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1、传声器选择,GF-B3720110001项目,目录,一 传声器的分类二 动圈式传声器三 电容式传声器四 压电式传声器五 碳粒传声器六 光纤传声器,一 传声器的分类,对各种类型的传声器进行辐照实验，然后将辐照前后传声器主要技术指标进行比对，最终确定一类抗辐照性能最好的传声器。传声器的主要技术指标：灵敏度；频率范围(带宽)；信号噪声比(S/N)；源阻抗及推荐的负荷阻抗；瞬态响应；指向特性。,二 动圈式传声器,动圈式话筒是依据电磁感应原理制成的，接受声波的膜片发生受迫振动，带动处于恒定磁场内的线圈，从而产生交变的感应电动势，形成变化着的电信号。,动圈式传声器具有结构牢固可靠、性能稳定、无需外加直流电
2、压、使用简便等优点。拟采用得胜KM-655。,三 电容式传声器,电容话筒是依据接收声波的膜片构成电容，受迫振动后，其电容量发生变化从而产生交变电压，形成变化着的电信号。,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，约几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接与放大器相匹配的。所以在话筒内接入一只结型场效应管来进行阻抗变换和电压放大。,JFET的电参数主要取决于沟道纯掺杂质浓度nc和迁移率。中子辐射引起的载流子去除效应将降低纯掺杂质浓度nc。由于中子辐射在硅体内形成的缺陷对于自由载流子来说是个散射中心，这就降低了硅材料载流子的迁移率，一般来说，当中子注量达1015/cm2
3、以上时，迁移率降低才变得明显。JEFT抗总剂量能力较双极器件要强得多，它的栅源漏电流IGSS对总剂量辐射灵敏。P沟JFET较N沟要耐总剂量辐射。噪声电压一般要经过103Gy以上的总剂量辐射后才有较明显的增加。总剂量辐射在耗尽区内引入缺陷和缺陷群，形成大量的复合-产生中心，使得IGSS对总剂量较为灵敏。,在电容式传声器中通常有两种：一种是直流极化式；另一种是驻极体式。采用经过事先极化的驻极体代替上述极化电压的电容传声器称为驻极体电容传声器，简称驻极体传声器。驻极体传声器的优点是省去了极化电压的装置，电路也简化了，从而体积小巧，价格相对低廉；缺点是极化电压保持时间有一定限度。对于使用者来说，应避免
4、在高温和高湿环境下存储和使用电容传声器，这对延长其使用寿命是有利的。直流极化式电容传声器一般加48V幻象电源。本次实验拟采用得胜SM-8B。,四 压电式传声器,压电式传声器包含一个因机械变形而产生电压（电荷）的传感器元件。在低于元件共振频率的范围内，电压（电荷）与位移成正比。,声发射传感器的压电材料用得最多的是锆钛酸铅（PZT）压电陶瓷，其原理图如下：,车床刀具磨损监测系统,在刀具磨损状态识别中采用声发射法的优越性在于：避开了切削过程中振动和音频噪声污染严重的低频区，在所感兴趣的频率范围内灵敏度较高；由于监测信号反映的是金属材料内部晶格变化情况，故有可能较早地对刀具破损进行预报。其不利之处在于
5、：特征参数易受工件和刀具材料的影响；由于声发射信号在接触界面传播时损耗很大，一般要求将传感器安装在刀具上，需要特制夹具，不利于屏蔽。,磁性夹具,本次实验拟采用北京声华兴业有限公司的SR800。,硅微压电薄膜传声器,硅微压电薄膜传声器是将压电薄膜沉积在振膜上做振动而形成的传声器。压电薄膜有多种，主要包括极化的压电陶瓷（镐钛酸铅PZT，钛酸钡等）、择优取向的压电晶体（氧化锌ZnO，氮化铝AlN等）和高分子聚合物（聚偏氟乙烯PVDF）等。,该硅微压电薄膜传声器采用Si3N4作为振动膜，压电薄膜采用ZnO，并分成四部分一次串联起来。其整个工艺流程如下图：,五 碳粒传声器,碳粒传声器是依靠碳粒间的接触电
6、阻的变化来工作的。这种传声器的高灵敏度取决于碳粒间的连续相互作用，因为这种高灵敏性使其不必再使用音频放大器。碳粒传声器是由一个填充了碳粒的接触盘构成，通常这些碳粒是由无烟煤做成的。颗粒与电传导膜通过膜上的接触点相接触，振膜一般是用一片很薄的铝合金制成。振膜的周期性位移对碳粒产生了机械压力的变化，这就产生了振膜与接触盘间周期性变化的阻值。对小的位移来说，电阻的变化与位移的大小成正比。,输出电压为：,碳粒传声器由于不需前置放大电路，预计耐辐射性能会比电容式与动圈式传声器要好。但由于碳粒压缩所产生的噪声影响，这种传声器的信噪比或者动态范围是可变的。碳粒传声器的频率响应、灵敏度、噪声测量的可重复性很差
7、。,六 光纤传声器,1 透射式强度型光纤传声器,透射式强度型光纤麦克风是将发射光纤和接收光纤直接对准，通过声压的振动来移动遮光板或是直接移动接收光纤，通过接收光纤接收到发射光纤的部分光来实现光强调制。,2 反射式强度型光纤传声器,目前，光纤麦克风中应用最广泛，原理最简单的当推反射式强度型光纤传声器（re-flective intensity modulated fiber optic sensor,RIM-FOS），其中形式最简单的便是一入一出型的光纤对式传感器。这种光纤声传感器的工作原理：光源发出的光通过光纤传输经透镜聚焦后投射到反射膜上，反射膜把光反射回透镜，再经过透镜耦合到接收光纤，由声
8、强的扰动引起反射膜的振动，从而影响耦合到接收光纤中的光强度，这个过程就是声强对光载体进行的强度调制，接收光纤接收到的经过调制的光传输到光电探测器，由光电探测器转换成包含了待测物理量信息的电信号，再经过对电信号的处理就可分离出所要测量声强了。,虽然光纤传声器工作原理很简单，但涉及到的光强调制特性的数学模型比较复杂。以RIM-FOS为例，其光强调制系数不但与光纤到反射面的距离有关，还和反射膜的选择有密切的关系，比如反射膜的尺寸、厚度、材料以及涂层材料。国内做光纤传声器的寥寥无几，其中桂林航天光比特科技股份公司 报价15000元，其产品如下图所示：,当辐射中子注量达到7X1015/cm2时，LED光输出功率减少50%；LED总剂量电离辐射损伤类似于一般半导体二极管。中子辐射使得PIN二极管的体电阻减少，这与一般二极管受中子辐射后体电阻增加是不同的；对PIN光电二极管经106Gy辐射，相对响应度降低70%，暗电流上升了3到4个量级。商用玻璃光纤（K2/K）对中子辐射十分灵敏，经不到1012/cm2中子注量的辐射，光纤对光的吸收就超过10dB/m。,
