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廉价传声器测量，真能 “省心省力”？
在音频测量领域，传声器的质量至关重要，可有些小伙伴为了节省成本，选择了低质量的传声器，殊不知这背后可能藏着不少坑。
微小颗粒，测量 “隐形杀手”
Rémi Guastavino 博士将在本文中探讨为什么廉价的传声器可能会花费您更多的成本。低质量传声器在性能、准确性和可靠性方面存在诸多隐藏问题，可能前期看似没有太大影响，但时间一长，尤其在特定环境下，测量结果就会 “翻车”。
它微妙又显著，但却不易察觉……
使用较低质量测量传声器的主要挑战是性能问题——可能小到难以察觉，除非你一直在用校准器监测传声器灵敏度。这并非毫无差别，只是短期内问题可能不明显。但随着时间推移，尤其是在特定条件下，这些问题会严重影响测量的准确性和可靠性。注意：实际性能可能与产品参数规格并不一致。)
尽可能保持清洁！
测量传声器常见的问题之一是微小颗粒的污染，这会严重影响其清洁度和性能。在精密传声器中，背板和隔膜之间的间距约为20微米，这决定了传声器的电容容量。一根头发的直径约在60到100微米之间，是其间距的3到5倍厚度。这个距离非常微小，所以任何微小颗粒都可能对传声器性能产生影响。
图 1：测量传声器膜片之间的距离任何被困在传声器腔体内的颗粒都可能影响膜片，改变电容和极化电压，进而影响传声器的灵敏度和本底噪声。当温度和湿度变化时，颗粒周围容易产生冷凝，这会进一步加剧灵敏度漂移和本底噪声增加。
图 2：封闭在隔膜和背板之间的颗粒
这能有多糟糕?
一家公司在将其传声器暴露在高湿度测试中后发表了相反的观点。他们声称，尽管他们的传声器在测试中显示出灵敏度的变化（超过1.5 dB的变化），但重新干燥后灵敏度变化很小（比初始灵敏度+0.3 dB）。虽然这可能是事实，但在HBK，我们认为这种性能不可接受。我们的经验表明，传声器不够干净，就无法保持稳定的灵敏度。
图 3： 封闭在外壳和隔膜之间的可见颗粒与干净传声器膜片对比图
实验中，我们将40个传声器暴露在高湿度下一周。结果显示，40%的传感器灵敏度变化大于0.2 dB，部分传感器损耗大于4 dB，而HBK精密测量传声器灵敏度变化小到几乎不可测量。对于在潮湿环境下灵敏度变化大于0.2 dB的传声器的长期稳定性，你真的能抱有多大期待呢？我可以解决这个问题吗?
简单回答，其实不能。传声器的灵敏度会整天漂移，需要不断重新校准。校正灵敏度并不能解决所有问题，因为极化电压的变化也会影响膜片张力，进而影响传声器的高频响应。
图 4： 灵敏度校正前后健康与不健康的传声器响应的对比
我还应注意什么问题？
高品质的传声器依赖精心挑选的材料，以确保在温度和静压变化下的稳定性。没有这种细致的结构，传声器很容易产生迟滞现象，这意味着暴露于温度变化或静压会使部分零部件（如膜片）移位，改变平衡点，引起持久的灵敏度变化。在设计不佳的传声器中，灵敏度变化会持续存在，即使在恢复环境条件后，也会导致不可靠的测试结果。
图 5：传声器在暴露于温度压力时产生滞后现象
这是如何影响测试场景的？
不稳定的传声器会产生不稳定的结果，误差会随着时间的推移和不同的环境条件而变得更加明显。
使用低质量的测量传声器，您可能会遇到以下问题：
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精度降低 - 导致数据不可靠。
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更高的噪声下限-降低信噪比。
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有限频率响应 – 在特定测量中，造成频率范围内的不准确。
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校准问题 - 这些传声器不能保持校准，导致随时间漂移，需更频繁地重新校准。
传声器是测量链中的第一个环节，也是最关键的环节。传声器捕获的信号质量必须尽可能好；高不确定性的传声器会导致测量设置不良，并给整个测量链带来不确定性。
图 6：基本测量链每个环节(传感器、电缆、前端和软件分析)带来的平均不确定性
从成本角度看，贪图一时便宜用低质量传声器，可能以后要在精度、噪声、频率响应、校准等方面吃大亏。长期测量精度和准确度受损，真的值得吗？
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