JJF 1653-2017 电容式工程测量传声器校准规范-(高清原版).pdf
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1、中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 6 5 32 0 1 7电容式工程测量传声器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rC o n d e n s e rP r o j e c tM e a s u r e m e n tM i c r o p h o n e s 2 0 1 7-1 1-2 0发布2 0 1 8-0 2-2 0实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布市场监管总局市场监管总局电容式工程测量传声器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t
2、i o nf o rC o n d e n s e rP r o j e c tM e a s u r e m e n tM i c r o p h o n e sJ J F1 6 5 32 0 1 7 归口单位:全国声学计量技术委员会 起草单位:衡阳衡仪电气有限公司中国计量科学研究院国营四三八厂嘉兴分厂深圳市计量质量检测研究院广州动态集成检测认证有限公司 本规范委托全国声学计量技术委员会负责解释J J F1 6 5 32 0 1 7市场监管总局市场监管总局本规范起草人:刘湘衡(衡阳衡仪电气有限公司)牛 锋(中国计量科学研究院)舒国华(国营四三八厂嘉兴分厂)张国庆(深圳市计量质量检测研究院)吕
3、林华(广州动态集成检测认证有限公司)何龙标(中国计量科学研究院)谭校明(衡阳衡仪电气有限公司)J J F1 6 5 32 0 1 7市场监管总局市场监管总局目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语和计量单位(1)3.1 术语和定义(1)3.2 量和单位(3)4 概述(3)5 计量特性(3)5.1 灵敏度级(3)5.2 频率响应(4)5.3 动态范围上限(5)5.4 下限频率(5)6 校准条件(6)6.1 环境条件(6)6.2 测量标准及其他设备(6)7 校准项目和校准方法(7)7.1 校准项目(7)7.2 校准前检查(7)7.3 灵敏度级的校准方法(8)7.4 频率响应的校准方法
4、(1 1)7.5 动态范围上限的校准方法(1 4)7.6 下限频率的校准方法(1 4)8 校准结果表达(1 5)8.1 校准记录(1 5)8.2 校准数据处理(1 5)8.3 校准证书(1 5)8.4 校准结果的测量不确定度(1 5)9 复校时间间隔(1 5)附录A 校准记录的内容和格式(1 6)附录B 校准证书的内容和格式(1 9)附录C 测量不确定度评定示例(2 2)J J F1 6 5 32 0 1 7市场监管总局市场监管总局引 言本规范依据J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则所给出的规则和格式编制,测量不确定度按照J J F1 0 5 9.12 0 1 2
5、测量不确定度的评定与表示的要求评定和表示。本规范参考了国家电子行业标准S J/T1 0 7 2 42 0 1 3 电声学 测量电容传声器通用规范和S J/T1 0 7 2 52 0 1 3 电声学 测量电容传声器电声性能的测量方法。本规范为首次发布。J J F1 6 5 32 0 1 7市场监管总局市场监管总局电容式工程测量传声器校准规范1 范围本规范适用于电容式工程测量传声器的校准。2 引用文件本规范引用下列文件:J J F1 0 0 12 0 1 1 通用计量术语及定义J J F1 0 1 92 0 0 7 工作标准传声器(耦合腔比较法)J J F1 0 3 42 0 0 5 声学计量名词
6、术语及定义J J F1 1 3 72 0 0 5 传声器前置放大器校准规范G B/T2 9 0 0.8 62 0 0 9 电工术语 声学和电声学G B/T3 2 4 0 声学测量中的常用频率G B/T3 7 8 5.12 0 1 0 电声学 声级计 第1部分:规范G B/T3 9 4 71 9 9 6 声学名词术语G B/T1 5 1 7 3 电声学 声校准器G B/T2 0 4 4 1.12 0 1 0 电声学 测量传声器 第1部分:实验室标准传声器规范G B/T2 0 4 4 1.42 0 0 6 测量传声器 第4部分:工作标准传声器规范S J/T1 0 7 2 42 0 1 3 电声学
7、测量电容传声器通用规范S J/T1 0 7 2 52 0 1 3 电声学 测量电容传声器电声性能的测量方法I E C6 1 0 9 4-6:2 0 0 4测量传声器 第6部分:用于测定频率响应的静电激励器(M e a s u r e m e n tm i c r o p h o n e sP a r t6:E l e c t r o s t a t i ca c t u a t o r sf o rd e t e r m i n a t i o no ff r e-q u e n c yr e s p o n s e)凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其
8、最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 术语和计量单位3.1 术语和定义J J F1 0 0 12 0 1 1、J J F1 0 3 42 0 0 5和J J F1 0 5 9.12 0 1 2界定的及以下术语和定义适用于本规范。3.1.1 电容传声器 c o n d e n s e rm i c r o p h o n e利用电容的变化工作的传声器。G B/T2 9 0 0.8 62 0 0 9,定义8 0 1-2 6-1 33.1.2 工程测量传声器 p r o j e c tm e a s u r e m e n tm i c r o p h o n e满足声级计及声压测试系统对电
9、声性能和机械尺寸要求的传声器。它的灵敏度可用以下方法之一校准:1J J F1 6 5 32 0 1 7市场监管总局市场监管总局a)与已校准的标准传声器作比较;b)使用G B/T1 5 1 7 3规定的声校准器校准。S J/T1 0 7 2 42 0 1 3,定义3.13.1.3 开路电压 o p e n-c i r c u i tv o l t a g e传声器除了连接它的接地屏蔽结构外,没有其他电负载时,用插入电压技术测得的传声器电输出端的交流电压。G B/T2 0 4 4 1.12 0 1 0,定义3.33.1.4 参考点 r e f e r e n c ep o i n t为描述传声器的
10、位置而规定在传声器上的或传声器附近的一个点。G B/T3 7 8 5.12 0 1 0,定义3.1 2注:参考点可以是传声器膜片的中心。3.1.5 主轴 p r i n c i p a l a x i s通过传声器的参考点并与膜片垂直的直线。G B/T2 0 4 4 1.42 0 0 6,定义3.23.1.6 参考平面 r e f e r e n c ep l a n e垂直于传声器主轴并紧靠传声器保护栅的平面。G B/T2 0 4 4 1.42 0 0 6,定义3.33.1.7 声压灵敏度 p r e s s u r es e n s i t i v i t y对给定频率和给定环境条件的正弦
11、声波,传声器开路电压与均匀作用于传声器膜片上(即传声器的声学端)声压的比值。G B/T2 0 4 4 1.12 0 1 0,定义3.43.1.8 自由场灵敏度 f r e e-f i e l ds e n s i t i v i t y对给定频率和给定环境条件的指定入射方向的正弦平面行波,传声器开路电压与在声场中引入传声器前存在于传声器声中心位置处的自由场声压的比值。G B/T2 0 4 4 1.12 0 1 0,定义3.6注:当频率足够低以至于声场受传声器的干扰可忽略时,自由场灵敏度接近于声压灵敏度。3.1.9 扩散场灵敏度 d i f f u s e-f i e l ds e n s i
12、t i v i t y在扩散场中,对给定频率和给定环境条件下的正弦声波,传声器开路电压与在声场中引入传声器前存在于传声器声中心位置处声压的比值。G B/T2 0 4 4 1.12 0 1 0,定义3.8注:当频率足够低以至于声场受传声器的干扰可忽略时,扩散场灵敏度接近于声压灵敏度。3.1.1 0 灵敏度级 s e n s i t i v i t y l e v e l传声器灵敏度与参考灵敏度之比的以1 0为底的对数乘以2 0。注:1.灵敏度级分为声压灵敏度级、自由场灵敏度级和扩散场灵敏度级。2.参考灵敏度为1V/P a。2J J F1 6 5 32 0 1 7市场监管总局市场监管总局3.1.1
13、 1 灵敏度级的频率响应 s e n s i t i v i t y l e v e lf r e q u e n c yr e s p o n s e在给定条件下,传声器在不同频率时的灵敏度级与在参考频率时的灵敏度级的差值。注:频率响应分为声压频率响应、自由场频率响应和扩散场频率响应。3.1.1 2 静电激励器响应 e l e c t r o s t a t i ca c t u a t o r r e s p o n s e用特别设计的、由幅值对频率均匀的电压驱动的静电激励器测得的作为频率函数的传声器相对于规定频率的输出。S J/T1 0 7 2 52 0 1 3,定义3.93.1.1 3
14、 动态范围上限 u p p e r l i m i to f t h ed y n a m i c r a n g e引起传声器输出电压总失真为3%时所对应的声压级。3.1.1 4 下限频率 l o w e r l i m i t i n gf r e q u e n c y灵敏度级比参考频率时的声压灵敏度级低3d B时所对应的频率。3.2 量和单位工程测量传声器主要计量特性的单位名称和符号如下:灵敏度级的单位为分贝(d B),参考值为1V/P a;灵敏度的单位为伏每帕(V/P a);频率响应的单位为分贝(d B);动态范围上限的单位为分贝(d B),基准值为2 0P a;下限频率的单位为赫兹
15、(H z)。4 概述电容式工程测量传声器(以下简称为工程测量传声器)是通过电容的变化而将声压信号转换为电信号的测量传声器。它分为1级和2级两种性能等级,分别适用于G B/T3 7 8 5.12 0 1 0规定的1级和2级声级计及其他声压测试系统。对工程测量传声器的频率响应和稳定性等主要计量性能的要求低于实验室标准传声器和工作标准传声器。按电声特性,工程测量传声器可分为声压型、自由场型和扩散场型,它们的声压灵敏度、自由场灵敏度或扩散场灵敏度在尽可能宽的频率范围内近似地与频率无关。工程测量传声器的标称直径主要有2 3.7 7mm、1 2.7mm和6.3 5mm三种。尺寸较小的传声器通常具有更宽的频
16、率范围。工程测量传声器的类型标识由字母PM、一位表示机械结构的阿拉伯数字和一位表示电声特性的拉丁字母构成。数字1、2或3分别表示标称直径为2 3.7 7mm、1 2.7mm或6.3 5mm的工程测量传声器;而字母P、F或D分别表示声压型、自由场型或扩散场型工程测量传声器。例如,PM 2 F表示标称直径为1 2.7mm、自由场型的工程测量传声器。5 计量特性5.1 灵敏度级5.1.1 在2 0 0H z 10 0 0H z范围内的参考频率处,工程测量传声器灵敏度级(和对应3J J F1 6 5 32 0 1 7市场监管总局市场监管总局的灵敏度)的优选标称值为:-2 6d B(5 0mV/P a)
17、;-3 2d B(2 5mV/P a);-3 8d B(1 2.5mV/P a);-4 4d B(6.3mV/P a);-5 0d B(3mV/P a);-6 0d B(1mV/P a)。参考频率通常为2 5 0H z或10 0 0H z。5.1.2 1级工程测量传声器灵敏度级与标称值的偏差一般不超过2.0d B,2级一般不超过3.0d B。5.2 频率响应工程测量传声器灵敏度级的频率响应一般不超过表1给出的极限值。表1 频率响应的极限值频率H z频率响应的极限值/d BPM 1PM 2PM 31级2级1级2级1级2级1 0+2.0,-+3.3,-+2.0,-+3.3,-+2.0,-+3.3,
18、-1 2.5+1.7,-+3.3,-+1.7,-+3.3,-+1.7,-+3.3,-1 6+1.3,-2.7+3.3,-+1.3,-2.7+3.3,-+1.3,-2.7+3.3,-2 01.32.01.32.01.32.02 5+1.3,-1.02.0+1.3,-1.02.0+1.3,-1.02.03 1.51.02.01.02.01.02.04 00.71.30.71.30.71.35 00.71.30.71.30.71.36 30.71.30.71.30.71.38 00.71.30.71.30.71.31 0 00.71.00.71.00.71.01 2 50.71.00.71.00.7
19、1.01 6 00.71.00.71.00.71.02 0 00.71.00.71.00.71.02 5 00.71.00.71.00.71.03 1 50.71.00.71.00.71.04 0 00.71.00.71.00.71.05 0 00.71.00.71.00.71.04J J F1 6 5 32 0 1 7市场监管总局市场监管总局表1(续)频率H z频率响应的极限值/d BPM 1PM 2PM 31级2级1级2级1级2级6 3 00.71.00.71.00.71.08 0 00.71.00.71.00.71.010 0 00.50.70.50.70.50.712 5 00.71.
20、00.71.00.71.016 0 00.71.30.71.00.71.020 0 00.71.30.71.00.71.025 0 00.71.70.71.30.71.031 5 00.71.70.71.30.71.040 0 00.72.00.71.70.71.350 0 01.02.30.71.70.71.363 0 0+1.0,-1.33.00.72.00.71.780 0 0+1.0,-1.73.31.02.30.71.71 00 0 0+1.3,-2.0+3.3,-+1.0,-1.33.00.72.01 25 0 0+1.7,-3.3+3.6,-+1.0,-1.73.31.02.31
21、 60 0 0+2.0,-1 0.7+1.3,-2.0+3.3,-+1.0,-1.33.02 00 0 0+2.4,-+1.7,-3.3+3.6,-+1.0,-1.73.32 50 0 0+2.0,-1 0.7+1.3,-2.0+3.3,-3 15 0 0+2.4,-+1.7,-3.3+3.6,-4 00 0 0+2.0,-1 0.75 00 0 0+2.4,-5.3 动态范围上限对于PM 1型工程测量传声器,动态范围上限一般不低于1 3 5d B,PM 2型一般不低于1 4 0d B,PM 3型一般不低于1 5 0d B。5.4 下限频率当工程测量传声器的压力均衡孔完整地暴露于声场中时,其下
22、限频率一般在3H z 1 0H z之间。注:由于校准无需作出合格与否的判定,因此第5章中给出的指标仅供参考。5J J F1 6 5 32 0 1 7市场监管总局市场监管总局6 校准条件6.1 环境条件工程测量传声器应在以下环境条件下进行校准:空气温度:1 82 8;相对湿度:3 0%9 0%;静压:8 6k P a 1 0 6k P a;Z计权环境噪声级应比试验信号级至少低2 0d B。6.2 测量标准及其他设备a)声校准器1级或L S级声校准器,标称频率应包括10 0 0H z或2 5 0H z。b)参考传声器灵敏度和频率响应已校准的工作标准传声器(WS),其声压和自由场响应修正值为已知,其
23、性能应符合G B/T2 0 4 4 1.42 0 0 6的要求。c)测量放大器测量放大器的频率响应,在1 0H z 5 0k H z频率范围内不超过0.1d B,在3H z 1 0H z频率范围内不超过 0.2d B,总失真不大于0.1%,4 0d B范围内的级线性误差不超过 0.1 5d B。d)数字电压表数字电压表测量交流电压的最大允许误差,在1 0H z 5 0k H z的频率范围内不应超过0.2%,在3H z 1 0H z的频率范围内不超过1%。e)数字频率计在3H z 5 0k H z的频率范围内,数字频率计测量频率或周期的最大允许误差不超过0.5%。f)声频信号发生器声频信号发生器
24、的频率范围不小于3H z 5 0k H z。以1k H z为参考,1 0H z 5 0k H z范围内的幅频特性优于 0.1d B,3H z 1 0H z范围内优于 0.2d B。总失真不大于0.1%,输出信号电压不低于3 0V。注:如果输出电压不能达到3 0V,可通过放大来实现。g)前置放大器前置放大器的频率响应,在1 0H z 5 0k H z频率范围内不超过0.1d B,在3H z 1 0H z频率范围内不超过 0.2d B。h)消声室和声源在测试频率范围内,消声室有效工作空间范围中的声压级与平方反比定律理论值的偏差不超过1.0d B。声源能在传声器位置产生所要求的声压级的正弦信号声压,
25、总失真不超过3%。i)直流电压源输出电压一般为8 0 0V,测量期间的幅值漂移不大于0.1%。6J J F1 6 5 32 0 1 7市场监管总局市场监管总局j)静电激励器静电激励器应具有I E C6 1 0 9 4-6:2 0 0 4附录A所示的结构和设计,在参考频率处,其响应重复性的实验标准偏差不大于0.0 4d B。k)有源耦合腔耦合腔的最大尺寸应小于空气中声波波长的1/2 0,腔内与腔外应有压力均衡装置,在与传声器耦合时不应漏气。l)声频功率放大器在1 0H z 5 0k H z的频率范围内,声频功率放大器频率响应不超过0.2d B,总失真不大于0.5%。m)高声压传声器校准器校准仪腔
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