JJG 482-2005 实验室标准传声器(自由场互易法).pdf
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1、ETETG 中华人民共和国国家计量检定规程JJG 482一却os实验室标准传声器(自由场互易法)Laboratory Standard Microphones (Free - field Reciprocity Method) 2005 -10一09发布2006 - 04 -09实施060428000081 JJG 482-2005 实验室标准传声器(自由场互易法)检定规程Verification Regulation of Laboratory Standard Microphones (Free - field Reciprocity Method) jJJG482-2005; t代替JJ
2、G482-1987 9 本规程经国家质量监督检验检疫总局2005年10月9日批准,并自2006年4月9日起实施。归口单位:起草单位:全国声学计量技术委员会中国测试技术研究院南京大学声学研究所本规程委托全国声学计量技术委员会负责解释JJG 482-2005 本规程起草人:蒲志强(中国测试技术研究院)郝豫川(中国测试技术研究院)赵其昌(南京大学声学研究所)JJG 482-2005 目录11111222222222233347789H臼式格页内例书实知定通应量向七HHUUUU置评果刷刷引uh位度结定定频的声uu皮A川uuuu理中数确检位传心川级度度uuu处声系不和单准器中抗抗求度敏敏求制的的减果书量
3、标声声阻阻要敏灵灵要料控目件法果榈树器衰结证献计室传器移移能灵场场术资具项条方结周声气量定文和验易声转转性压由由技志准器定定定定定传空测检围用语实互传电声述量声自自用标校量检检检检检ABGD范引术12345概计123通12计12345录立和和1231111145111666711111附附附附JJG 482-2005 实验室标准传声器(自由场互易法)检定规程本规程依据国际电工委员会IEC61094 - 3: 1995 测量传声器第3部分:用互易技术进行实验室标准传声器自由场校准的原级方法对JJG482-1987 标准电容传声器(自由场互易法n进行修订。1 范围本规程适用于LSIP实验室标准传声
4、器(以下简称传声器)的首次检定、后续检定和使用中的检验。2 引用文献本规程引用以下文献:JJF 1034-25 声学计量名词及定义JJF 1059-1999 测量不确定度评定与表示JJG 175-1998 测试电容传声器JJG 176-2005 声校准器GB/T 3102.7-1993 声学的量和单位IEC 60655: 1979 v alues for the difference between free - field and pressure sensitivity for one - inch standard condenser microphones IEC 61094 - 1:
5、 2000 Measurement microphones - Partl: Specification for laboratory stan dard microphones IEC 61094 - 3: 1995 Measurement microphone 一Part3:Primary method for free - field ca libration of laboratory standard microphones by the reciprocity technique 使用本规程时,应注意使用上述引用文献的现行有效版本。3 术语和计量单位本规程采用GB/T3102.7
6、-1993中规定的量和单位以及JJF1034-25中规定的相关术语和定义。根据本规程需要,引用IEC61094一1:20和IEC61094 - 3: 1995中的以下术语和定义。3.1 实验室标准传声器(laboratorstandard microphone) 能够用原级方法(如密闭搞合腔互易法)校准到很高准确度,其机械尺寸和电声性能(特别是时间稳定性和环境条件影响)有严格的要求的电容传声器。3.2 互易传声器(reciprocalmicrophone) 线性、无源、可逆并满足互易原理的传声器。3.3 传声器声中心(acousticcentre of a microphone) 声中心是在发
7、射传声器上或附近的一点,对已知频率和传播方向的正弦波,在离发射传声器一定距离的观测点附近的小范围内,声波近似为以该点发出的球面发散波。JJG 482-2005 3.4 电转移阻抗(electricaltransfer impedance) 对由两只声搞合传声器构成的系统,接收传声器的开路电压与发射传声器电端的输入电流之比。单位为欧姆(0)。3.5 声转移阻抗(acoustictransfer impedance) 对由两只声藕合传声器构成的系统,作用于接收传声器膜片上的声压与发射传声器短路体积速度之比。单位为帕秒每立方米(Pa.s/m3)。4 概述实验室标准传声器是种靠电容量变化而起声电换能作
8、用的换能器,是声学计量的重要器具。传声器的自由场互易校准是指利用三只传声器,其中至少两只为互易传声器,通过对它们两两配对的接收灵敏度与发射灵敏度之比的测量,实现传声器自由场灵敏度的校准(非互易传声器只能用作声接收器)。5 计量性能要求5.1 声压灵敏度级在频率为2Hz到1OHz,以lV/Pa为odB时,传声器的声压灵敏度级为(- 26 :t 2) dBo 5.2 自由场灵敏度级频率响应在(1250-80) Hz频率范围,传声器的自由场灵敏度级与相应频率点处修正因子(见表1)之差的不均匀度不大于2dB。表1LSIP类型传声器子修正因子(单位:dB) 频率1kHz入射角1. 25 1. 6 2.0
9、 2.5 3.15 4.0 5.0 6.3 8 10 。0.5 0.7 1. 0 1. 6 2 .4 3.6 5.0 6.9 8.5 9.2 90。0.1 。0.1 0.2 0 .4 0.8 1. 1 1. 6 1. 6 0.3 5.3 自由场灵敏度级的变化量两次周期检定所得传声器自由场灵敏度级的变化应小于0.3dBo 6 通用技术要求6.1 标志传声器应具有以下清晰而耐久的标志:a)制造商名称或商标;b)产品的型号;c)产品的序列号。6.2 校准资料12.5 16.0 20 8.8 7.5 6.2 -2.5 -每只传声器应附有单独的出厂校准数据资料。校准资料应包括传声器的灵敏度级,2 JJG
10、 482-2005 正常工作所需的极化电压以及气压、温度和相对湿度修正系数等。7 计量器具控制计量器具控制包括首次检定、后续检定和使用中的检验。7.1 检定项目传声器检定项目见表20表2检定项目一览表项目首次检定外观检查+ 校准资料+ 声压灵敏度级+ 自由场灵敏度级频率响应+ 自由场灵敏度级的变化量注:+表示需检项目,-表示不需检项目。7.2 检定条件7 .2.1 计量标准和主要配套设备a)参考用实验室标准传声器后续检定+ + + + 使用中的检验+ + 作为检定中的参考传声器,应满足IEC61094 - 1: 2o对实验室标准传声器的规定。b)声校准器声校准器的准确度应符合JJG176-25
11、中规定的LS级或1级。c)声频信号发生器在检定的频率范围内,频率最大允许误差为:tO.l%,总谐波失真不大于0.5%。d)测量放大器在检定的频率范围内,频率响应优于土0.2dB,检定期间的稳定度优于土0.02dB。e)带通滤波器在检定的频率范围内,满足JJG449-21对1级滤波器的要求。f)精密交流电阻箱在检定的频率范围内误差应优于:t0.2%0g)数字电压表最大允许误差为:tO.l%(交流电压),输入阻抗应大于lMOoh)前置放大器应具有插入电压校准功能。噪声小于3V(A计权),在检定的频率范围内,频率响应优于:t0.2dB。i)自由声场在1kHz-20kHz频率范围内,工作区内自由场偏离
12、应小于O.ldB。信噪比应大于JJG 482-2005 30dB。j)接地屏蔽参考结构发射、接收传声器的接地屏蔽结构应满足IEC61094 - 1: 20的要求。k)交流电阻箱在检定的频率范围内的误差应优于:t1.0%。1)气压计在检定环境条件内,气压计的最大允许误差为:t0 . 1 %。m)温度计在检定环境条件内,温度计的最大允许误差为:t0.2C。n)湿度计在检定环境条件内,湿度计的最大允许误差为:t4%RH。)游标卡尺在(0-5) mm测量范围内的最大允许误差为主0.2mm。7.2.2 检定环境条件温度:(20 - 26 ) C ; 相对湿度:(35-75)%; 气压:(94 - 103
13、) kPa。7.3 检定方法7.3.1 外观检查传声器应具有明确的标志(包括型号,序号等),应元任何机械损伤或变形,膜片应元污迹。7.3 .2 校准资料传声器首次检定时应检查其出厂校准资料是否包含6.2条所规定的内容。7.3.3 声压灵敏度级声压灵敏度级的检定,主要是初步确定传声器的灵敏度级指标是否合格。检定装置如图1所示:声压灵敏度级测量装置方框图4 JJG 482-2005 a)调节测量放大器,使其前置放大器输入和直接输入的灵敏度完全相同。b)如图1所示,将被检传声器与声校准器的腔体紧密糯合,从测量放大器表头读取声压级示值并记录,然后改变传声器与声校准器相对位置重新搞合读数,重复3次求出声
14、压级的平均值Lpiv0 c)传声器的声压灵敏度级由式(1)给出(单位dB): Lpx = _ 26 _ (Lpc + I:l K + I:l P _ Lpiv) + I:l 式中:Lpx一一被检传声器的声压灵敏度级,dB; 、.,/且,、Lpc一一声校准器的声压级,dB; Lpiv -测得声压级的平均值,dB; I:lK-声校准器的气压修正值,dB; A卢一一前置放大器的传输损失,dB; I:lP-腔体积修正量,dB。注:!:l K , !:l卢和!:lP的计算参见规程刀G175一1998测试电容传声器。检验所得被检传声器的声压灵敏度级是否满足5.1条的规定。7.3 .4 自由场灵敏度级频率响
15、应7.3.4.1 自由场灵敏度测量原理11 d12 U2 d23 13 d31 U1 图2三只互易传声器自由场互易校准原理图本方法将3只互易传声器(其中至少有一只自由场灵敏度已知的实验室标准传声器用作参考传声器)按图2所示两两交替置于自由声场中进行声搞合,根据互易原理和公式推导,传声器的平面自由场灵敏度为u _(1_d12 d3刀1Ze.川.12Ze川.31丑1_a( d崎叫叫咱-斗d.) i川叫a1.1广_ pf d23 Z轧e.2刀3 J M _ (主生生圣主圣工220a(dudD-43241/2叫.2_ pf d31 Z.31 J 11 ( 2 d2刀3d乱3引1Ze.23刀3Ze川.3
16、1到1a(d町+d咱-d) 11/ 川叫1.3_ pf d矶12Ze.川.1口2 _ J 其中:Ze.12 = U2/ /1; Ze.23 = U3/12; Ze.31 = U1/13为电转移阻抗。式中:d12,也,d31一一两传声器声中心间距,m; (2) (3) (4) 5 JJG 482-2005 一一空气密度,kg/ m3; f一一频率,Hz; 一一空气衰减系数;1,、12、13一一一传声器1、2、3作发送时的电流;U,、矶、U3一一传声器1、2、3作接收时的开路输出电压。传声器的自由场灵敏度可通过测量以上公式中的参量后计算得到。利用插入电压技术(插电阻或电容),测量其电转移阻抗,或直
17、接测量电压电流比等参数后,计算出传声器的自由场灵敏度级。7.3 .4.2 电转移阻抗的测量电转移阻抗测量原理方框图见图3。消声室收. .d b)、l(使传声图3电转移阻抗测量原理方框图测试系统按规定时间预热,调节支架系统在水平和垂直方向测量按具体步骤如下:作发送和接受的传声器1和2安装在支架上,精确测传声器的声中心值可以查阅图表(见附录品)O。A,在待校准频率由声频信号发生器供给发送传真度小于10%)时,读取接收传声器在数字电器输出电压不变,再将开关K接到B。调节交流同,此时将开关K接到C,在电压表上关K接到D,调节精密交流电阻箱,电阻箱上的示值R12为R2 =导=Z.2 。vv (5) 6
18、JJG 482-2005 交换传声器,重复以上步骤可得:U, R =一-土一Z31-I3-e,31 (6) R U3 -一-23 - /2 - e ,23 (7) 7.3.4.3 自由场灵敏度级的计算测出三个电转移阻抗后,在d23= d31 = dl2 = d的条件下,可按下面公式计算三只传声器在频率为f时的自由场开路灵敏度级:2d Lj, 1 = 101g歹+10lgRI2 + 10lgR31 - 101gR23 + .1A d (8) 2d Lj ,2 = 10lg ; + 101gR23 +盹RrmgR31+tAAd (9) 2d 乌,3= 10lg歹+10lgR31 + 101gR23
19、 - 10lgR12 + .1A d ( 10) .1A = 8.686是空气衰减系数,可直接查表或通过公式计算得出(见附录B)。查验引人的参考传声器灵敏度级的计算结果与标准值之差应小于等于其测量结果不确定度0.2dB,若满足,测量数据有效;否则测量数据无效,需重新测量。同时应考虑被检传声器是否完全具备互易特性。按7.3.4.2和7.3.4.3中的步骤至少重复6次,可得到3只传声器在频率为f时的自由场灵敏度级的平均值。7.3 .4.4 自由场灵敏度级频率响应改变频率,按7.3.4.2和7.3.4.3依次测量并计算出1.25kHz、1.6kHz、2kHz、2.5 kHz、3.15kHz、4kHz
20、、5kHz、6.3kHz、8kHz、10kHz、12.5kHz、16kHz和20kHz 频率点的自由场灵敏度级,由此得到传声器的自由场灵敏度级频率响应。计算验证监1P类型传声器在1.25kHz、1.6kHz、2kHz、2.5kHz、3.15kHz、4 kHz、5kHz、6.3kHz、8kHz频率点的自由场灵敏度级应符合5.2的规定。7.3.5 自由场灵敏度级的变化量将本次测量所得自由场灵敏度级与上一周期的自由场灵敏度级测量结果相比较,其变化应符合5.3条的要求。7 .4 检定结果的处理经检定合格的传声器发给检定证书;检定不合格的传声器发给检定结果通知书,并注明不合格的项目。检定证书和检定结果通
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