)二實驗原理任務(wù)一實驗?zāi)康娜蝿?wù)三實驗步驟1.啟動聲音傳感模塊 （1）將NEWLab實驗硬件平臺通電并與電腦連接。（2）將聲音傳感模塊放置在NEWLab實驗平臺一個實驗?zāi)K插槽上。（3）將模式選擇調(diào)整到自動模式，按下電源開關(guān)，啟動實驗平臺，使聲音傳感模塊開始工作。（4）啟動NEWLab實驗上位機軟件平臺，選擇聲音傳感。（5）選擇硬件連接說明，上位機軟件平臺檢測硬件通過，見圖9-11所示。（6）選擇場景模擬實驗，上位機軟件測試硬件平臺的聲音傳感模塊正常工作，并進入工作界面聲音傳感模塊工作實圖硬件連接說明界面2.實驗測量（1）設(shè)置聲音采集靈敏度閥值調(diào)節(jié)可調(diào)電阻VR1，調(diào)零測試:（2）駐極體話筒輸出波形測試當沒有明顯聲音時，J4麥克風信號接口的波形信號和J6信號放大波形信號情況:對準麥克風制造噪聲，此時J4麥克風信號