次声传感器
次声传感器简介 
联系人：张先生
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传 真：022-58285138
地 址：CASI-184dB 高声压宽带传感器
产品编号：No.002
CASI-184dB 高声压宽带传感器
使用说明书
产品执行标准： GB3836.1-2010、GB3836.4-2010、GB 9969.1-1998
中科声相（天津）科技有限公司
2023 年 1 月第 1.0 版
前 言
前 言
特高声压宽带传感器，用于广域范围的次声波源监测定位，监测异常次声波信号，并通过数采仪传 输至计算机进行分析。为了使您能够正确使用该设备，充分发挥该设备的效能，请在使用前认真阅读本 说明书，充分理解有关事项，尤其是说明书中用黑体字标示“警告” 、“注意”的部分。在使用过程中， 请正确理解该设备的工作性能，严格按照操作规程进行。
本说明书由本公司修订，发布内容解释权归本公司。本公司保留随时对本说明书进行修改和编辑的 权力，我们将把与用户有关的修订内容及时通知客户。
阅读或使用本说明书时，如有不明之处，请及时与我单位联系。
警 告：
1.安装、使用前必须认真阅读本说明书！
2.此特高声压宽带传感器信号地与电源负极相连，并与金属外壳相 通，所以此特高声压宽带传感器在安装和使用时外壳必须可靠接地，并 与控制室地可靠隔离！
3.防护等级IP67未考虑信号线LEMO插头处，为确保防护性能，在安装时一定要插上五芯信号线LEMO插头，装上胶垫，接上并拧紧防爆挠性 管。
3.防护等级IP67未考虑信号线LEMO插头处，为确保防护性能，在安装时一定要插上五芯信号线LEMO插头，装上胶垫，接上并拧紧防爆挠性 管。
4.严禁带电安装、拆卸和维护！
5.在爆炸性气体环境中严禁打开！
6.该设备内部电路用户不得擅自改动！
7.检修时不得修改本电路及关联电路的元器件型号、规格及参数！
8.CASI-RTU数字网络传输仪是此特高声压宽带传感器的关联设备， 必须与之一起连接起来使用。未经关联，不得使用！
5.在爆炸性气体环境中严禁打开！
6.该设备内部电路用户不得擅自改动！
7.检修时不得修改本电路及关联电路的元器件型号、规格及参数！
8.CASI-RTU数字网络传输仪是此特高声压宽带传感器的关联设备， 必须与之一起连接起来使用。未经关联，不得使用！
1 概述
特高声压宽带传感器是采用薄膜耦合原理空气中的次声波的换能（敏感）元件。用于检测异常次 声信号，并通过数采仪传输至计算机进行分析。
该设备具有防零漂设计，可在一定静态压力下工作，并对静态压力无输出，可以直接与数采仪连 结，通过有线或无线网络传输可组织成传感器网络测量系统。 1.1 国际同类传感器指标如下：
国际次声传感器主要是美国的 Model 系列电容式次声波传感器，主要有 M25、M50、M60、M64S， 法国的 MB 系列微气压计，主要有 MB2005、MB2007、MB3A，还有丹麦的 B&K4193 传声器，以色 列的 MKM2180S 光纤次声传感器。
美国的 Model 50 和最先进的 M64S： M64S 的测量峰值范围是 220Pa(对应声压 138dB)，频率范围 0.03Hz- 245Hz。 Model 50 动态范围 100dB，频率范围 0.5Hz-2Hz。
图 美国的 Model 50 和最先进的 M64S 次声传感器
法国的 MB2005、MB2007、MB3A：
工作温度-20 度至+60 度。
动态范围更宽达到 14dB-174dB，
低声压检测能力更强达到 0.1mPa， MB2005 频率范围 0.01Hz-20Hz，峰值声压 10kPa（174dB），低灵敏度 1mv/Pa 时动态范围 134dB， 高灵敏度 20mv/Pa 时动态范围 108dB。最低测量 1mPa 声压,仪器噪声<2mPa。 MB3A 频率范围 0.02Hz-40Hz,最低自噪声 0.13mPa/1Hz，最大声压：12000Pa（175.58dB）,灵敏度20.2mv/Pa，动态范围 108dB。
1.2 本产品工作环境
关联设备：数采仪 防护等级：IP67（未考虑信号线lemo插头处） 工作环境条件 a) 环境温度：-40℃～75℃或-40℃～125℃； b) 相对湿度：≤99%无凝结 ； c) 大气压力：80kPa～110kPa； d) 测量介质温度：≤125℃，测量介质静压：≤8MPa 特性无零漂； 双档输出:1倍和100倍； 高线性范围：<1%(30kPa)； 低噪声：30μv，等效声压0.1mPa（14dB）。
2 外形结构和工作原理
2.1 外形尺寸及重量 a)外形：金鐏形。 b)外形尺寸：主体，高158mm×Ф148mm，
带提手，高218mm×Ф148mm。
c)重量：约4.696kg。
2.2 工作原理
本次声波传感器是采用电容耦合原理检测空气中的压力波的换能（敏感）元件，次声波传感器将压 力波引起的敏感器垂直振动产生电流信号输出，灵敏度高，无需调零。敏感器具有一定的抗振动干扰性 能。敏感单元不会因外界影响（如温度，时间等）而改变其长期稳定性，该次声波传感器具有：体积小、 重量轻、安装使用方便的特点。
次声波传感器是一个内部有多重负反馈控制的结构，能够将敏感块的机械运动转化为电子信号。
特高声压宽带传感器通过互补检波，降低非线性效应，也就是实现招标文件所述的自校准。
信号检测采集双路输出S0和S1，高声压测量S1输出v t H 对应低灵敏度（例如u H 0.7 mv/Pa）， 低声压测量S0输出v t L 对应高灵敏度（例如u L 350 mv/Pa），两路信号迭加组合成输出信号，可以 无失真地检测从0.01Pa到10kPa的声压，输出信号范围-10v至+10v。
保证在低声压测量时的高灵敏度检测输出背景电噪声小于10μv。
该次声波传感器具有防爆设计，可在一定静态压力下工作，并对静态压力无输出，可以直接与数采 仪连结，有线或无线网络传输可组织成传感器网络测量系统。
3 技术指标定义
动态范围：指在3dB频率范围内所有频率点皆满足失调小于3%的测量范围，即在最低声压水平时， 保持失调小于3%,即谐波抑制(THC)比大于30dB，信噪比高于30dB，信号不被噪声淹没。在最高声压时 保持失调小于3%。在此前提下可以用参考频率点1Hz处的最低测量声压(mPa)和最高测量声压（Pa）来 表示，也可以用二者之比的分贝数来表示动态范围（dB）。
量程：保持3dB频率范围内所有频率点皆满足失调（THD）小于3%的测量范围的最高声压，国际 通用以帕（Pa）来表示，也可以用分贝数（dB）来表示。常用参考频率点1Hz处的最高测量声压（Pa） 来表征。此处的声压是有效值，如量程30kPa对应的最大峰值声压是42.42kPa。 灵敏度：频率范围内所有频率点，指1Pa声压下传感器输出电压信号电压，以mV/Pa表示。是有效 值，常用参考频率点1Hz处的灵敏度来表征。
满量程失真度：指最大测量声压下的输出信号谐波失真量（THD），常用参考频率点1Hz处的测量 结果来表征。
3dB带宽：频带内灵敏度数值在均值水平误差小于±3dB的频率范围，通常用来表征传感器的测量 频率范围。
3dB带宽：频带内灵敏度数值在均值水平误差小于±6dB的频率范围，通常用来表征传感器可以测 量到有效信号的频率范围。 压力导数灵敏度：指传感器输出电压对应压力导数的灵敏度值，单位是mV/Pa/s，即对应灵敏度的 导数值，该值反应传感器对声压突变的响应能力。
信号输出类型：传感器输出类型可以有差分电压型（±10V）、单端电压型（±10V）、单向电压型（0～ 10V）或（0～10V），电流型（4～20mA），485型。差分电压型具有抗电磁干扰和工频干扰的能力。
7
零点温漂：指温度改变引起的零值改变量相对于满量程的百分比，以%/℃@FS表示，反应传感器输 出的稳定性；
零点气压漂：指环境报导压改变引起的零值改变量相对于满量程的百分比，以‰hPa@FS表示，反应 传感器输出的稳定性；
零点校准：指传感器输出受环境温度、湿度、气压影响，或者材料老化、元器件变性的影响而产生 的零点偏移需要标准校零。
输出阻抗：指传感器的输出端阻抗，反应其带负载能力，通常是50Ω。
长期稳定性：指长期不间断工作下输出的不变性，通常开机0.5小时后稳定后<0.2dB，或者以稳定 时长来表示，150℃干燥空气通常>1000h/dB。
灵敏度温漂：指温度改变引起的灵敏度值改变量相对于满量程的百分比，通常<0.3%/k @FS表示， 反应传感器输出的稳定性。 湿度影响：；指温度改变引起的灵敏度值改变量相对于满量程的百分比，通常<0.1dB@100%RH表示， 反应传感器输出的稳定性；
振动灵敏度：指传感器在振动引起的输出信号水平，通常<35dB SPL ref. 1 m/s
2
磁场灵敏度：指在特定工频干扰下感应磁场的水平，反应抗干扰的能力，通常<10dB SPL， 50Hz,80A/m； 自噪声压：指在无声压输入条件下传感器高灵敏度档的全频带输出（噪声）信号水平，根据灵敏度 换算成等效声压值，通常以1Hz时的数值为表征，<0.1mPa(14dB SPL,-80dB Pa
2
/Hz ref 1Pa)；
自噪电压(1Hz)：指在无声压输入条件下传感器高灵敏度档的全频带输出（噪声）信号电压水平， 通常以1Hz时的数值为表征，0.023mv，或者以归一化水平表示，如-110dB/PSD)；
最高信噪比(1Hz)：指在满量程时的信噪比，反应传感器的最高检测信号的能力，通常>135dB； 工作温度：指传感器在持续工作时灵敏度改变量小于3dB所允许的温度范围，通常要求-40℃～ +65℃；
贮存温度：指传感器在连续储存时不变性所允许的温度范围，也就是启用工作时灵敏度改变小于 3dB，通常要求-55℃～+75℃； 工作湿度：指传感器在持续工作时灵敏度改变量小于3dB所允许的湿度范围，通常要求99%无凝结； 工作电压：传感器正常工作所需的直流电源电压；
工作电流：传感器正常工作所需的直流电源电流；
功 耗：传感器正常工作情况下的功耗； 耐盐雾：指传感器在持续工作时抗盐雾腐蚀的能力，通常要求满足的试验条件是≥5mg/m
3
,96h； 电磁兼容性：指传感器在持续工作时抗电磁干扰的能力，通常要求达到A级，GJB151B-2013之CE102、 CS101、CS114、RE102、RS103；
耐冲击：指传感器在运输时承受耐冲击的能力，通常要求满足GBJ150,18A-2009；
8
抗振动：指传感器在运输时承受振动的能力，通常要求满足GBJ150,16A-2009 高原适应性：指传感器在持续工作时不受气压、氧气稀薄等高原条件影响的能力，通常要求适应海 拔高度≥4000m
4 技术参数
型 号：CASI-184dB；
高压灵敏度(1Hz)：0.45mv/Pa, 1Pa-30kPa；
低压灵敏度(1Hz)：45mv/Pa, 5mPa-300Pa；
量程(1Hz)：≥184dB@THD2%；
最低测量声压：≤48dB@THD2%；
满量程失真度：≤2%@1Hz/30kPa 动态范围(1Hz)： 4mPa-30kPa(135dB)；
3dB 带宽：0.008Hz-10kHz；
6dB 带宽：0.0033Hz-20kHz；
压力导数灵敏度：≤1mV/Pa/s；
1 倍和 100 倍双路输出：±10v 或±18V； 信号输出类型：2 路差分； 零点温漂：≤0.2%/℃ ，FS 满量程；
零点气压漂：≤0.2‰hPa，FS 满量程；
零点校准：无需人工；
输出阻抗：2×50Ω；
长期稳定性：<0.2dB，0.5 小时后稳定 >1000h/dB，150℃干燥空气
灵敏度温漂：0.3%/k 湿度影响：<0.1dB，100%RH；
振动灵敏度：35dB SPL ref. 1 m/s 2
自噪声压(1Hz)：<0.1mPa(14dB SPL,-80dB Pa 2 /Hz ref 1Pa)；
自噪电压(1Hz)：0.023mv(300 倍，-110dB/PSD)；
最高信噪比(1Hz)：135dB； 工作温度：-40℃～+65℃；
贮存温度：-55℃～+75℃； 工作湿度：99%无凝结； 工作电压：DC12 V 或 DC24v；
工作电流：10mA；
功 耗：0.98W 磁场灵敏度：<10dB SPL，