JJF 1738-2019高声压测量传声器动态范围上限校准规范-(高清原版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 7 3 82 0 1 9高声压测量传声器动态范围上限校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o r t h eU p p e rL i m i t o fD y n a m i cR a n g eo fH i g hS o u n dP r e s s u r eM e a s u r i n gM i c r o p h o n e s 2 0 1 9-0 9-2 7发布2 0 1 9-1 2-2 7实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布市场监管总局市场监管总局高声压测量传声器动态范围上限校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o r t h eU p p e rL i m i t o fD y n a m i cR a n g eo fH i g hS o u n dP r e s s u r eM e a s u r i n gM i c r o p h o n e sJ J F1 7 3 82 0 1 9 归 口 单 位:全国声学计量技术委员会 起 草 单 位:湖南声仪测控科技有限公司中国计量科学研究院苏州集成校准检测认证有限公司深圳市计量质量检测研究院北京航天计量测试技术研究所 本规范委托全国声学计量技术委员会负责解释J J F1 7 3 82 0 1 9市场监管总局市场监管总局本规范起草人:刘湘衡(湖南声仪测控科技有限公司)何龙标(中国计量科学研究院)周伦彬(苏州集成校准检测认证有限公司)牛 锋(中国计量科学研究院)张国庆(深圳市计量质量检测研究院)闫 磊(北京航天计量测试技术研究所)谭家腾(湖南声仪测控科技有限公司)J J F1 7 3 82 0 1 9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(1)4 概述(2)5 计量特性(2)5.1 级线性误差(2)5.2 总谐波失真(2)5.3 动态范围上限(2)6 校准条件(2)6.1 环境条件(2)6.2 测量标准及其他设备(2)7 校准项目和校准方法(3)7.1 校准项目(3)7.2 测量装置(3)7.3 校准方法(4)8 校准结果表达(6)8.1 校准记录(6)8.2 校准数据处理(6)8.3 校准证书(6)8.4 校准结果的测量不确定度(6)9 复校时间间隔(7)附录A 校准记录的内容和格式(8)附录B 校准证书的内容和格式(1 0)附录C 测量不确定度评定示例(1 3)J J F1 7 3 82 0 1 9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 测量不确定度的评定与表示的要求编写。本规范为首次发布。J J F1 7 3 82 0 1 9市场监管总局市场监管总局高声压测量传声器动态范围上限校准规范1 范围本规范适用于动态范围上限不超过1 7 1d B的电容式高声压测量传声器的动态范围上限及其附近区间级线性和总谐波失真的校准。其他类型的高声压测量传声器的校准也可参照本规范。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 3 42 0 0 5 声学计量名词术语及定义J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示G B/T3 9 4 71 9 9 6 声学名词术语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 动态范围 d y n a m i cr a n g e声接收用电声换能器的过载声压级与等效噪声声压级之差。G B/T3 9 4 71 9 9 6,定义5.6 4。3.1.2 动态范围上限 u p p e r l i m i to fd y n a m i c r a n g e引起传声器输出电压总谐波失真为某一规定值时所对应的声压级。3.1.3 总谐波失真 t o t a lh a r m o n i cd i s t o r t i o n所有谐波方均根值的方和根与基波方均根值之比。3.1.4 级线性误差 l e v e l l i n e a r i t ye r r o r在1 6 0H z 10 0 0H z范围内的任何频率上,声压级在传声器线性范围内变化时传声器灵敏度级的改变量。3.1.5 线性范围 l i n e a r i t yr a n g e级线性误差不超过规定误差限的声压级的范围。3.2 量和单位高声压测量传声器动态范围上限及相关计量特性的量和相应的单位名称和符号如下:1J J F1 7 3 82 0 1 9市场监管总局市场监管总局a)级线性误差的单位为分贝(d B);b)总谐波失真以百分数(%)表示;c)动态范围上限的单位为分贝(d B),基准值为2 0P a。4 概述测量传声器分为实验室标准传声器、工作标准传声器和工程测量传声器三种性能等级。动态范围上限大于1 4 6d B的测量传声器通常称为高声压测量传声器,本规范所校准的主要计量特性都是针对高声压这一特点而确定的。根据换能原理,高声压测量传声器可分为电容式、压电式、压阻式和激光光纤式等,目前使用较为广泛的是电容式高声压测量传声器。电容式高声压测量传声器(以下简称高声压传声器)是通过电容的变化将声压信号转换为电信号,且能用于测量高声压级声信号的测量传声器。高声压传声器的标称直径一般为1 2.7mm、6.3 5mm或3.1 7 5mm。尺寸较小的高声压传声器通常具有更高的动态范围上限和更宽的频率范围。当被测声压级接近于动态范围上限时,高声压传声器的总谐波失真和级线性误差都会有所增加。目前,成熟的测量技术和测量仪器适用于动态范围上限为1 7 0d B左右的高声压传声器,本规范的测量装置的测量区间的上限为1 7 1d B。5 计量特性5.1 级线性误差在1 6 0H z 10 0 0H z范围内的任何频率上,当声压级在其线性范围内改变时,高声压传声器的级线性误差一般不超过0.2d B。5.2 总谐波失真对于工作标准传声器和工程测量传声器,总谐波失真一般不大于3%。5.3 动态范围上限工作标准传声器和工程测量传声器的动态范围上限通常规定为输出电压总谐波失真为3%时所对应的声压级。注:由于校准无需作出合格与否的判定,因此,第5章给出的计量特性的误差限仅供参考。6 校准条件6.1 环境条件高声压传声器应在以下环境条件下校准:a)空气温度:1 82 8;b)相对湿度:3 0%9 0%;c)静压:8 6k P a 1 0 6k P a。如校准地点的静压不能满足上述要求,则应对测得的数据进行静压影响修正。6.2 测量标准及其他设备2J J F1 7 3 82 0 1 9市场监管总局市场监管总局对测量标准及配套设备的要求如下:a)声校准器L S级或L S/C级声校准器,标称声压级不小于1 2 4d B。b)参考传声器灵敏度和频率响应已校准的声压型工作标准传声器(WS P)。注:其他类型传声器,如稳定性较好的压电型传声器,也可以用作参考传声器。c)监测传声器声压型工作标准传声器(WS P)。d)传声器前置放大器传声器前置放大器(以下简称前置放大器)的总谐波失真不大于0.1%,A计权本机噪声不大于1 0V。e)声分析仪 至少具有两个声压级测量通道和一个声频正弦信号输出通道;声压级测量通道的总谐波失真不大于0.1%,5 0d B范围内的级线性误差不超过0.0 5d B;声频正弦输出信号的总谐波失真不大于0.0 5%,输出信号电压不低于5V;F F T分析的谱线数不低于32 0 0,频率分辨力优于8H z;给出的总谐波失真宜计算至6次谐波。f)高声压单元高声压单元的标称工作频率应在1 6 0H z 10 0 0H z之间,工作声压级的范围不小于1 2 4d B1 7 1d B。声压级小于1 6 4d B时,包括参考传声器在内的总谐波失真不大于0.5%;声压级为1 6 4d B1 7 1d B时,包括参考传声器在内的总谐波失真不大于0.8%。g)声频功率放大器声频功率放大器的总谐波失真不大于0.1%,输出功率不小于5 0W。7 校准项目和校准方法7.1 校准项目高声压传声器的校准项目如下:a)动态范围上限;b)总谐波失真;c)级线性误差。7.2 测量装置高声压传声器动态范围上限的测量装置如图1所示,它主要由参考传声器、监测传声器、声分析仪(含声频信号发生器)、声频功率放大器、高声压单元和计算机系统所组成。声分析仪中的声频信号发生器产生校准所需的正弦电信号,经声频功率放大器驱动高声压单元中的电动式扬声器以在其耦合腔中产生所需的声压级。测量通道1替换用作参考传声器通道和被校的高声压传声器通道,而测量通道2用作监测传声器通道。3J J F1 7 3 82 0 1 9市场监管总局市场监管总局 说明:M 1 参考传声器和被校的高声压传声器(替换);M 2 监测传声器;P 1 前置放大器;P 2 前置放大器;P C 个人计算机系统。注:传声器电源用于提供参考传声器和高声压传声器所需的极化电压和测量通道的信号增益。如声分析仪能提供传声器所需的极化电压,且其线性工作范围能覆盖所有测量要求,可不配置传声器电源。有些前置放大器也可提供所需的增益。图1 测量装置示意图7.3 校准方法7.3.1 校准前检查目视检查高声压传声器:a)应无机械性损伤或变形;b)膜片应清洁,无污染、锈蚀现象。高声压传声器如不符合上述要求,则不宜进行校准。7.3.2 测量通道灵敏度的校准7.3.2.1 在进行动态范围上限的校准之前,应使用声校准器校准参考传声器通道和监测传声器通道的灵敏度。7.3.2.2 将参考传声器和监测传声器通过前置放大器分别连接到声分析仪的测量通道1和测量通道2,用声校准器校准参考传声器通道和监测传声器通道的灵敏度。必要时应按声校准器使用说明书规定的方法进行静压修正。记录参考传声器通道和监测传声器测量通道的灵敏度级。7.3.3 测量装置的验证7.3.3.1 测量装置是通过参考传声器来验证的,监测传声器在各声压级的步级上通过与参考传声器的比较而校准。在声级测量时,用参考传声器和监测传声器同时测量高声压单元耦合腔中的声压级,计算两个测量通道的差值以备用于对被校的高声压传声器测量结果的修正。注:实验室可根据测量装置的稳定性,自主决定测量装置的验证时间间隔。7.3.3.2 将参考传声器和监测传声器分别安装到高声压单元的顶部的和侧面的端口之4J J F1 7 3 82 0 1 9市场监管总局市场监管总局中,并妥善地固定好。建议使用弹簧机构或其他类似结构对传声器与腔体的耦合施加一定的压力加载,以防由于声泄漏而对总谐波失真等产生明显影响。7.3.3.3 根据参考传声器的极化电压和灵敏度,正确设置声分析仪(或选择传声器电源的通道)。7.3.3.4 将声频信号发生器的输出信号频率设置为高声压单元的工作频率,调节其输出信号的幅值,使高声压单元中的规定声压级为1 2 4d B(以参考传声器测量通道的示值为准),记录参考传声器通道的声压级LR E F和总谐波失真dR E F的示值以及监测传声器通道的声压级LMON,v和总谐波失真dMON的示值。以不超过1 0d B的步级增加高声压单元中的规定声压级,但在距被校的高声压传声器动态范围上限标称值不足1 0d B时,改用1d B的步级增加声压级直至1 7 1d B,记录各步级时参考传声器通道的声压级LR E F和总谐波失真dR E F的示值以及监测传声器通道的声压级LMON,v和总谐波失真dMON的示值。7.3.3.5 按公式(1)计算监测传声器通道与参考传声器通道声压级的示值误差:eL,v=LMON,v-LR E F(1)式中:eL,v 监测传声器通道与参考传声器通道声压级的示值误差,d B;LMON,v 在验证过程中监测传声器通道的声压级示值,d B;LR E F 参考传声器通道的声压级示值,d B。7.3.4 校准程序7.3.4.1 用被校的高声压传声器替代参考传声器,妥善地安装在高声压单元的顶部端口中。建议使用弹簧机构或其他类似结构对传声器与腔体的耦合施加一定的压力加载,以防由于声泄漏而对总谐波失真等产生明显影响。7.3.4.2 根据高声压传声器的极化电压和灵敏度的标称值,正确设置声分析仪(或选择传声器电源的通道)。7.3.4.3 将声频信号发生器的输出信号频率设置为高声压单元的工作频率,调节其输出信号的幅值,使高声压单元耦合腔中的声压级为1 2 4d B(以监测传声器通道的示值为准),记录监测传声器通道的声压级LMON,m的示值和被校的高声压传声器通道的声压级LDU C的示值;声分析仪应按公式(2)计算高声压传声器通道的总谐波失真。d=U22+U23+U24+U25+U26U0(2)式中:d 高声压传声器通道的总谐波失真,%;U0 高声压传声器通道输出电压基波分量的方均根值,V;U2,U6 高声压传声器通道输出电压中二次谐波至六次谐波分量的方均根值,V。5J J F1 7 3 82 0 1 9市场监管总局市场监管总局记录总谐波失真d的示值。以不超过1 0d B的步级增加高声压单元中的规定声压级,但在距高声压传声器动态范围上限标称值不足1 0d B时,改用1d B的步级增加声压级,直至高声压传声器的总谐波失真大于或等于规定值(例如3%)时为止。记录各步级时监测传声器测量通道的声压级LMON,m的示值和被校的高声压传声器通道的声压级LDU C的示值以及高声压传声器通道的总谐波失真d的示值。7.3.4.4 按公式(3)计算高声压单元中的校准声压级。Lc=LMON,m-eL,v(3)式中:Lc 高声压传声器的校准声压级,d B;LMON,m 在测量过程中监测传声器测量通道的声压级示值,d B;eL,v 监测传声器通道与参考传声器通道声压级的示值误差,d B。7.3.4.5 按公式(4)计算高声压传声器的级线性误差。eL=LDU C-Lc(4)式中:eL 高声压传声器的级线性误差,d B;LDU C 被校的高声压传声器测量通道的声压级示值,d B;Lc 高声压传声器的校准声压级,d B。7.3.4.6 在7.3.4.4计算出的各步级校准声压级的数据中,找出对应于总谐波失真最接近且不大于规定值(例如3%)的校准声压级,该声压级的值即确定为高声压传声器的动态范围上限LpU。8 校准结果表达8.1 校准记录校准记录应尽可能详尽地记载测量数据和计算结果。推荐的校准记录的格式见附录A。8.2 校准数据处理所有的数值应先计算,后修约。出具的校准数据应按如下方法修约:a)级线性误差的修约间隔为0.1d B;b)总谐波失真的修约间隔为0.1%;c)动态范围上限的修约间隔为1d B。8.3 校准证书应为校准的高声压传声器出具校准证书。校准证书应包括的信息及推荐的校准证书的内页格式见附录B。8.4 校准结果的测量不确定度应按J J F1 0 5 9.12 0 1 2的方法评定高声压传声器的动态范围上限、级线性误差和总谐波失真的测量不确定度。测量不确定度评定的示例见附录C。6J J F1 7 3 82 0 1 9市场监管总局市场监管总局9 复校时间间隔建议高声压传声器的复校时间间隔为1年。然而,复校时间间隔的长短取决于仪器的使用情况(使用部位的重要性、环境条件、使用频率)、使用者和仪器本身质量等诸多因素,因此,送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。7J J F1 7 3 82 0 1 9市场监管总局市场监管总局附录A校准记录的内容和格式 高声压传声器动态范围上限校准记录的内容及推荐的格式见图A.1。高声压测量传声器动态范围上限校准记录 共 页 第 页委托方:校准日期:年 月 日制造商:产品型号:出厂编号:性能等级:类型标识:极化电压:V1 校准前检查 2 测量通道的灵敏度校准 校准频率:H z 参考传声器通道的校准值:d B 监测传声器通道的校准值:d B3 测量装置的验证 频率:H z规定声压级d B参考传声器通道监测传声器通道声压级LR E Fd B总谐波失真dR E F%声压级LMON,vd B总谐波失真dMON%两通道间的示值误差eL,v/d B测量不确定度的描述:图A.1 校准记录的格式8J J F1 7 3 82 0 1 9市场监管总局市场监管总局 高声压测量传声器动态范围上限校准记录 共 页 第 页4 测量数据 频率:H z规定声压级d B监测传声器通道声压级LMON,m/d B校准声压级Lcd B高声压传声器通道声压级LD U Cd B总谐波失真dD U C%级线性误差eL/d B测量不确定度的描述:动态范围上限LpU:d B,测量不确定度:d B(k=2)校准的技术依据:J J F1 7 3 82 0 1 9 高声压测量传声器动态范围上限校准规范校准所使用的标准装置的名称、溯源性及有效性的说明:校准条件:空气温度:相对湿度:%静 压:k P a校准员:核验员:图A.1 校准记录的格式(续)9J J F1 7 3 82 0 1 9市场监管总局市场监管总局附录B校准证书的内容和格式B.1 高声压传声器的校准证书至少应包括以下信息:a)标题,如“校准证书”;b)校准实验室的名称和地址;c)进行校准的地点(如果与校准实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),页码及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识(如型号、性能等级、类型标识及出厂编号等);g)进行校准的日期;h)本技术规范的标识,包括名称及编号;i)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性的说明;j)校准环境的描述;k)校准结果及其测量不确定度的说明;l)对校准规范的偏离的说明;m)校准证书签发人的签名、职务或等效标识;n)校准结果仅对被校对象有效的声明;o)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。B.2 推荐的高声压传声器校准证书的内页格式见图B.1。01J J F1 7 3 82 0 1 9市场监管总局市场监管总局证书编号校准机构授权说明校准的技术依据J J F1 7 3 82 0 1 9 高声压测量传声器动态范围上限校准规范校准环境条件及地点空气温度 相对湿度%静 压 k P a地 点校准使用的计量(基)标准装置名 称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差计量(基)标准证书编号有效期至校准使用的标准器名 称测量范围不确定度/准确度等级/最大允许误差检定/校准证书编号有效期至第页 共页图B.1 推荐的校准证书内页的格式11J J F1 7 3 82 0 1 9市场监管总局市场监管总局证书编号-校 准 结 果1 动态范围上限:d B(基准值为2 0P a),扩展不确定度 d B(k=2)(频率:H z,总谐波失真:%)2 级线性误差和总谐波失真(见表1)(频率:H z)表1 级线性误差和总谐波失真声压级/d B级线性误差/d B总谐波失真/%测量不确定度的描述:以下空白。第页 共页图B.1 推荐的校准证书内页的格式(续)21J J F1 7 3 82 0 1 9市场监管总局市场监管总局附录C测量不确定度评定示例C.1 概述本附录对高声压测量传声器的级线性误差、总谐波失真和动态范围上限的测量不确定度进行了评定。C.2 级线性误差C.2.1 测量方法本规范所设计的测量方法是利用参考传声器验证测量装置的系统线性,然后用监测传声器监测高声压单元的声压级,从1 2 4d B起,以规定的步级改变高声压单元耦合腔中的声压级,测量监测传声器通道的声压级示值和被校的高声压传声器通道的声压级示值,结合在验证过程中得到的监测传声器通道与参考传声器通道的声压级示值误差,计算高声压测量传声器的级线性误差。C.2.2 测量模型高声压传声器级线性误差的计算公式见(C.1)。eL=LDU C-LMON,m+eL,v(C.1)式中:eL 高声压传声器级线性误差,d B;LDU C 被校的高声压传声器通道的声压级示值,d B;LMON,m 测量过程中监测传声器通道的声压级示值,d B;eL,v 监测传声器通道与参考传声器通道的声压级示值误差,d B。C.2.3 测量不确定度评定C.2.3.1 A类测量不确定度评定本不确定度评定示例选取某公司制造的动态范围上限标称值为1 6 0d B的工作标准传声器为对象,校准以1 2 4d B为起始点,以1d B的步进增加声压级,同 时 选 取1 3 4d B、1 4 4d B和1 5 4d B以及1 5 9d B1 6 4d B的测量数据来评定级线性误差的测量不确定度。在重复性测量条件下对高声压传声器通道的输出信号级重复测量1 0次,并按公式(4)计算级线性误差,测量数据及其实验标准偏差见表C.1。表C.1 级线性误差的重复性测量结果测量顺序级线性误差/d B1 3 41 4 41 5 41 5 91 6 01 6 11 6 21 6 31 6 410.0 0-0.0 1-0.0 4-0.0 3-0.0 3-0.0 2-0.0 10.0 00.0 120.0 00.0 0-0.0 4-0.0 3-0.0 2-0.0 2-0.0 10.0 00.0 230.0 0-0.0 1-0.0 4-0.0 3-0.0 2-0.0 1-0.0 10.0 10.0 231J J F1 7 3 82 0 1 9市场监管总局市场监管总局表C.1(续)测量顺序级线性误差/d B1 3 41 4 41 5 41 5 91 6 01 6 11 6 21 6 31 6 440.0 0-0.0 1-0.0 4-0.0 3-0.0 2-0.0 10.0 00.0 10.0 250.0 0-0.0 1-0.0 3-0.0 3-0.0 2-0.0 10.0 00.0 10.0 260.0 0-0.0 1-0.0 3-0.0 2-0.0 2-0.0 10.0 00.0 10.0 370.0 0-0.0 1-0.0 4-0.0 3-0.0 2-0.0 10.0 00.0 10.0 280.0 10.0 0-0.0 3-0.0 2-0.0 1-0.0 10.0 10.0 20.0 390.0 10.0 0-0.0 3-0.0 2-0.0 2-0.0 10.0 00.0 10.0 31 00.0 00.0 0-0.0 3-0.0 2-0.0 2-0.0 10.0 00.0 10.0 3平均值La v0.0 0 2-0.0 0 6-0.0 3 5-0.0 2 6-0.0 2 0-0.0 1 2-0.0 0 2 0.0 0 90.0 2 3标准偏差s(LD U C)0.0 0 40.0 0 50.0 0 50.0 0 50.0 0 50.0 0 40.0 0 60.0 0 60.0 0 7 依据标准不确定度A类评定方法,取重复测量中不同声压级下级线性误差的实验标准偏差s(LDU C)的最大值0.0 0 7d B作为测量重复性引入的标准不确定度:u1LDU C()=sLDU C()=0.0 0 7d BC.2.3.2 B类测量不确定度评定从7.3.4的校准程序分析,参考传声器、监测传声器及其测量装置均对高声压传声器级线性误差的B类测量不确定度有贡献。其中:a)测量装置的级线性误差不超过0.0 5d B,取包含因子k=2,故测量装置的级线性误差的标准不确定度u2(LDU C)=0.0 2 5d B。b)参考传声器通道灵敏度在校准过程中的漂移不超过0.0 2d B,按均匀分布考虑,取包含因子k=3,故参考传声器通道的漂移所引入的标准不确定度u3(LDU C)0.0 1 2d B。c)监测传声器通道灵敏度在校准过程中的漂移不超过0.0 2d B,按均匀分布考虑,取包含因子k=3,故监测传声器通道的漂移所引入的标准不确定度u4(LMON,m)0.0 1 2d B。d)监测传声器通道与参考传声器通道的声压级示值误差不超过0.0 4d B,按均匀分布考虑,取 包 含 因 子k=3,故 该 示 值 误 差 引 入 的 标 准 不 确 定 度u5(eL,v)0.0 2 3d B。e)要求 报 告 的 声 压 灵 敏 度 级 的 修 约 间 隔 为0.1d B,矩 形 分 布 的 半 区 间 宽 为0.0 5d B,按均匀分布考虑,取包含因子k=3,故数值修约引入的标准不确定度u6(v)0.0 2 9d B。f)由于是在同一频率上测量级线性误差,而且是根据声压级测得值之差计算的,所以测量装置的频率响应、灵敏度的校准以及替换位置误差等因素,对级线性误差的测量不确定度没有显著贡献。41J J F1 7 3 82 0 1 9市场监管总局市场监管总局经上述级线性误差的标准不确定度评定,高声压传声器级线性误差的输出量标准不确定度分量汇总表见表C.2。表C.2 级线性误差的标准不确定度一览表不确定度来源标准不确定度符号数值/d B灵敏系数输出量标准不确定度分量/d B测量重复性误差u1(LDU C)0.0 0 710.0 0 7测量装置的级线性误差u2(LDU C)0.0 2 510.0 2 5参考传声器通道灵敏度的漂移u3(LDU C)0.0 1 210.0 1 2监测传声器通道灵敏度的漂移u(LMON,m)0.0 1 2-10.0 1 2监测传声器通道与参考传声器通道的示值误差u(eL,v)0.0 2 310.0 2 3数值修约u(v)0.0 2 910.0 2 9C.2.3.3 合成标准不确定度的计算根据上述不确定度分量来源分析可知,公式(C.1)中LDU C、LMON,m和v的不确定度互不相关,而eL,v与LMON,m也仅为弱相关,故其合成标准不确定度计算公式可简化为公式(C.2):uceL()=c2LD U C()u2LD U C()+c2LMO N,m()u2LMO N,m()+c2eL,v()u2eL,v()+c2(v)u2(v)(C.2)又因公式(C.2)中的灵敏系数c(LDU C)、c(LMON,m)、c(eL,v)和c(v)的绝对值均为1,故高声压传声器的级线性误差合成标准不确定度可按公式(C.3)计算:uceL()=u2LDU C()+u2LMON,m()+u2eL,v)+u2(v()(C.3)将表C.2中的输出量标准不确定度分量代入公式(C.3),即可得到高声压传声器级线性误差的合成标准不确定度uc为:uc=0.0 0 72+0.0 2 52+0.0 1 22+0.0 1 22+0.0 2 32+0.0 2 920.0 4 8(d B)C.2.3.4 扩展不确定度的计算取包含因子k=2,则高声压传声器级线性误差的扩展不确定度U为:U=kuc=20.0 4 8=0.0 9 6(d B)因为要求修约间隔为0.1d B,所以,高声压传声器级线性误差的报告扩展不确定度为:U=0.1d B,k=2C.3 总谐波失真C.3.1 测量模型本规范设计的高声压传声器总谐波失真的测量方法,是通过声分析仪中的F F T分析程序测量高声压传声器输出信号中的基波和2次6次谐波分量,并按公式(2)计算总谐波失真。总谐波失真的测量模型见公式(C.4)。51J J F1 7 3 82 0 1 9市场监管总局市场监管总局d=dx-d0(C.4)式中:d 总谐波失真的测量误差,%;dx 总谐波失真的测得值,%;d0 总谐波失真的参考量值,%。C.3.2 测量不确定度评定C.3.2.1 A类测量不确定度评定在重复性测量条件下对某高声压传声器动态范围上限附近的总谐波失真重复测量1 0次,测量数据及其实验标准偏差见表C.3。表C.3 总谐波失真的重复性测量结果测量顺序总谐波失真/%12.8 322.8 232.8 342.8 352.8 362.8 372.8 482.8 492.8 61 02.8 6平均值da v2.8 3 7标准偏差s(dx)0.0 1 3 依据标准不确定度A类评定方法,取重复测量中总谐波失真的实验标准偏差s(dx)作为重复性误差引入的标准不确定度:u1(dx)=sdx()=0.0 1 3%C.3.2.2 B类测量不确定度评定从7.3.4的校准程序分析,声分析仪、声频功率放大器、高声压单元、前置放大器以及声分析仪测量通道等均对高声压传声器的总谐波失真B类测量不确定度有贡献。其中:a)声分析仪中声频信号发生器的总谐波失真不大于0.0 5%,按均匀分布考虑,取包含因子k=3,故声频信号发生器的总谐波失真引入的标准不确定度u2(dx)0.0 2 9%。b)声频功率放大器的总谐波失真不大于0.1%,按均匀分布考虑,取包含因子k=3,故声频功率放大器的总谐波失真引入的标准不确定度u3(dx)0.0 5 8%。c)高声压单元的总谐波失真取为0.4%(与参考传声器的总谐波失真无关),按均61J J F1 7 3 82 0 1 9市场监管总局市场监管总局匀分布考虑,取包含因子k=3,故高声压单元的总谐波失真引入的标准不确定度u4(dx)0.2 3%。d)前置放大器的总谐波失真不大于0.1%,按均匀分布考虑,取包含因子k=3,故前置放大器的总谐波失真引入的标准不确定度u5(dx)0.0 5 8%。e)声分析仪测量通道的总谐波失真不大于0.1%,按均匀分布考虑,取包含因子k=3,故声分析仪测量通道的总谐波失真引入的标准不确定度u6(dx)0.0 5 8%。f)由于声压级的各谐波分量测量误差而引入的不确定度估计为0.2%,按均匀分布考虑,取包 含 因子k=3,故 由 于声 压 级 各 谐 波 分 量 测 量 误 差 引 入 的 标 准 不 确 定度u7(dx)0.1 1 5%。g)由于总谐波失真仅计算至6次谐波,其计算方法不完善引入的不确定度估计为0.0 5%,按均匀分布考虑,取包含因子k=3,故由于计算方法不完善而引入的标准不确定度u(d0)0.0 2 9%。h)要求报告的总谐波失真的修约间隔为0.1%,区间半宽为0.0 5%,按均匀分布考虑,取包含因子k=3,故数值修约引入的标准不确定度u(v)0.0 2 9%。C.3.2.3 合成标准不确定度计算通过C.3.2.1与C.3.2.2评定的总谐波失真的标准不确定度及其输出量的标准不确定度分量汇总见表C.4。表C.4 总谐波失真的标准不确定度一览表不确定度来源标准不确定度符号数值/%灵敏系数输出量标准不确定度分量/%重复性测量误差u1(dx)0.0 1 310.0 1 3声频信号发生器的总谐波失真u2(dx)0.0 2 910.0 2 9声频功率放大器的总谐波失真u3(dx)0.0 5 810.0 5 8高声压单元的总谐波失真u4(dx)0.2 310.2 3前置放大器的总谐波失真u5(dx)0.0 5 810.0 5 8声分析仪测量通道的总谐波失真u6(dx)0.0 5 810.0 5 8声压级各谐波分量测量误差u7(dx)0.1 1 510.1 1 5计算方法不完善u(d0)0.0 2 9-10.0 2 9数值修约u(v)0.0 2 910.0 2 9 据上述不确定度分量来源分析可知,由于公式(C.4)中dx、d0和v的不确定度互不相关,故总谐波失真的合成标准不确定度uc的计算公式可简化为公式(C.5):uc(d)=c2(dx)u2(dx)+c2(d0)u2(d0)+c2(v)u2(v)(C.5)又因公式(C.5)中的灵敏系数c(dx)、c(d0)和c(v)的绝对值均为1,故高声压传声器的总谐波失真的合成标准不确定度可按公式(C.6)计算:71J J F1 7 3 82 0 1 9市场监管总局市场监管总局uc(d)=u2(dx)+u2(d0)+u2(v)(C.6)将表C.4中的输出量标准不确定度分量代入公式(C.6),即可得到高声压传声器级总谐波失真的合成标准不确定度uc为:uc=0.0 1 32+0.0 2 92+0.0 5 82+0.2 32+0.0 5 82+0.0 5 82+0.1 1 52+0.0 2 92+0.0 2 920.2 8%C.3.2.4 扩展不确定度取包含因子k=2,则高声压传声器总谐波失真的扩展不确定度U为:U=kuc=20.2 8%=0.5 6%因为要求修约间隔为0.1%,所以,高声压传声器总谐波失真的报告扩展不确定度为:U=0.6%,k=2C.4 动态范围上限C.4.1 测量模型本规范设计的高声压传声器动态范围上限的测量方法,是在被校的高声压传声器输出信号的总谐波失真达到或接近于规定的限值(例如3%)时,测量被校高声压传声器的输入声压级,则动态范围上限的测量不确定度主要来自于两个方面:a)声压级本身的测量不确定度;b)总谐波失真测量误差引入的声压级测量不确定度。动态范围上限的测量模型见公式(C.7)。LpU=LpUx-LpU 0(C.7)式中:LpU 动态范围上限的测量误差,d B;LpUx 动态范围上限的测得值,d B;LpU 0 动态范围上限的参考量值,d B。C.4.2 测量不确定度的评定C.4.2.1 A类测量不确定度评定在重复性测量条件下对高声压单元中的声压级和某高声压传声器的总谐波失真重复测量1 0次,按测量数据确定的动态范围上限及其实验标准偏差见表C.5。表C.5 动态范围上限的测量重复性测量顺序校准声压级/d B总谐波失真/%动态范围上限/d B11 6 3.02.8 31 6 321 6 2.92.8 21 6 331 6 3.02.8 31 6 341 6 2.92.8 31 6 351 6 2.92.8 31 6 361 6 2.92.8 31 6 381J J F1 7 3 82 0 1 9市场监管总局市场监管总局表C.5(续)测量顺序校准声压级/d B总谐波失真/%动态范围上限/d B71 6 2.92.8 41 6 381 6 3.02.8 41 6 391 6 3.02.8 61 6 31 01 6 2.92.8 61 6 3平均值1 6 2.9 42.8 4标准偏差0.0 5 20.0 1 3 依据标准不确定度A类评定方法,取重复测量中校准声压级的实验标准偏差s(LpU)作为重复性误差引入的标准不确定度:u1LpUx()=sLpUx()=0.0 5 2d BC.4.2.2 B类测量不确定度评定从7.3.4的校准程序分析,声校准器、参考传声器、监测传声器、测量装置以及参考传声器通道与监测传声器通道之间的示值误差、参考传声器与被校传声器放置的位置偏差等均对高声压传声器的动态范围上限的B类测量不确定度有贡献。其中:a)在试验要求的频率范围内,参考传声器频率响应的偏差不超过0.0 5d B,按均匀分布 考 虑,取 包 含 因 子k=3,故 参 考 传 声 器 频 率 响 应 引 入 的 标 准 不 确 定 度u2(LpUx)0.0 2 9d B。b)因被校的高声压传声器与参考传声器替换时位置偏差会导致测量误差,根据多次测量数据分析,位置偏差的影响约为0.0 5d B,按正态分布考虑,取包含因子k=2,则其标准不确定度u3(LpUx)=0.0 2 5d B。c)测量装置的级线性误差不超过0.0 5d B,按正态分布考虑,取包含因子k=2,故测量装置的级线性误差引入的标准不确定度u4(LpUx)=0.0 2 5d B。d)声校准器从上级标准传递下来的校准结果的不确定度为0.0 7d B,考虑到环境的变化,取为0.0 9d B,所引入的不确定度按正态分布考虑,取包含因子k=2,故声校准器引入的标准不确定度u5(LpU)=0.0 4 5d B。e)监测传声器通道的声压级示值误差不超过0.0 5d B。按均匀分布考虑,取包含因子k=3,故监测传声器通道的声压级示值误差引入的标准不确定度u6(LpUx)0.0 2 9d B。f)监测传声器通道与参考传声