近场与远场的仪器外校概述

近场与远场的仪器外校概述

近场与远场的仪器外校概述是声学与电磁测量领域区分测量方法的关键环节。近场指声源或天线附近能量未充分扩散的区域，测量结果受局部特性影响显著；远场则是能量均匀辐射的稳定区域，测量数据更具代表性。仪器校准时，近场外校需采用高灵敏度传感器近距离捕捉局部特征，重点校准高频成分与微小变化；远场外校则侧重整体特性评估，通过标准信号源比对确保测量一致性。两者均需在严格控温、隔振环境下进行，通过标准器比对修正环境干扰误差，确保仪器量值准确溯源至国家基准，为声学与电磁设备性能评估提供精准计量保障。

近场与远场的仪器外校主要涉及声波或电磁波辐射的测量技术，用于校准仪器设备的辐射特性。以下是关键要点概述：

基本概念

‌近场‌（菲涅尔区）：在靠近换能器的区域内，声波或电磁波的传播呈现周期性起伏，相位干涉显著，声压和质点振速的相位不同，导致测量结果波动。 ‌

‌远场‌（朗荷夫区）：在远离换能器的区域，相干波传播方向基本平行，干涉现象主要由程差引起，声压与距离成反比，呈现指向性辐射特征。 ‌

测量技术差异

‌近场测量‌：需采集瞬时声压和质点振速的相位信息，通过傅里叶变换分析频域特性，适用于定位电磁干扰源或校准天线方向性。 ‌

‌远场测量‌：主要依赖频谱分析仪+探头组合，通过扫描定位超标频点，适用于EMC测试中的干扰源排查。 ‌

应用场景

‌近场‌：用于校准仪器设备的辐射特性（如天线方向性、声学设备外校），或用于电磁兼容测试中的干扰源定位。 ‌

‌远场‌：常用于EMC整改中的干扰源精准定位，例如通过频谱分析仪+探头的组合检测PCB布线或线缆接缝处的辐射源。 ‌

两者需结合具体场景选择：近场更适合复杂辐射特性分析，远场更适合快速干扰定位。

一个有限尺寸的换能器发射声波时所形成的自由场可看作计量仪器外校构成换能器工作面的许多面元发出的声波互相叠加、干涉的结果。在靠近换能器的近区，来自各面元的相干声波是沿着非平行方向到达观察点的。这些声波的幅值和相位同时影响观察点的声压仪器校正测量，沿发射方向产生相长相消干涉，形成具有极大、极小的周期性起伏的声场。

在仪器校验计量这里，各点瞬时声压与瞬时质点振速的相位都是不同的；这种由相位不同引起的干涉现象称为菲涅尔沿发射，这一干涉区域称誉为菲涅尔区，也即“近场”。在离换能器较远的距离上，来自各面元的相干声波的传播方向基本平行，干涉现象只驭决于相干波之间的程差所引起的相位差，也即仅取决于观察点与面元连线方向与面元法线方向直接的夹角。干涉的结果是在这一区域内形成指向性。在这里，观察点的声压于它离声源的距离成反比，各点瞬时声压质点振速是同相位的。这种由于程差引起的干涉现象称为朗荷夫衍射。这一干涉域称为朗荷夫区，即为“远扬”。

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