标签: 灵敏度

        谈到灵敏度这个指标大家都不陌生，在硬件系统里面很多东西涉及到灵敏度。   狭义的说灵敏度指的是能够接收一个信号的最低值。单位一般为UV或者DBUV. 分为有线和无线的，在收音机中，往往都是用的无线接收的灵敏度，但是测量很不好测量。只能有有线的超低信号源来替代无线的信号。 测量一个系统灵敏度步骤往往为：        1、先让接收系统运行起来，让频谱仪或者其他仪器连接输出端。        2、用超低信号源接入系统的输入端。         3、逐步减低信号源的输入信号幅度。         当系统的输出端没有反应或者频谱仪上的信号低于某个参考值的时候记下信号源的输入值。        此时的信号源输入值即为灵敏度。          但是：在灵敏度的定义里面，看上去和接收的信号然而并没有什么关系。灵敏度表示接收机检测微弱信号的能力，与接收系统的内部噪声有着十分密切的关系，取决于接收系统输出信号的信噪比。接收机灵敏度的定义是：在给定输出信噪比的前提下，接收机所能够检测到的最小输入信号电平。最低的灵敏度不能低于-174.                其中带宽B对系统的灵敏度是最大的，噪声系数Fn和最小信噪比SNR也对系统有影响，噪声系数对接收系统的印象不能忽略，所以在接收的前端要有很好的低噪声系数，至于SNR可以忽略。

现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。 1、根据测量对象与测量环境确定传感器的类 要进行—个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。 在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。 2、灵敏度的选择 通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽员减少从外界引入的厂扰信号。 传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。 3、频率响应特性 传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有—定延迟，希望延迟时间越短越好。 传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。 在动态测量中，应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性，以免产生过火的误差。 4、线性范围 传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。 但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内，可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的，这会给测量带来极大的方便。 5、稳定性 传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。 在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减小环境的影响。 传感器的稳定性有定量指标，在超过使用期后，在使用前应重新进行标定，以确定传感器的性能是否发生变化。 在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合，所选用的传感器稳定性要求更严格，要能够经受住长时间的考验。 6、精度 精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。 如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就需选用精度等级能满足要求的传感器。 对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器。自制传感器的性能应满足使用要求。

　　频谱分析仪是电子工程师工作台上或高校实验室内的常用工具. 在这片文章中,我们整理出6条关于频谱仪使用的常见问题, 希望它能为你答疑解惑. 　　Q1.  怎样设置才能获得频谱仪最佳的灵敏度, 以方便观测小信号 　　A: 首先根据被测小信号的大小设置相应的中心频率、扫宽（SPAN）以及参考电平；然后在频谱分析仪没有出现过载提示的情况下逐步降低衰减值；如果此时被测小信号的信噪比小于15dB，就逐步减小RBW，RBW越小，频谱分析仪的底噪越低，灵敏度就越高。 　　如果频谱分析仪有预放，打开预放。预放开，可以提高频谱分析仪的噪声系数，从而提高了灵敏度。对于信噪比不高的小信号，可以减少VBW或者采用轨迹平均，平滑噪声，减小波动。 　　需要注意的是，频谱分析仪测量结果是外部输入信号和频谱分析仪内部噪声之和，要使测量结果准确，通常要求信噪比大于20dB。 　　Q2.  分辨率带宽 (RBW) 越小越好吗? 　　A:  RBW 越小，频谱分析仪灵敏度就越好，但是，扫描速度会变慢。最好根据实际测试需求设RBW，在灵敏度和速度之间找到平衡点 – 既保证准确测量信号又可以得到快速的测量速度。 　　Q3.  平均检波方式 (average type)如何选择：power? Log power? Voltage? 　　Log power 对数功率平均：又称 Video Averaging， 这种平均方式具有最低的底噪，适合于低电平连续波信号测试。但对”类噪声“信号会有一定的误差，比如宽带调制信号W-CDMA等。 　　功率平均：又称RMS平均, 这种平均方式适合于“类噪声“信号（如：CDMA）总功率测量 　　电压平均：这种平均方式适合于观测调幅信号或者脉冲调制信号的上升和下降时间测量。 　 　Q4.  扫描模式的选择：sweep还是FFT？ 　　A：现代频谱仪的扫描模式通常都具有Sweep模式和FFT模式。通常在比较窄的RBW设置时，FFT比sweep更具有速度优势，但在较宽RBW的条件下，sweep模式更快。 　　当扫宽小于FFT的分析带宽时，FFT模式可以测量瞬态信号；在扫宽超出频谱分析仪的FFT分析带宽时，如果采用FFT扫描模式，工作方式是对信号进行分段处理，段与段之间在时间上存在不连续性，则可能在信号采样间隙时，丢失有用信号，频谱分析就会存在失真。这种类型信号包括：脉冲信号，TDMA信号，FSK调制信号等。 　　Q5. 检波器的选择对测量结果的影响? 　　Peak检波方式：选取每个bucket中的最大值作为测量值。这种检波方式适合连续波信号及信号搜索测试。 　　Sample检波方式：这种检波方式通常适用于噪声和“类噪声”信号的测试。 　　Neg Peak检波方式：适合于小信号测试，例如，EMC测试。 　　Normal检波方式：适合于同时观察信号和噪声。 　　Q6. 跟踪源（TG）的作用是什么？ 　　A：跟踪源是频谱分析仪上的常见选件之一。 当跟踪源输出经被测件的输入端口，而此器件的输出则接到频谱分析仪的输入端口时， 频谱仪以及跟踪源形成了一个完整的自适应扫频测量系统。跟踪源输出的信号的频率能精确地跟踪频谱分析仪的调谐频率。频谱分析仪配搭跟踪源选件, 可以用作简易的标量网络分析,观测被测件的激励响应特性曲线, 例如: 器件的频率响应、插入损耗等。

麥克風的感度為何是負的, 主要原因是因為對數轉換時造成的. dB的轉換公式是dB=20 log(x/x0), x代表物理量, x0代表參考物理量. 舉例來說, 假設物理量是電壓, 參考電壓是1V, 上述的公式就是 dB=20 log(v/1), 當電壓量小於1V時, 轉換出來dB的自然就是負數了. 順便說一下, dBSPL= 20 log(p/0.00002), dBPa=20 log(p/1), 所以dBSPL大部分是正值, dBPa就有正有負了. 如此也很容易解釋-35dBV/Pa 與-42dBV/Pa 哪一個電壓比較大(電壓大的敏感度自然比較好). 另外有關敏感度的說明是, 由單位上dBV/Pa可以看的出來, 敏感度是指多少聲壓量(Pa)轉換成多少電量(V, dBV是相同的, 不要被dB搞混了). 舉例而言, -42dBV/Pa (其實它相等於7.9mV/Pa, 有用過測試用的麥克風一定看過這個感度標示單位)表示1Pa的聲壓量可以產生7.9mV的電量, 2Pa可以產生15.8mV. 至於敏感度高或是低的麥克風哪一個比較好, 其實要看麥克風的設計. 1) 基本上大部分的麥克風敏感度都在-40~-44dBV/Pa. 2) 某些麥克風會到-22dBV/Pa, 但是這種麥克風只是-42dBV/Pa的麥克風增加了放大器在麥克風之內, 它的效果其實與-42dBV/Pa的麥克風效果一樣. 好處是你原本必須要增加chipset的PGA gain的部分由麥克風放大器幫忙. 雖然有好處但是比較貴, 我可以修改PGA gain, 才不會付錢給麥克風廠商. 3) 某些麥克風本身的設計就是-35dBV/Pa, 這種敏感度高的麥克風要去看它的S/N比, 如果它的S/N比與一般-42dBV/Pa的麥克風相當, 那它的好處只是不必要調過多的gain值, 如果S/N比更好, 哪它應該算是比較好的麥克風, 理論上會大賣...也許太貴了. 各位可以去比較測試用的麥克風(如BK 4190/4191)以及手機上用的麥克風就很清楚了. 另外有關嘯音的背景雜訊的部分, 與麥克風的敏感度不相干. 反正都要經過gain的調整調到SLR=8+/-3dB, 頂多只是gain加減的問題.  考慮麥克風S/N, 考慮麥克風的結構設計, 考慮chipset軟體的調整才是解決之道. 上面那些-40dB比-30dB敏感度比較高的, 一定要1Pa的, 聲壓越大敏感度越大的, 量響應曲線不同距離要校正的(那是校正音源, 不是麥克風)