上图为水听器灵敏度测试装置

  很多用户采购了水听器，却对水听器灵敏度定义不是很清楚，因为我们的水听器输出信号是毫伏级的电压信号，根据这个电压值需要换算的，在这里我们详细地对水听器灵敏度定义和水听器灵敏度计算公式做出阐述，直接上干货。按照水声行业的惯例，黑斜体的单位都是对数的。

水听器在声场中受到水声声压P的作用，产生开路电压U，开路电压U的大小正比于作用的水声声压P的大小。因此可以得到水听器的灵敏度M为：

   M= U / P。

如水听器在1Pa的水声声压作用下，产生的开路电压为10^-3.5V，则它的灵敏度为10^-3.5 V / 1 Pa =10^-3.5V/Pa。

将灵敏度与基准值比较，再取对数，然后乘以20，就换算为分贝数了。

水声中通常使用1 V/μPa作为灵敏度的基准值，这样我们可以得到上面水听器的灵敏度分贝值，通常我们称之为灵敏度级（用黑斜体表示）：

M= 20×lg[(10^-3.5V/Pa) / (1 V/μPa)]= 20×lg(10^-9.5)= -190 dB。

上面提到的水声声压为交变压力，不是静水压。

水听器在不同频率下其灵敏度是有差别的，因此，我们测量了不同频率下水听器灵敏度(使用水听器灵敏度测试装置)，并记录在测试报告中。

测量噪声时，连接水听器的电源和信号输出线，用信号采集板采集水听器的输出信号，并加以FFT分析，可以得到水听器的电压谱，如30 kHz的电压为10^-2 V，40 kHz的电压为2×10^-2 V，电压分贝数计算公式为20×lg U  (式中U的单位为V)，得到30 kHz的电压分贝数为20×lg(10^-2)= -40dB，40 kHz的电压分贝数为20×lg(20^-2)=-34 dB。

水声声压级计算：

上面已经得到了水听器电压的分贝数，用该数据减去水听器在该频率下的灵敏度级，就得到了该频率下的水声声压级。如30 kHz时水听器的灵敏度级为-190 dB，30 kHz的电压分贝数为-40 dB，则30 kHz时声压级为-40-（-190）=150 dB。

40 kHz时水听器的灵敏度级为-192 dB，40 kHz的电压分贝数为-34 dB，则40 kHz时声压级为-34-（-192）=158 dB。

水声专业中，声压的基准值为1 μPa，同样地，声压级的计算是声压的绝对值与声压的基准值比较后取对数，再乘以20后得到。例如，某频率下声压为100 Pa，则它的声压级为

20×lg[(10²Pa) / (1μPa)]= 20×lg(10⁸)=160 dB。

我们通过逆运算，可以计算声压级为158 dB时声压的绝对值：

10^(158/20)=10^7.9μPa≈79.4 Pa

如果是测量发送响应或者源级，还需要折算到距声源1米处的值，方便进行比较。

折算方法如下：

假设声源距标准水听器距离为d米，测量得到水听器处的声源级为P（Pa），则换能器的发射源级SPL为(按照Pa计算)：

SPL=P×d

假设声源距标准水听器距离为d米，测量得到水听器处的声源级为P（dB），则换能器的发射源级SPL为(按照dB计算)：

SPL=P+20×lg(d)。

V/bar与V/uPa之间的换算：

1bar=10⁵Pa，因此换算成dB，两者相差220。举例说明：

20V/bar对应20*lg(20)-220=-194dB(1V/uPa作为参考。)

水听器自噪声的定义：

水听器自噪声一般也成为水听器本底噪声，有自噪声源级和自噪声谱级两种表示方法。自噪声源级指工作带宽内水听器的噪声总和，自噪声谱级指工作带宽内水听器单位频率宽度的噪声。

自噪声源级的单位是dB，参考值是1uPa；

自噪声谱级的单位是dB，参考值是；

如果要换算成以Pa为单位，参考前面有关水声声压级的计算。

发射换能器发送响应和发送源级之间的关系

换能器发送响应是指在1 V电压激励下，在1 m出产生的声压。知道换能器的发送响应后，很容易可以计算出换能器在一定电压驱动下的发送源级。举例说明：

某换能器的发送响应为140dB，在100V电压驱动下，发送源级为：

140+20×lg(100)=180 dB。

即该换能器在100V电压激励下，在1 m处可产生180 dB的声压。

声源级和距离之间的关系

声源级和距离呈反比关系。距离增加一倍，声源级下降一半。用对数表示为：

SPL=P - 20×lg(d)

如果在1米处声源级为180dB，那么在100米处，声源级为：

180-20×lg(100)=140 dB

水听器输出电压的计算

水听器在声场中感受声压作用，会产生电压输出，根据灵敏度的定义，我们可知水听器的电压输出与感受的声压大小成正比，以对数表示为：

U = P + M

举例说明：

水听器的灵敏度为-170 dB，声场的声压值为150 dB，水听器输出的开路电压为：

U = 150+(-170)=-20 dB。即U = 0.1 V。

水听器电荷灵敏度和电压灵敏度的转换

电荷灵敏度和电压灵敏度可以根据Q = U·C相互转换，只是差一个电容的系数。 例如：某水听器的电容量C为4000pF，电压灵敏度级M_j是-210dB(ref：1V/μPa)，则：它的电压灵敏度是10^(-210/20)=3.16×10^-11 V/μPa，电荷灵敏度是M_c=M_j×C=3.16×10^-11×4000×10^-12    M_c=1.26×10^-19 (c/μPa)=0.126 (pc/Pa)