什么是电荷注入校准？

BK声学与振动 · 发表于 2020-4-23 15:58

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作者：

ERLING SANDERMANN OLSON
Brüel & Kjær传声器校准专家

介绍 Introduction

电荷注入校准（Charge Injection Calibration，简称CIC；由Brüel & Kjær于20世纪90年代中期发明并获得专利）是一种方便的方法，可用于验证电容式传声器测量通道（包括麦克风本体）的完整性，无需操作员进行任何交互。

尽管从技术上讲CIC并非一种“校准”方法，但该技术对传声器本体的电容以及所连接的前置放大器（和电缆）的任何变化都很敏感，它们显示了传声器通道的状况。

原理 The Principle

在CIC中，信号是通过内置在前置放大器中的小型、高度稳定的电容器引入的，该电容器与传声器本体和前置放大器输入的组合串联在一起，请参见图1。信号在小电容器和传声器前置放大器阻抗之间分配，导致输出与传声器本体的电容近似成反比。传声器电容的任何变化都将反映在测量通道输出的变化中。

当信号直接引入传声器本体时，通道电气部分的变化也将反映在输出中。当信号关闭时，电容器对前置放大器的输入电容的贡献很小，而对测量通道的特性影响也很小。

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图1 CIC电路。½英寸传声器的典型值：Cm = 15 pF，Cc = 0.2 pF，Ci = 0.1 pF，Ri = 15GΩ

使用中的CIC CIC in use

要使用CIC，需要在已知通道条件的情况下存储测量通道对CIC信号的响应以供参考。施加信号进行验证，并将响应与参考响应进行比较。如果没有差异，则表明该通道仍处于良好状态。

与参考响应有明显偏差意味着测量通道中存在故障，因此需要对通道进行调查。CIC可以检测到的典型故障包括隔膜破裂、传声器短路、本体与前置放大器之间的接触故障以及电缆断裂。

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图2a、b和c：比较正常情况下的响应表明存在故障

CIC可能会检测到其他故障，具体取决于其严重程度。振膜张力或极化电压的变化直接影响传声器的灵敏度和频率响应，但是这种变化对传声器本体电容的影响相对较小。例如，典型的声级计传声器的振膜张力变化为2dB，其电容（以及CIC信号）变化约为0.5dB。

CIC不能替代声学验证，但CIC可以延长常规声学校准之间的间隔。同样，CIC是记录严重故障的出色工具，但在检查微小的灵敏度变化时有一定限制，而在检查传声器频率响应方面效果不佳。如果使用的是优质稳定的传声器，故障原因很可能是会使传声器发生严重改变的事件。稳定的CIC响应是测量通道正常运行的合理指示。

对于老旧型号，CIC实际是什么……

CIC实际上不是一种“校准”方法。该名称旨在强调其应用。为了避免在室外传声器中使用静电激励器（由于存在误报和损坏传声器的风险），使用了插入式电压前置放大器来检查通道的电气部分。

这些前置放大器通常用于开路灵敏度传声器校准。该方法称为插入电压校准（IVC）。后来，传声器电容被包括在检查中，与最初的IVC方法相比，这是通道检查的一个飞跃。为了强调这一飞跃，IVC成为了CIC。

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[综合讨论] 什么是电荷注入校准？