JJF 1520-2015 声学用头和躯干模拟器校准规范-(高清版).pdf
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1、中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 5 2 02 0 1 5声学用头和躯干模拟器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rH e a da n dT o r s oS i m u l a t o rU s e d i nA c o u s t i c a lM e a s u r e m e n t 2 0 1 5-0 4-1 0发布2 0 1 5-0 7-1 0实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布声学用头和躯干模拟器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c
2、 a t i o nf o rH e a da n dT o r s oS i m u l a t o rU s e d i nA c o u s t i c a lM e a s u r e m e n tJ J F1 5 2 02 0 1 5 归 口 单 位:全国声学计量技术委员会 起 草 单 位:中国计量科学研究院无锡吉兴汽车声学部件科技有限公司工业和信息化部电信研究院北京市产品质量监督检验院 本规范委托全国声学计量技术委员会负责解释J J F1 5 2 02 0 1 5本规范起草人:牛 锋(中国计量科学研究院)黄 威(无锡吉兴汽车声学部件科技有限公司)钟 波(中国计量科学研究院)张霄霄
3、(北京市产品质量监督检验院)易高雄(工业和信息化部电信研究院)许 欢(中国计量科学研究院)庞 瑶(北京市产品质量监督检验院)J J F1 5 2 02 0 1 5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 头和躯干模拟器(1)3.2 嘴参考点(1)3.3 头和躯干模拟器参考点(1)4 概述(2)5 计量特性(2)5.1 耳灵敏度级(2)5.2 耳自由场频率响应(2)5.3 耳指向性(3)5.4 嘴参考点处幅频特性(3)5.5 嘴参考点处失真(3)5.6 嘴自由场幅频特性(3)6 校准条件(3)6.1 环境条件(3)6.2 标准器及配套设备(3)7 校准项目和校
4、准方法(3)7.1 校准项目(3)7.2 校准方法(4)8 校准结果表达(5)8.1 校准数据处理(5)8.2 校准证书(5)8.3 校准结果的不确定度评定(5)9 复校时间间隔(6)附录A 校准证书内容(7)附录B 校准结果的不确定度评定实例(1 2)J J F1 5 2 02 0 1 5引 言本规范依据J J F1 0 0 22 0 1 0 国家计量检定规程编写规则所给出的规则编制,并按照J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示的要求评定和表示测量不确定度。本规 范 参 照 了I TU-T P.5 82 0 1 3通 信 用 头 和 躯 干 模 拟 器(H e a
5、 da n dt o r s os i m u l a t o r f o r t e l e p h o n o m e t r y)中声信号的部分性能参数及其测试方法。本规范为首次发布。J J F1 5 2 02 0 1 5声学用头和躯干模拟器校准规范1 范围本规范适用于声学用头和躯干模拟器声学参数的校准。2 引用文件本规范引用下列文件:J J F1 0 0 1 通用计量术语及定义J J F1 0 3 4 声学计量名词术语及定义J J F1 1 4 72 0 0 6 消声室和半消声室声学特性校准规范G B3 1 0 2.71 9 9 3 声学的量和单位G B/T3 9 4 71 9 9 6
6、 声学名词术语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I E C6 0 3 1 8-7:2 0 1 1 电声学 人头和耳模拟器第7部分 助听器测量用头和躯干模拟器(E l e c t r o a c o u s t i c s-S i m u l a t o r so fh u m a nh e a da n de a rP a r t 7:H e a da n dt o r s os i m u l a t o r f o r t h em e a s u r e m e n to fh e a r i n ga i d s)I TU-TP.5
7、 82 0 1 3 通信用头和躯干模拟器(H e a da n dt o r s os i m u l a t o rf o rt e l e-p h o n o m e t r y)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 术语和计量单位本规范采用G B3 1 0 2.71 9 9 3中规定的量和单位。G B/T3 9 4 71 9 9 6和J J F1 0 0 1中界定的及以下术语和定义适用于本规范。3.1 头和躯干模拟器 h e a da n dt o r s os i m u l a t o r,HA T
8、S用来模拟人体对声音采集和散射影响的模拟器,有些还具有模拟嘴辐射声场的功能。I TU-TP.5 82 0 1 3,定义3.1 63.2 嘴参考点 m o u t hr e f e r e n c ep o i n t,MR P位于嘴正中前方2 5mm处的点。I TU-TP.5 82 0 1 3,定义3.2 13.3 头和躯干模拟器参考点 HA T Sr e f e r e n c ep o i n t,HR PHA T S左右耳中心连线的中点。I TU-TP.5 82 0 1 3,定义3.1 51J J F1 5 2 02 0 1 54 概述头和躯干模拟器是一个包含内置耳和嘴模拟器的人体模型,
9、它是具有普通成年人头部和躯干的声学属性的仿真复制品,目前已广泛应用于电话、手机、头戴式耳机和护听器等的电声测试领域,也可以在近似模拟人体环境的条件下测试人体散射对于声学性能的影响等。5 计量特性5.1 耳灵敏度级一般在2 5 0H z或1k H z频率上测量,与出厂值的偏差一般不超过2.0d B。5.2 耳自由场频率响应一般在1 0 0H z 1 0k H z频率范围内测量,也可根据需要在其他范围内测量。对于用于电声测试的头和躯干模拟器,其耳自由场频率响应及其最大允许误差参见表1。表1 耳自由场频率响应频率/H z频率响应/d B最大允许误差/d B1 0 00.01.01 2 50.01.0
10、1 6 00.0+1.0 -1.52 0 00.0+1.0 -1.52 5 00.5+1.0 -1.53 1 51.0+1.0 -1.54 0 01.5+1.0 -1.55 0 02.0+1.5 -1.06 3 02.5+1.5 -1.08 0 03.5+2.5 -1.010 0 03.5+2.0 -1.512 5 03.5+2.5 -3.016 0 05.0+2.0 -3.020 0 01 2.5+1.0 -3.525 0 01 8.5+1.0 -4.031 5 01 5.5+5.0 -2.040 0 01 3.0+5.0 -1.050 0 01 1.0+4.5 -2.563 0 05.0+
11、4.0 -2.580 0 02.0+9.0 -3.01 00 0 07.0+3.0 -6.5 注:如无特殊说明,本规范中测试的频率范围一般选择为1 0 0H z 1 0k H z,也可根据需要在其他范围内测量。2J J F1 5 2 02 0 1 55.3 耳指向性测量应在自由声场中进行,角度间隔不超过9 0。技术要求参见制造商技术说明书。5.4 嘴参考点处幅频特性测量时传声器位于嘴参考点处。技术要求参见制造商技术说明书。5.5 嘴参考点处失真测量时传声器位于嘴参考点处,测量总失真或总谐波失真。测量应在自由声场中进行。技术要求参见制造商技术说明书。5.6 嘴自由场幅频特性测量应在自由声场中进行
12、,传声器位于嘴正前方0.5m处。技术要求参见制造商技术说明书。注:由于校准无需作出合格与否的判定,因此,第5章中给出的技术要求仅供参考。6 校准条件6.1 环境条件温度:(1 82 8)相对湿度:(3 09 0)%静压:(8 51 0 5)k P a环境噪声应低于测试信号声压级2 0d B以上。6.2 标准器及配套设备a)声校准器,性能等级应为L S级或1级。b)声源,在校准频率范围内,其声压级应至少高于环境噪声2 0d B。c)声频信 号 发 生 器,频 率 范 围 至 少 应 为1 0 0 H z1 0k H z,频 率 误 差 应 优 于0.5%,输出信号谐波失真小于0.3%,噪声信号应
13、满足粉红噪声频谱性能要求,测量期间的幅值稳定度应优于0.0 5d B。d)自由场传声器,满足G B/T2 0 4 4 1.42 0 0 6中规定的要求。e)压力场传声器,满足G B/T2 0 4 4 1.42 0 0 6中规定的要求。f)功率放大器,频率范围至少为1 0 0H z 1 0k H z,总失真小于0.5%。g)信号分析仪,幅频特性在1 0 0H z 1 0k H z优于0.2d B。h)1/3倍频程滤波器,在标称中心频率为1 0 0H z 1 0k H z的频率范围内满足1级滤波器的要求。i)全消声室,在1 0 0H z 1 0k H z频率范围内,应满足J J F1 1 4 72
14、 0 0 6中对自由场偏差的要求。7 校准项目和校准方法7.1 校准项目头和躯干模拟器声学特性的校准项目见表2。3J J F1 5 2 02 0 1 5表2 头和躯干模拟器声学特性校准项目一览表序号项目名称技术要求的条号校准方法的条号1耳灵敏度级5.17.2.12耳自由场频率响应5.27.2.23耳指向性响应5.37.2.34嘴参考点处幅频特性5.47.2.45嘴参考点处失真5.57.2.56嘴自由场幅频特性5.67.2.67.2 校准方法7.2.1 耳灵敏度级声校准器通过制造商提供的耦合器耦合到头和躯干模拟器的耳模拟器上(一般情况下应取下外耳廓),耦合时应尽量确保声校准器、耦合器和耳模拟器耦
15、合紧密,可参照制造商提供的说明书进行耦合,耳模拟器通过连接线接入声分析仪中,调整分析仪中输入灵敏度,从而得到耳灵敏度级,校准时依据制造商提供的声校准器的修正值对其灵敏度级进行修正。注:在说明书中制造商应提供头和躯干模拟器中耳模拟器对应声校准器的修正值。7.2.2 耳自由场频率响应头和躯干模拟器放置在全消声室中,如图1所示,声源位于其正前方1.0m处,HR P在声源前向轴线上,HA T S左右耳连线与其垂直。信号发生器发出粉红噪声信号,经过功率放大器放大后驱动声源,分别记录左耳和右耳测得的倍频程或1/3倍频程频带声压级LL和LR,之后移走头和躯干模拟器,并在头和躯干模拟器参考点处用自由场传声器进
16、行测试,记录传声器测得的声压级Lr,其声压级差(LL-Lr)和(LR-Lr)即为左耳和右耳的输入幅频特性。图1 耳自由场频率响应测量示意图7.2.3 耳指向性如图1所示,分别测试声源相对于头和躯干模拟器在不同角度上左右耳采集到的声压级。4J J F1 5 2 02 0 1 5声源位于其正前方1.0m的位置,以头和躯干模拟器正对声源时为0,信号发生器经功率放大器发出粉红噪声,记录头和躯干模拟器左右耳采集到的倍频程或1/3倍频程声压级,之后旋转头和躯干模拟器使其与声源夹角分别为9 0、1 8 0 和2 7 0 时记录头和躯干模拟器左右耳采集到的声压级。7.2.4 嘴参考点处幅频特性用压力场或自由场
17、传声器在嘴参考点处测试嘴参考点处幅频特性,一般情况下,信号发生器发出粉红噪声信号或1/3倍频程中心频率的正弦信号,经过功率放大器后输出到头和躯干模拟器的嘴部发出,测试得到嘴参考点处幅频特性。注:压力场传声器测试时应选择9 0 入射,如采用自由场传声器应选择0 入射。7.2.5 嘴参考点处失真用压力场或自由场传声器在嘴参考点处测量嘴输出的失真,一般情况下,信号选择为1/3倍频程中心频率的正弦信号,经过功率放大器后测试嘴参考点处总失真或总谐波失真,测试声压级一般选择为9 4d B。7.2.6 嘴自由场幅频特性自由场传声器放置在嘴正前方0.5m处,如图2所示。信号发生器发出粉红噪声信号或1/3倍频程
18、中心频率的正弦信号,经过功率放大器后输出到头和躯干模拟器的嘴部发出,测试嘴自由场幅频特性。图2 嘴自由场幅频特性测量示意图8 校准结果表达8.1 校准数据处理所有的数据先计算,后修约,出具校准数据修约到十分之一分贝。8.2 校准证书经校准的头和躯干模拟器出具校准证书。校准证书应包括的信息及推荐的校准证书内页格式见附录A。8.3 校准结果的不确定度评定头和躯干模拟器校准结果的不确定度按J J F1 0 5 9.12 0 1 2的要求评定,测量结果不确定度评定的实例详见附录B。5J J F1 5 2 02 0 1 59 复校时间间隔头和躯干模拟器复校时间间隔建议为1年。但由于复校时间的长短取决于其
19、使用情况,如环境条件、使用频率及测量对象等,因此,使用单位可以根据实际使用情况自主决定复校的时间间隔。6J J F1 5 2 02 0 1 5附录A校准证书内容A.1 校准证书至少应包括以下信息:a)标题,如“校准证书”;b)证书的编号、页码及总页数;c)校准实验室的名称和地址;d)进行校准的日期;e)进行校准的地点(如果不在实验室内进行校准);f)客户的名称和地址;g)被校头和躯干模拟器的型号、规格及出厂编号;h)本技术规范的名称及代号;i)本次校准所用测量标准溯源性及有效性的说明;j)校准环境的描述;k)校准结果及测量不确定度的说明;l)校准证书签发人的签名、职务或等效标识,以及签发日期;
20、m)校准结果仅对被校对象有效的声明;n)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。A.2 推荐的头和躯干模拟器校准证书的校准结果页格式。7J J F1 5 2 02 0 1 5校准结果共页 第页一、耳灵敏度级左耳灵敏度级:d B;右耳灵敏度级:d B;二、耳自由场频率响应声源在头和躯干模拟器其正前方1.0m处,左右耳的自由场频率响应见表1。表1 耳自由场频率响应频率/H z1 0 01 2 51 6 02 0 02 5 03 1 54 0 0左耳频率响应/d B右耳频率响应/d B频率/H z5 0 06 3 08 0 010 0 012 5 016 0 020 0 0左耳频率响应/d B右
21、耳频率响应/d B频率/H z25 0 031 5 040 0 050 0 063 0 080 0 01 00 0 0左耳频率响应/d B右耳频率响应/d B校准结果不确定度:d B三、耳指向性声源在头和躯干模拟器其正前方1.0m处,不同角度时左右耳采集到的声压级见表2表5。表2 耳指向性(0)频率/H z1 0 01 2 51 6 02 0 02 5 03 1 54 0 0左耳声压级/d B右耳声压级/d B频率/H z5 0 06 3 08 0 010 0 012 5 016 0 020 0 0左耳声压级/d B右耳声压级/d B频率/H z25 0 031 5 040 0 050 0 0
22、63 0 080 0 01 00 0 0左耳声压级/d B右耳声压级/d B8J J F1 5 2 02 0 1 5校准结果共页 第页表3 耳指向性(9 0)频率/H z1 0 01 2 51 6 02 0 02 5 03 1 54 0 0左耳声压级/d B右耳声压级/d B频率/H z5 0 06 3 08 0 010 0 012 5 016 0 020 0 0左耳声压级/d B右耳声压级/d B频率/H z25 0 031 5 040 0 050 0 063 0 080 0 01 00 0 0左耳声压级/d B右耳声压级/d B表4 耳指向性(1 8 0)频率/H z1 0 01 2 51
23、 6 02 0 02 5 03 1 54 0 0左耳声压级/d B右耳声压级/d B频率/H z5 0 06 3 08 0 010 0 012 5 016 0 020 0 0左耳声压级/d B右耳声压级/d B频率/H z25 0 031 5 040 0 050 0 063 0 080 0 01 00 0 0左耳声压级/d B右耳声压级/d B表5 耳指向性(2 7 0)频率/H z1 0 01 2 51 6 02 0 02 5 03 1 54 0 0左耳声压级/d B右耳声压级/d B频率/H z5 0 06 3 08 0 010 0 012 5 016 0 020 0 0左耳声压级/d B
24、右耳声压级/d B频率/H z25 0 031 5 040 0 050 0 063 0 080 0 01 00 0 0左耳声压级/d B右耳声压级/d B校准结果不确定度:d B9J J F1 5 2 02 0 1 5校准结果共页 第页四、嘴参考点处幅频特性用型传声器在嘴(配合型功率放大器)参考点处测得的幅频特性结果见表6和图1。表6 嘴参考点处幅频特性频率/H z1 0 01 2 51 6 02 0 02 5 03 1 54 0 0声压级/d B频率/H z5 0 06 3 08 0 010 0 012 5 016 0 020 0 0声压级/d B频率/H z25 0 031 5 040 0
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