工作標準傳聲器(靜電激勵器法)

1工作標準傳聲器(靜電激勵器法)檢定規(guī)程本規(guī)程適用于滿足GB/T20441.4—2006《測量傳聲器第4部分工作標準傳聲GB/T20441.3—2010電聲學測量傳聲器第3部分：采用互易技術(shù)對實驗室GB/T20441.4—2006測量傳聲器第4部分：工作標準傳聲器規(guī)范IEC61094-2電聲學測量傳聲器第2部分：采用互易技術(shù)對實驗室標準傳聲器的聲壓校準的原級方法(Electroacoustics—Measurementmicrophones—Part2:Pri-marymethodforpressurecalibrationoflaboratoryIEC61094-6:2004測量傳聲器第6部分：用于測定頻率響應(yīng)的靜電激勵器(Measurementmicrophones—Part6:Electrostaticactuatorsfordeterminationoffre-凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)程；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)程。JJF1001—2011、JJF1034—2005和GB/T394本規(guī)程根據(jù)需要，引用了GB/T20441.4—22b)與已校準過的實驗室標準傳聲器作比較；c)使用GB/T15173—2010中規(guī)定的聲校準器。工作標準傳聲器應(yīng)滿足機械尺寸和電聲性能方面的特定要求，特別是關(guān)于時間穩(wěn)定性和環(huán)境條件相關(guān)性的要求。3.2靜電激勵器electrostaticactuator用于測定傳聲器頻率響應(yīng)的裝置，它包含一個置于傳聲器膜片附近的導電剛性平板，在平板和膜片間施加時變電壓，可產(chǎn)生均勻地分布在膜片表面上的模擬聲壓的靜[IEC61094-6:2004,定義3.1]3.3傳聲器的靜電激勵器響應(yīng)electrostaticactuatorresponseofamicrophone用特別設(shè)計的靜電激勵器測得的傳聲器輸出，該輸出是頻率的函數(shù)。靜電激勵器驅(qū)動電壓的幅頻特性相對于規(guī)定頻率是均勻的。[IEC61094-6:2004,定義3.2]4概述工作標準傳聲器是一種機械尺寸和電聲性能(特別在時間穩(wěn)定性和環(huán)境條件影響方面)有特定要求的傳聲器，一般用于聲壓測量系統(tǒng)和聲測量儀器的檢定或校準。5計量性能要求5.1靈敏度級工作標準傳聲器在200Hz～1000Hz范圍內(nèi)的參考頻率f?處的最小靈敏度級見表1。f?一般為250Hz。最小靈敏度級(參考靈敏度：1V/Pa)注：WS1型、WS2型、WS3型工作標準傳聲器的定義見GB/T20441.4—2006。5.2靈敏度級的頻率響應(yīng)工作標準傳聲器靈敏度級的頻率響應(yīng)最大允許誤差見表2。頻率/Hz土0.5士0.5>f?~20003表2(續(xù))士0.75士0.5士0.5士1.0士1.25士0.5土0.5士0.5士1.75士0.5+2.0,一6.0士1.5士0.75士1.0士1.5士1.75士2.05.3動態(tài)范圍上限動態(tài)范圍上限以聲壓級給出，在160Hz～1000Hz的頻率范圍內(nèi)該聲壓級所引起的總諧波失真為3%,對動態(tài)范圍上限的要求見表3。6通用技術(shù)要求6.1標志工作標準傳聲器應(yīng)具有以下清晰耐久的標志：1)制造商的名稱或商標；2)產(chǎn)品的型號；3)產(chǎn)品的序列號。6.2出廠校準資料每個工作標準傳聲器應(yīng)附有單獨的出廠校準資料。出廠校準資料應(yīng)包括該工作標準傳聲器的靈敏度級、正常工作需要的極化電壓，如需做靜壓、溫度和相對濕度的修正，則應(yīng)給出相應(yīng)的修正系數(shù)。47計量器具控制計量器具控制包括首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查。7.1檢定條件7.1.1環(huán)境條件溫度：(23±3)℃;相對濕度：(30～90)%;靜壓：(94～103)kPa;環(huán)境噪聲聲壓級至少應(yīng)低于靜電激勵器響應(yīng)級25dB。7.1.2計量標準及主要配套設(shè)備7.1.2.1計量標準a)正弦信號發(fā)生器：在檢定頻率范圍內(nèi)，頻率示值誤差不超過±0.5%,總失真小于0.1%,相對于參考頻率(250Hz)的幅頻特性優(yōu)于±0.1dB,輸出信號電壓不低于b)聲校準器：能產(chǎn)生參考頻率為250Hz的正弦聲壓信號，性能等級為LS級。c)靜電激勵器：參考頻率上(通常選取250Hz),其響應(yīng)的重復(fù)性優(yōu)于0.04dB。靜電激勵器響應(yīng)級重復(fù)測量的平均值與聲壓響應(yīng)級之間的差值和單次測量所得的靜電激勵器響應(yīng)級與聲壓響應(yīng)級差值的偏差不應(yīng)大于0.1dB。d)前置放大器：頻率響應(yīng)在檢定頻率范圍內(nèi)不超過±0.1dB,輸入端短路噪聲低于10μV(線性),3μV(A計權(quán))。e)測量放大器：頻率響應(yīng)在被檢頻率范圍內(nèi)不超過±0.2dB,輸入端短路噪聲低于10μV(線性),指示器誤差不應(yīng)超過±0.2dB,總失真小于0.1%。f)交流數(shù)字電壓表：最大允許誤差不應(yīng)超過±0.1%;g)高阻抗直流電壓表：最大允許誤差不應(yīng)超過±0.05%,輸入阻抗不小于1TΩ。h)高聲壓傳聲器校準器：腔內(nèi)聲壓可連續(xù)變化，最高聲壓級應(yīng)大于164dB。在測量頻率范圍內(nèi)，總諧波失真在154dB以下小于0.3%,164dB以下小于1%。i)功率放大器：在檢定頻率范圍內(nèi)，頻率響應(yīng)不應(yīng)超過±0.2dB,總諧波失真小于0.5%。j)直流電壓源：一般為800V,測量期間幅度穩(wěn)定度優(yōu)于0.05%,k)壓力場傳聲器：滿足GB/T20441.4—2006要求。1)失真度測量儀：在使用頻率范圍內(nèi)，最大允許誤差不應(yīng)超過±10%(滿度)。7.1.2.2主要配套設(shè)備在本規(guī)程規(guī)定的工作頻率內(nèi)，主要配套設(shè)備的功能、性能要求如下：氣壓表：在檢定環(huán)境條件內(nèi)，最大允許誤差不應(yīng)超過±0.2kPa。7.2檢定項目工作標準傳聲器的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查項目見表4。5表4工作標準傳聲器的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查項目一覽表檢定項目首次檢定后續(xù)檢定外觀檢查十十十靈敏度級十十十十十十注：“十”表示需檢定項目，“—”表示不需檢定項目。7.3檢定方法7.3.1外觀檢查工作標準傳聲器應(yīng)具有清晰的標志，包括制造商的名稱、型號和序列號等。外觀不應(yīng)有機械損傷，膜片清潔無污染、腐蝕現(xiàn)象。出廠校準資料應(yīng)符合6.2的要求。7.3.2靈敏度級7.3.2.1檢定裝置靈敏度級可用聲校準器法檢定，檢定裝置示意圖見圖1。數(shù)字電壓表測量放大器7.3.2.2檢定步驟a)檢定前準備：用高阻抗直流電壓表檢查饋給被檢傳聲器的極化電壓并調(diào)整到額定值，也可采用標準直流電壓源平衡法進行檢查調(diào)整。調(diào)節(jié)測量放大器“前置放大器輸入”和“直接輸入”的靈敏度，使其對50mV內(nèi)部參考信號指示相同，也可將數(shù)字電壓表連接到測量放大器輸出端進行監(jiān)視，然后將測量放大器置于適當量程。b)將被檢傳聲器與聲校準器(頻率為250Hz)的腔體緊密耦合，使用其參考軸處于與水平面成90°角的位置，接通聲校準器的電源，在制造商規(guī)定的穩(wěn)定時間后，從數(shù)字電壓表讀取示值U;并作記錄，根據(jù)公式(1)計算聲壓級：6式中：c)將被檢傳聲器從聲校準器腔體取出，改變二者相對位置重新耦合讀數(shù)，測量3次取算術(shù)平均得到聲壓級的平均值L。,如各次讀數(shù)的最大差值超過0.2dB,應(yīng)增加d)傳聲器的靈敏度級由公式(2)給出，其結(jié)果應(yīng)符合5.1的要求。Lp=-26.0-(Lx+△K+△P-Lp△K——聲校準器的靜壓修正值(見附錄A),dB;△P——腔體積修正(見附錄B),dB;L,——聲壓級的算術(shù)平均值，dB;e)用插入電壓法測量前置放大器的傳輸損失△β,也可以用圖2所示的方法測定：首先將開關(guān)K1和K2同時打到A,讀取數(shù)字電壓表的示值U?,再將開關(guān)K1和K2同時打到B,讀取數(shù)字電壓表的讀數(shù)U?,則前置放大器的傳輸損失可由公式(3)給出：式中：測量7.3.3.1檢定裝置按1/3倍頻程頻率點，用測量放大器或數(shù)字電壓表測得被檢傳聲器的靜電激勵器響應(yīng)，檢定裝置示意圖如圖3所示。77.3.3.2檢定步驟a)取掉被檢傳聲器保護柵，將靜電激勵器置于傳聲器表面上，使其參考軸處于與水平面成90°角的位置。b)調(diào)節(jié)正弦信號發(fā)生器幅度，使在被檢頻率范圍內(nèi)，靜電激勵器響應(yīng)級高于環(huán)境噪聲聲壓級25dB。將正弦信號發(fā)生器置于參考頻率，記錄數(shù)字電壓表的讀數(shù)U?。c)將正弦信號發(fā)生器依次置于被檢頻率范圍內(nèi)的1/3倍頻程頻率上，記錄數(shù)字電壓表的讀數(shù)U;。d)按公式(4)計算相對參考頻率，被檢傳聲器的靜電激勵器響應(yīng)級：式中：δ:——被檢頻率下的靜電激勵器響應(yīng)級，dB;U?——參考頻率下的輸出電壓，V;U;——被檢頻率下的輸出電壓，V。e)取下靜電激勵器，改變工作標準傳聲器和靜電激勵器相對耦合位置，分別轉(zhuǎn)動靜電激勵器約120°和240°,重復(fù)測量步驟a)～d),取3次測量的算術(shù)平均值作為傳聲器的靜電激勵器響應(yīng)級。f)根據(jù)傳聲器制造商提供的靜電激勵器頻率響應(yīng)級和聲場頻率響應(yīng)級的修正值，可得到被檢傳聲器的靈敏度級頻率響應(yīng)。7.3.4動態(tài)范圍上限工作標準傳聲器的動態(tài)范圍上限的檢定裝置示意圖見圖4。將工作標準傳聲器和監(jiān)測傳聲器同時耦合在高聲壓傳聲器校準儀中，在規(guī)定的頻率下，調(diào)節(jié)正弦信號發(fā)生器和功率放大器的輸出電壓，使校準儀腔內(nèi)聲壓為表3中規(guī)定的對應(yīng)工作標準傳聲器類型的動態(tài)范圍上限值，用失真度測量儀測量被檢傳聲器輸出信號的總諧波失真，不應(yīng)超8被檢7.4檢定結(jié)果的處理7.4.1所有數(shù)據(jù)應(yīng)先計算，后修約，出具檢定結(jié)果的數(shù)據(jù)應(yīng)修約至百分之一分貝。7.4.2經(jīng)檢定合格的工作標準傳聲器發(fā)給檢定證書；檢定不合格的工作標準傳聲器發(fā)給檢定結(jié)果通知書，并注明不合格的項目。7.4.3檢定證書和檢定結(jié)果通知書的內(nèi)頁格式見C.1、C.2。7.4.4工作標準傳聲器檢定中的測量不確定度應(yīng)按JJF1059.1—2012的要求評定，不確定度評定實例見附錄D。工作標準傳聲器的檢定周期不應(yīng)超過1年。9聲校準器的靜壓修正聲校準器的聲壓級校準值為參考環(huán)境條件下的的靜壓修正方法，對聲校準器的輸出聲壓級進行修正。目前，附錄B聲校準器的腔體積修正聲校準器所產(chǎn)生的聲壓級與耦合腔體積(包括傳聲器的等效體積和膜片到保護柵之間的體積，以及熱傳導附加體積)有關(guān)，當耦合腔體積超出標準體積時，應(yīng)當根據(jù)制造商提供的數(shù)據(jù)按公式(B.1)進行修正?！鱌=20lg[V/(V+△V)]V——標稱腔體積，cm3;表B.1給出了使用B&K型4228活塞發(fā)聲器(帶DP0776適配環(huán))時的部分腔體傳聲器型號B&K4188、B&K4191、B&K4192、B&一0.05附錄C檢定證書和檢定結(jié)果通知書的內(nèi)頁格式C.1檢定證書內(nèi)頁格式三、靈敏度級的頻率響應(yīng)；(參考頻率f?=Hz)頻率/Hz(參考1V/Pa) dB;總諧波失真%檢定依據(jù)：JJG175—2015工作標準傳聲器(靜電激勵器法)C.2檢定結(jié)果通知書內(nèi)頁格式 三、靈敏度級的頻率響應(yīng)；(參考頻率f。=Hz)頻率/Hz(參考1V/Pa)檢定依據(jù)：JJG175—2015工作標準傳聲器(靜電激勵器法)測量不確定度評定實例工作標準傳聲器的主要計量性能為靈敏度級，以4191型工作標準傳聲器為例，對D.2靈敏度級測量的不確定度評定參考頻率點的靈敏度級的計算公式見7.3.2.2中公式(2),其他頻率下的靈敏度級D.2.2標準不確定度的A類評定靈敏度級頻率響應(yīng)的測量結(jié)果見表D.1,以其標準偏差作為A類不確定度分量uA。表D.1靈敏度級頻率響應(yīng)標準偏差123456一0.01一0.01一0.01標準偏差123456一0.017D.2.3標準不確定度的B類評定1)參考頻率點處靈敏度級的不確定度ui參考頻率點處靈敏度級的檢定結(jié)果見表D.2,以表D.2參考頻率點處靈敏度級123456一38.034一38.031表D.3參考頻率點處靈敏度級的測量不確定度的來源及數(shù)值123聲校準器靜壓修正4前置放大器傳輸損失5測量系統(tǒng)線性度67數(shù)值修約表D.3中各分量獨立無關(guān)，合成各分量，得到u?為0.055dB。2)電壓-聲壓轉(zhuǎn)換、激勵器衰減器、環(huán)境條件(靜壓、溫度、相對濕度)對傳聲器和測量系統(tǒng)的影響以及被檢傳聲器與衰減器電容差異引入的不確定度參考檢定裝置制造商提供的數(shù)據(jù)，列于表D.4。頻率/Hz電壓-聲壓轉(zhuǎn)換u?/dB0激勵器衰減器u?/dB0環(huán)境條件u?/dB0電容差異us/dB03)聲壓級響應(yīng)和靜電激勵器響應(yīng)級的修正值及其相應(yīng)的不確定度由制造商提供。在高頻下，工作標準傳聲器個體間差異的影響較大。將頻