JJF 1955-2021 次声传感器校准规范(耦合腔比较法)-(高清原版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 9 5 52 0 2 1次声传感器校准规范(耦合腔比较法)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 I n f r a s o n i cS e n s o r s(C o u p l e rC o m p a r i s o nM e t h o d)2 0 2 1-1 2-2 8发布2 0 2 2-0 6-2 8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次声传感器校准规范(耦合腔比较法)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 I n f r a s o n i cS e n s o r s(C o u p l e rC o m p a r i s o nM e t h o d)J J F1 9 5 52 0 2 1 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军事科学院防化研究院浙江大学航空工业北京长城计量测试技术研究所中国测试技术研究院 本规范委托全国声学计量技术委员会负责解释J J F1 9 5 52 0 2 1市场监管总局市场监管总局本规范起草人:冯秀娟(中国计量科学研究院)何龙标(中国计量科学研究院)刘 伟(军事科学院防化研究院)何 闻(浙江大学)张炳毅(航空工业北京长城计量测试技术研究所)牛 锋(中国计量科学研究院)鄂治群(中国测试技术研究院)J J F1 9 5 52 0 2 1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)4 概述(1)5 计量特性(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(2)7.1 校准项目(2)7.2 校准方法(3)8 校准结果表达(5)8.1 校准记录(5)8.2 校准数据处理(5)8.3 校准证书(5)8.4 校准结果的不确定度评定(5)9 复校时间间隔(5)附录A 参考传感器声压灵敏度级的环境参数修正(6)附录B 校准记录的内容及格式(7)附录C 校准证书的内容及内页格式(9)附录D 测量不确定度评定示例(1 1)J J F1 9 5 52 0 2 1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给出的规则编制。本规范参考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 1 0 9 4-5:2 0 1 6 电声学 测量传声器 第5部分:工作标准传声器声压校准的比较法、J J G1 0 1 92 0 0 7 工作标准传声器(耦合腔比较法)制定。测量不确定度按照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。本规范为首次发布。J J F1 9 5 52 0 2 1市场监管总局市场监管总局次声传感器校准规范(耦合腔比较法)1 范围本规范适用于0.0 1H z 2 0H z频率范围的次声传感器的耦合腔比较法校准。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J G1 0 1 92 0 0 7 工作标准传声器(耦合腔比较法)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 2 0 声学计量术语及定义J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示G B/T3 1 0 2.71 9 9 3 声学的量和单位G B/T3 9 4 71 9 9 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 1 0 9 4-5:2 0 1 6 电声学 测量传声器 第5部分:工作标准传声器声压校准的比较 法(E l e c t r o a c o u s t i c sM e a s u r e m e n t m i c r o p h o n e sP a r t5:M e t h o d sf o rp r e s s u r ec a l i b r a t i o no fw o r k i n gs t a n d a r dm i c r o p h o n e sb yc o m p a r i s o n)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 B/T3 1 0 2.7中规定的量和单位。J J F1 0 0 12 0 1 1、J J F1 0 3 42 0 2 0和G B/T3 9 4 71 9 9 6界定的及以下术语和定义适用于本规范。3.1 参考传感器 r e f e r e n c es e n s o r声压灵敏度已预先测定的次声传感器。3.2 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所有谐波分量的方均根值的方和根与基波方均根值之比。4 概述次声传感器是一种能够有效探测次声波的传感器。为了满足各种测试需求,存在着电容式、波 纹 管 盒 式、光 纤 式 等 不 同 工 作 原 理 的 传 感 器。工 作 频 率 范 围 一 般 在0.0 1H z 2 0 H z,特殊应用要求(如地震前预测)传感器的下限工作频率可低至0.0 0 1H z。1J J F1 9 5 52 0 2 1市场监管总局市场监管总局5 计量特性5.1 声压灵敏度级次声传感器在参考频率f0处的 声 压 灵 敏度 级,通 常 不 小 于-5 4.0d B(参 考1V/P a)。f0由制造商给出,若无具体规定,则f0取1H z。5.2 声压灵敏度级的频率响应以参考频率处的声压灵敏度级为参考,次声传感器一般在0.1H z 2 0H z范围的频率响应不超过3.0d B。5.3 总谐波失真次声传感器在工作声压级范围的总谐波失真一般不大于3.0%。注:由于校准无需做出合格与否的判定,因此上述技术要求仅供参考。6 校准条件6.1 环境条件空气温度:2 02 6;相对湿度:3 5%7 5%;静压:8 0k P a 1 0 3k P a。6.2 测量标准及其他设备6.2.1 标准次声源:在校准频率范围内,声压级范围不小于9 4d B1 3 4d B,在校准声压级上总谐波失真不大于2.0%,其中,参考频率处的总谐波失真不大于1.0%。6.2.2 功率放大器:在校准频率范围内,频率响应应不超过0.5d B,总谐波失真不大于0.2%,其中,参考频率处的总谐波失真不大于0.1%。6.2.3 多通道声分析仪:至少具有两个输入通道和一个输出通道,具备F F T分析模块;校准频率范围内,输出通道产生正弦信号的频率误差应不超过0.0 5%,总谐波失真不大于0.1%;校准频率范围内,输入通道的频率响应应不超过0.1d B,级线性误差应不超过0.2d B,总谐波失真不大于0.1%,任意两输入通道的幅值比应不超过0.3d B。6.2.4 参考传感器:校准频率范围内,参考传感器(包含解调器、前置放大器等信号调理模块)声压灵敏度级的测量扩展不确定度不大于0.8d B(k=2)。6.2.5 气压计:校准环境条件内,静压测量的最大允许误差应不超过0.2k P a。6.2.6 温湿度表:校准环境条件内,温度测量的最大允许误差应不超过0.5,湿度测量的最大允许误差应不超过5%。7 校准项目和校准方法7.1 校准项目次声传感器的校准项目见表1。2J J F1 9 5 52 0 2 1市场监管总局市场监管总局表1 次声传感器校准项目一览表序号项目名称技术要求的条款号校准方法的条款号1声压灵敏度级5.17.2.22声压灵敏度级的频率响应5.27.2.33总谐波失真5.37.2.47.2 校准方法7.2.1 校准前检查次声传感器具有以下清晰耐久的标志:制造商的名称或商标;产品的型号;产品的序列号。次声传感器应附有单独的出厂资料,出厂资料包括正常工作的供电方式、声压灵敏度级、静压均衡方式(若有),如需做静压、温度、相对湿度及其他修正,则应给出相应的修正系数或方法。7.2.2 声压灵敏度级声压灵敏度级校准装置的示意图见图1。图1 声压灵敏度级校准装置的示意图按下列步骤校准次声传感器的声压灵敏度级:a)将参考传感器和被校传感器经由适配器耦合到标准次声源的声输出接口,参考传感器和被校传感器的电信号输出分别连接多通道声分析仪的输入通道1和输入通道2。b)设置多通道声分析仪的两个输入通道参数:灵敏度设置为1V/V,根据传感器的供电方式设置相应的输入方式。c)采用多通道声分析仪的输出通道产生正弦信号,信号频率设置为参考频率,正弦信号经功率放大器连接标准次声源,根据校准声压要求,调节正弦信号的幅值及功率3J J F1 9 5 52 0 2 1市场监管总局市场监管总局放大器的增益。d)待标准次声源输出声压稳定后,采用多通道声分析仪的F F T分析模块采集参考传感器和被校传感器的输出电压,设置F F T分析模块的频率间隔和线数得到合适的频率分辨率,分别读取电压示值U1和U2,按公式(1)计算被校传感器与参考传感器的电压级之差。L=2 0l gU2U1(1)式中:L 被校传感器与参考传感器的电压级之差,d B;U1 参考传感器的输出电压,V;U2 被校传感器的输出电压,V。以上步骤重复测量3次,求出L的平均值L。e)按公式(2)计算被校传感器的声压灵敏度级。Lf x=Lf0+L(2)式中:Lf x 被校传感器的声压灵敏度级,d B;Lf0 参考传感器修正到校准环境条件下的声压灵敏度级,d B;L 被校传感器与参考传感器的电压级之差的平均值,d B。参考传感器声压灵敏度级环境参数修正的方法见附录A。注:无特别说明,被校传感器和参考传感器均指包含解调器、前置放大器等信号调理模块在内的次声传感器单元或整机。7.2.3 声压灵敏度级的频率响应在校准频率范围内,0.0 1H z f0.1H z时校准频率点选取0.0 1H z、0.0 2H z、0.0 4H z和0.0 8H z,0.1H z f2 0H z时校准频率点按1/3倍频程选取。按7.2.2的方法测出每个校准频率上的声压灵敏度级,减去参考频率的声压灵敏度级,得到声压灵敏度级的频率响应。7.2.4 总谐波失真校准步骤如下:a)采用多通道声分析仪的输出通道产生正弦信号,将正弦信号频率设置为参考频率f0,以参考传感器测量标准次声源产生的声压级;调节正弦信号的幅值,使得标准次声源产生的声压级达到9 4d B。b)设置多通道声分析仪的输入通道参数:被校传感器的灵敏度级采用7.2.2的校准结果,根据被校传感器的供电方式设置相应的输入方式,高通滤波器设置选择D C。c)采用F F T分析模块测量被校传感器的基波及谐波分量幅值(宜测量至6次谐波),按公式(3)计算被校传感器的总谐波失真。d=p22+p23+p24+p25+p26p1(3)4J J F1 9 5 52 0 2 1市场监管总局市场监管总局 式中:d 被校传感器的总谐波失真,%;p1 被校传感器输出声压的基波幅值,P a;p2,p6 被校传感器输出声压中26次谐波的幅值,P a。d)以不超过1 0d B的步级增加标准次声源产生的声压级,声压级自9 4d B步进至1 3 4d B,重复步骤c),依次得到各声压级时被校传感器的总谐波失真。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。推荐的校准记录格式见附录B。8.2 校准数据处理所有的数据应先计算,后修约。出具校准数据按如下方法修约:a)以下项目的校准数据的修约间隔为0.1d B:声压灵敏度级;声压灵敏度级的频率响应。b)总谐波失真的校准数据的修约间隔为0.1%。8.3 校准证书经校准的次声传感器应出具校准证书。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C。8.4 校准结果的不确定度评定次声传感器校准结果的测量不确定度应按J J F1 0 5 9.12 0 1 2的要求评定,不确定度评定的示例见附录D。9 复校时间间隔次声传感器的复校时间间隔建议为1年。然而,复校时间间隔的长短取决于传感器的使用情况(使用部位的重要性、环境条件、使用频率)、使用者、仪器本身质量等诸多因素,因此,客户可根据实际情况自主决定复校的时间间隔。5J J F1 9 5 52 0 2 1市场监管总局市场监管总局附录A参考传感器声压灵敏度级的环境参数修正用比较法校准次声传感器的声压灵敏度级和频率响应时,需要根据制造厂提供的环境修正参数,将参考传感器在校准证书中所列环境条件或参考环境条件下的声压灵敏度级修正到校准环境条件下的声压灵敏度级,修正公式如下:Lf0=Lfr+p(p0-pr)+t(t0-tr)(A.1)式中:Lf0 参考传感器在校准环境条件下的声压灵敏度级,d B;Lfr 参考传感器在校准证书中所列环境条件或参考环境条件下的声压灵敏度级,d B;p 参考传感器的静压修正系数,d B/k P a;t 参考传感器的温度修正系数,d B/;p0 校准时的静压,k P a;pr 校准证书中所列环境条件或参考环境条件下的静压,k P a;t0 校准时的空气温度,;tr 校准证书中所列环境条件或参考环境条件下的空气温度,。6J J F1 9 5 52 0 2 1市场监管总局市场监管总局附录B校准记录的内容及格式次声传感器校准记录的内容及推荐的格式见图B.1。次声传感器校准记录共 页 第 页记录编号出具证书的编号送校单位仪器名称型号序列号制造厂一、外观检查:二、声压灵敏度级(参考频率H z,参考1V/P a)声压灵敏度级/d B第一次校准结果第二次校准结果第三次校准结果平均值校准结果不确定度:三、声压灵敏度级的频率响应(参考频率H z)频率/H z频率响应/d B0.0 1 00.0 2 00.0 4 00.0 8 00.1 0 00.1 2 50.1 6 00.2 0 00.2 5 00.3 1 50.4 0 00.5 0 00.6 3 00.8 0 0频率/H z频率响应/d B1.0 0 01.2 5 01.6 0 02.0 0 02.5 0 03.1 5 04.0 0 05.0 0 06.3 0 08.0 0 01 0.0 0 01 2.5 0 01 6.0 0 02 0.0 0 0校准结果不确定度:图B.1 校准记录的格式7J J F1 9 5 52 0 2 1市场监管总局市场监管总局四、总谐波失真(参考频率H z)声压级/d B总谐波失真/%9 41 0 41 1 41 2 41 3 4校准结果不确定度:校准依据校准使用的计量(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/最大允许误差标准器证书编号有效期至校准环境条件:气压k P a;温度;相对湿度%校准员核验员校准日期年月日图B.1(续)8J J F1 9 5 52 0 2 1市场监管总局市场监管总局附录C校准证书的内容及内页格式C.1 次声传感器的校准证书至少应包括以下信息:a)标题:“校准证书”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号)、每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校次声传感器的型号、规格及序列号;g)进行校准的日期;h)本规范的名称及代号;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)校准结果及其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;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。C.2 推荐的次声传感器校准证书的内页格式见图C.1。校 准 结 果共 页 第 页一、外观检查:二、声压灵敏度级:d B(参考频率H z,参考1V/P a)校准结果不确定度:三、声压灵敏度级的频率响应(参考频率H z)频率/H z频率响应/d B0.0 1 00.0 2 00.0 4 00.0 8 00.1 0 00.1 2 50.1 6 00.2 0 00.2 5 00.3 1 50.4 0 00.5 0 00.6 3 00.8 0 0频率/H z频率响应/d B1.0 0 01.2 5 01.6 0 02.0 0 02.5 0 03.1 5 04.0 0 05.0 0 06.3 0 08.0 0 01 0.0 0 01 2.5 0 01 6.0 0 02 0.0 0 0校准结果不确定度:图C.1 校准证书内页的格式9J J F1 9 5 52 0 2 1市场监管总局市场监管总局校 准 结 果共 页 第 页四、总谐波失真(参考频率H z)声压级/d B总谐波失真/%9 41 0 41 1 41 2 41 3 4校准结果不确定度:校准依据校准使用的计量(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/最大允许误差标准器证书编号有效期至校准环境条件:气压k P a;温度;相对湿度%图C.1(续)01J J F1 9 5 52 0 2 1市场监管总局市场监管总局附录D测量不确定度评定示例D.1 概述不同工作原理和声输入接口的次声传感器在校准过程中的主要不确定度分量及评定方法类似,本附录以B&K4 1 9 3-L-0 0 4型次声传感器为例,说明声压灵敏度级和总谐波失真校准的测量不确定度评定方法。D.2 声压灵敏度级的不确定度评定D.2.1 测量模型校准频率范围内,次声传感器声压灵敏度级的计算公式为:Lf x=Lf0+L(D.1)式中:Lf x 被校传感器的声压灵敏度级,d B;Lf0 参考传感器修正到校准环境条件下的声压灵敏度级,d B;L 被校传感器与参考传感器的电压级之差的平均值,d B。L=2 0l gU2U1(D.2)式中:L 被校传感器与参考传感器的电压级之差,d B;U1 参考传感器的输出电压,V;U2 被校传感器的输出电压,V。Lf0=Lfr+pp0-pr +tt0-tr (D.3)式中:Lf0 参考传感器在校准环境条件下的声压灵敏度级,d B;Lfr 参考传感器在校准证书中所列环境条件或参考环境条件下的声压灵敏度级,d B;p 参考传感器的静压修正系数,d B/k P a;t 参考传感器的温度修正系数,d B/;p0 校准时的静压,k P a;pr 校准证书中所列环境条件或参考环境条件下的静压,k P a;t0 校准时的空气温度,;tr 校准证书中所列环境条件或参考环境条件下的空气温度,。根据测量模型,次声传感器声压灵敏度级校准的主要不确定度分量包括:参考传感器的声压灵敏度级、参考传感器声压灵敏度级的环境参数修正、参考传感器的供电(如电容传声器的极化电压)、被校传感器和参考传感器的电压级之差、标准次声源内声压分布不均匀、修约误差等。若被校传感器同步进行环境参数修正、被校传感器固有空腔11J J F1 9 5 52 0 2 1市场监管总局市场监管总局及其与标准次声源的耦合连接引入空腔的影响修正,还需考虑相关修正系数引入的测量不确定度。D.2.2 标准不确定度的评定D.2.2.1 测量重复性引入的测量不确定度分量u1校准频率范围内,被校传感器声压灵敏度级的测量结果见表D.1,在相同测量条件下对被校传感器的声压灵敏度级重复测量1 0次,以其标准偏差作为测量重复性引入的测量不确定度分量。表D.1 声压灵敏度级的重复性测量结果频率H z声压灵敏度级d B1234567891 0平均值d B标准偏差d B0.0 1 0-7 6.1-7 6.1-7 6.3-7 6.0-7 6.2-7 6.3-7 6.3-7 6.3-7 6.3-7 6.2-7 6.20.0 9 80.0 2 0-6 8.6-6 8.6-6 8.7-6 8.9-6 8.8-6 8.6-6 8.7-6 8.7-6 8.7-6 8.7-6 8.70.0 7 30.0 4 0-6 2.7-6 2.5-6 2.7-6 2.7-6 2.6-6 2.7-6 2.6-6 2.6-6 2.7-6 2.7-6 2.60.0 6 80.0 8 0-5 7.8-5 7.6-5 7.8-5 7.7-5 7.8-5 7.7-5 7.6-5 7.7-5 7.6-5 7.6-5 7.70.0 7 20.1 0 0-5 6.6-5 6.4-5 6.4-5 6.6-5 6.6-5 6.5-5 6.6-5 6.6-5 6.6-5 6.6-5 6.50.0 5 80.1 2 5-5 5.8-5 5.8-5 5.8-5 5.8-5 5.7-5 5.8-5 5.7-5 5.7-5 5.8-5 5.8-5 5.80.0 5 20.1 6 0-5 5.1-5 5.3-5 5.3-5 5.3-5 5.2-5 5.2-5 5.4-5 5.4-5 5.3-5 5.4-5 5.30.0 8 10.2 0 0-5 4.7-5 4.8-5 4.7-5 4.8-5 4.7-5 4.7-5 4.6-5 4.6-5 4.6-5 4.4-5 4.70.1 0 10.2 5 0-5 4.4-5 4.4-5 4.4-5 4.4-5 4.5-5 4.4-5 4.2-5 4.2-5 4.2-5 4.2-5 4.40.1 0 00.3 1 5-5 4.2-5 4.2-5 4.2-5 4.2-5 4.2-5 4.2-5 4.1-5 4.1-5 4.1-5 4.1-5 4.20.0 6 10.4 0 0-5 4.0-5 4.1-5 4.1-5 4.1-5 4.1-5 4.1-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 4.00.0 8 70.5 0 0-5 4.0-5 4.0-5 4.0-5 4.1-5 4.0-5 4.0-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 4.00.0 7 00.6 3 0-5 3.9-5 4.0-5 4.0-5 4.0-5 4.0-5 4.0-5 3.9-5 3.9-5 3.8-5 3.8-5 3.90.0 5 70.8 0 0-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.90.0 4 81.0 0 0-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.90.0 4 31.2 5 0-5 3.8-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.90.0 4 11.6 0 0-5 3.8-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.90.0 3 52.0 0 0-5 3.8-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.80.0 3 221J J F1 9 5 52 0 2 1市场监管总局市场监管总局表D.1(续)频率H z声压灵敏度级d B1234567891 0平均值d B标准偏差d B2.5 0 0-5 3.8-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.80.0 2 83.1 5 0-5 3.8-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.80.0 2 64.0 0 0-5 3.8-5 3.8-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.80.0 2 55.0 0 0-5 3.8-5 3.8-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.80.0 2 36.3 0 0-5 3.8-5 3.8-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.80.0 2 28.0 0 0-5 3.8-5 3.8-5 3.9-5 3.8-5 3.9-5 3.9-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.80.0 2 11 0.0 0 0-5 3.8-5 3.8-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.80.0 1 91 2.5 0 0-5 3.8-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.80.0 1 71 6.0 0 0-5 3.8-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.80.0 1 62 0.0 0 0-5 3.8-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.9-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.8-5 3.80.0 1 5D.2.2.2 参考传感器声压灵敏度级校准引入的测量不确定度分量u2参考传感器的声压灵敏度级由激光活塞式标准次声源校准,校准结果在0.0 1H z 2 0H z的标准不确定度见公式(D.4):u2=0.2 5d B0.0 1 0H zf0.1 0 0H z0.1 5d B0.1 0 0H zf2.0 0 0H z0.1 0d B 2.0 0 0H zf2 0.0 0 0H z (D.4)D.2.2.3 参考传感器声压灵敏度级的温度修正引入的测量不确定度分量u3校准过程中,温度波动通常小于1,以工作标准传声器为参考传感器,温度敏感系数的估计偏差为0.0 0 2d B/,考虑为均匀分布,参考传感器声压灵敏度级的温度修正引入的标准不确定度见公式(D.5):u3=(0.0 0 2d B/)1/3 0.0 0 2d B(D.5)D.2.2.4 参考传感器声压灵敏度级的气压修正引入的测量不确定度分量u4校准过程中,气压波动通常小于1k P a,以工作标准传声器为参考传感器,气压敏感系数的估计偏差为0.0 1 0d B/k P a,考虑为均匀分布,参考传感器声压灵敏度级的气压修正引入的标准不确定度见公式(D.6):u4=(0.0 1 0d B/k P a)1k P a/3 0.0 0 6d B(D.6)D.2.2.5 参考传感器的供电(如电容传声器的极化电压)引入的测量不确定度分量u5以工作标准传声器为参考传感器,其由极化电压供电,极化电压引入的测量不确定31J J F1 9 5 52 0 2 1市场监管总局市场监管总局度包括极化电压测量引入的不确定度和校准过程中极化电压波动引入的不确定度。极化电压测量用高阻抗直流电压表的最大允许误差不大于0.0 5%,考虑为均匀分布,标准不确定度为0.0 0 3d B。估计极化电压在次声传感器校准过程中的波动范围不超过0.0 2V,由此引入的标准不确定度为0.0 0 05d B。因此,极化电压测量及校准过程中的波动引入的合成标准不确定度约为0.0 0 4d B。D.2.2.6 被校传感器和参考传感器的电压级之差测量引入的测量不确定度分量u6校准过程中,被校传感器和参考传感器的电信号输出由多通道声分析仪采集,以B&K3 5 6 0 C为例,根据出厂参数,考虑多通道声分析仪的绝对幅值精度、频响及幅值线性度,被校传感器和参考传感器的电压级之差测量的标准不确定度见公式(D.7):u6=0.1 5 0d B/3=0.0 9 0d B0.0 1 0H zf0.1 0 0H z0.1 0 0d B/3=0.0 6 0d B0.1 0 0H zf2.0 0 0H z0.0 5 0d B/3=0.0 3 0d B 2.0 0 0H zf2 0.0 0 0H z (D.7)D.2.2.7 标准次声源内声压分布不均匀等其他分量引入的测量不确定度分量u7其他不确定度分量包括标准次声源内声压分布不均匀、被校传感器和参考传感器与标准次声源的声耦合方式存在差异等,上述因素均导致被校传感器和参考传感器处声压有偏差,影响声压灵敏度级的校准结果,估计由此引入的标准不确定度分量u7为0.0 1 0d B。D.2.2.8 数据修约误差引入的测量不确定度分量u8声压灵敏度级校准结果的数据修约间隔为0.1 0d B,考虑为均匀分布,由此引入的标准不确定度见公式(D.8):u8=(0.1 0d B/2)/3 0.0 3 0d B(D.8)D.2.3 合成标准不确定度声压灵敏度级的测量不确定度来源及标准不确定度数值汇总于表D.2中,对于没有提供数据的校准频率点,根据不确定度分量的规律,取相邻频率点的最大值。由于表D.2中各测量不确定度分量独立不相关,故声压灵敏度级校准结果的合成标准不确定度uc见表D.2。D.2.4 扩展不确定度取包含因子k=2,则次声传感器声压灵敏度级校准的扩展不确定度见表D.2。41J J F1 9 5 52 0 2 1市场监管总局市场监管总局书 书 书?51J J F1 9 5 52 0 2 1市场监管总局市场监管总局书 书 书?61J J F1 9 5 52 0 2 1市场监管总局市场监管总局D.3 总谐波失真的不确定度评定D.3.1 测量模型被校传感器总谐波失真的测量方法可描述为:多通道声分析仪的输出通道产生正弦信号,经功率放大器驱动标准次声源产生校准声压,被校传感器的输出声压由多通道声分析仪的输入通道采集计算,F F T分析模块测量输出声压中的基波和26次谐波分量幅值,按公式(3)计算总谐波分量。因此,校准过程中各环节逐级传递的总谐波失真即为主要的不确定度分量,包括多通道声分析仪输出通道产生正弦信号、功率放大器、标准次声源声压波形和多通道声分析仪输入通道,除此之外,还应考虑多通道声分析仪输入通道级线性导致被校传感器输出电压中基波和各次谐波分量幅值的测量误差、总谐波失真计算中未包含所有谐波分量、数据修约等引入的测量不确定度。D.3.2 标准不确定度的评定D.3.2.1 测量重复性引入的测量不确定度分量u1参考频率选择1H z,标准次声源产生声压级的变化范围为9 4d B1 3 4d B,被校传感器总谐波失真的测量结果见表D.3,在相同测量条件下对被校传感器的总谐波失真重复测量1 0次,以其标准偏差作为测量重复性引入的测量不确定度分量。表D.3 总谐波失真的重复性测量结果声压级/d B总谐波失真/%1234567891 0平均值/%标准偏差/%9 40.5 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.4 0.4 0.4 0.40.40.0 39 80.3 0.4 0.4 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4 0.3 0.40.30.0 41 0 20.2 0.2 0.2 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.2 0.30.30.0 41 0 60.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.20.20.0 31 1 00.2 0.1 0.2 0.2 0.1 0.1 0.2 0.1 0.2 0.10.10.0 21 1 40.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.20.20.0 11 1 80.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.30.30.0 21 2 20.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.40.40.0 01 2 60.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.70.70.0 11 3 01.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.01.00.0 01 3 41.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.41.40.0 1D.3.2.2 多通道声分析仪输出通道产生正弦信号的总谐波失真引入的测量不确定度分量u2多通道声分析仪输出通道产生正弦信号的总谐波失真不大于0.1%,考虑为均匀分布,由此引入的标准不确定度为u2=0.0 6%。D.3.2.3 功率放大器的总谐波失真引入的测量不确定度分量u3参考频率处功率放大器的总谐波失真不大于0.1%,考虑为均匀分布,由此引入的标准不确定度为u3=0.0 6%。71J J F1 9 5 52 0 2 1市场监管总局市场监管总局D.3.2.4 标准次声源声压波形的总谐波失真引入的测量不确定度分量u4参考频率处标准次声源声压波形的总谐波失真估计为0.5%(剔除参考传感器总谐波失真的贡献),考虑为均匀分布,由此引入的标准不确定度为u4=0.2 9%。D.3.2.5 多通道声分析仪输入通道的总谐波失真引入的测量不确定度分量u5多通道声分析仪输入通道的总谐波失真不大于0.1%,考虑为均匀分布,由此引入的标准不确定度为u5=0.0 6%。D.3.2.6 被校传感器输出电压中基波和各次谐波分量幅值的测量误差引入的测量不确定度分量u6被校传感器输出电压中基波和各次谐波分量幅值的测量误差引入的测量不确定度估计为0.2%,考虑为均匀分布,计算标准不确定度为u6=0.1 2%。D.3.2.7 总谐波失真的计算方法引入的测量不确定度分量u7公式(3)所示的总谐波失真计算公式中仅包含6次谐波,因此引入的测量不确定度估计为0.0 5%,考虑为均匀分布,计算标准不确定度为u7=0.0 3%。D.3.2.8 数据修约引入的测量不确定度分量u8总谐波失真的数据修约间隔为0.1%,考虑为均匀分布,计算标准不确定度为:u8=(0.1%/2)/3 0.0 3%(D.9)D.3.3 合成标准不确定度总谐波失真的测量不确定度来源及标准不确定度数值汇总于表D.4中,假设表D.4中各测量不确定度分量独立不相关,故总谐波失真校准结果的合成标准不确定度uc见表D.4。D.3.4 扩展不确定度取包含因子k=2,则次声传感器总谐波失真校准的扩展不确定度见表D.4。表D.4 总谐波失真校准的测量不确定度来源及数值序号来源符号数值/%1测量重复性u10.0 42多通道声分析仪输出通道产生正弦信号的总谐波失真u20.0 63功率放大器的总谐波失真u30.0 64标准次声源的总谐波失真u40.2 95多通道声分析仪输入通道的总谐波失真u50.0 66被校传感器输出电压中基波和各次谐波分量幅值的测量误差u60.1 27总谐波失真的计算方法u70.0 38数据修约u80.0 3合成标准不确定度uc0.3 4扩展不确定度(k=2)U0.781J J F1 9 5 52 0 2 1市场监管总局市场监管总局