JJF 2098-2024 高声强定向声源测试技术规范

中华人民共和国国家计量技术规范
JJF2098—2024
高声强定向声源测试技术规范
TestingSpecificationforHigh-intensityDirectionalSoundSources
2024-02-07发布2024-08-07实施
国家市场监督管理总局 发布
高声强定向声源测试技术规范
TestingSpecificationforHigh-intensity
DirectionalSoundSources
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JJF2098—2024
归口单位:全国声学计量技术委员会
主要起草单位:中国计量科学研究院
参加起草单位:北京北科烁普科技有限公司
无锡吉兴汽车声学部件科技有限公司
浙江省计量科学研究院
航空工业北京长城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
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本规范主要起草人:
秦朝琪(中国计量科学研究院)
郑云山(中国计量科学研究院)
牛 锋(中国计量科学研究院)
参加起草人:
江 山(北京北科烁普科技有限公司)
黄 威(无锡吉兴汽车声学部件科技有限公司)
姚 磊(浙江省计量科学研究院)
张炳毅(航空工业北京长城计量测试技术研究所)
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目 录
引言……………………………………………………………………………………… (Ⅱ)
1 范围…………………………………………………………………………………… (1)
2 引用文件……………………………………………………………………………… (1)
3 术语…………………………………………………………………………………… (1)
4 概述…………………………………………………………………………………… (2)
5 计量特性……………………………………………………………………………… (2)
5.1 有效频率范围……………………………………………………………………… (2)
5.2 最大时间计权声级………………………………………………………………… (2)
5.3 峰值声级…………………………………………………………………………… (2)
5.4 强声持续时间……………………………………………………………………… (2)
5.5 水平波束宽度……………………………………………………………………… (2)
6 测试条件……………………………………………………………………………… (2)
6.1 环境条件…………………………………………………………………………… (2)
6.2 测量标准及其他设备……………………………………………………………… (2)
7 测试项目和测试方法………………………………………………………………… (3)
7.1 测试项目…………………………………………………………………………… (3)
7.2 测试方法…………………………………………………………………………… (3)
8 测试结果表达………………………………………………………………………… (6)
8.1 测试数据处理……………………………………………………………………… (6)
8.2 测试结果的测量不确定度………………………………………………………… (6)
8.3 测试证书…………………………………………………………………………… (6)
9 复测时间间隔………………………………………………………………………… (6)
附录A 测试证书的内页格式………………………………………………………… (7)
附录B 测量不确定度评定示例……………………………………………………… (9)
Ⅰ
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引 言
本规范参照JJF1071—2010 《国家计量校准规范编写规则》的要求和格式编写。
测量不确定度按照JJF1059.1—2012 《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。
Ⅱ
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高声强定向声源测试技术规范
1 范围
本规范适用于由发声单元阵列组成,10m 处最大时间计权声级一般高于100dB的
高声强定向声源的测试。
2 引用文件
本规范引用了下列文件:
JJG175—2015 工作标准传声器(静电激励器法)
JJG176 声校准器
JJF1001—2011 通用计量术语及定义
JJF1034—2020 声学计量术语及定义
JJF1288—2011 多通道声分析仪校准规范
JJF1738—2019 高声压测量传声器动态范围上限校准规范
GB/T3102.7—1993 声学的量和单位
GB/T3947—1996 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
本规范采用GB/T3102.7—1993中规定的量和单位。
JJF1001—2011、JJF1034—2020和GB/T3947—1996中界定的术语和定义适用于
本规范。
3.1 高声强定向声源 high-intensitydirectionalsoundsource
由声波发生单元及其阵列组成的,能够产生高强度声能的且波束宽度满足相关要求
的装置。
3.2 参考面 referenceplane
与高声强定向声源的几何特性有关的平面,由制造商规定,用来确定参考点的位置
和参考轴的方向。
3.3 参考点 referencepoint
制造商规定的参考面上的一点,通常是参考面的几何对称点。
3.4 参考轴 referenceaxis
由制造商规定的一条过参考点且与参考面成一定夹角的直线,通常垂直于参考面。
3.5 参考测试距离 referencetestdistance
由制造商根据高声强定向声源阵列的大小和形状确定,通常是参考轴上的一点到参
考点的距离,一般大于高声强定向声源在参考面上投影最大尺寸的4倍。
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3.6 强声持续时间 durationofhigh-intensitysound
由制造商根据设备情况,规定可持续发出最大时间计权声级的时间。
3.7 水平波束宽度 horizontalbeam width
经过参考轴的水平面内,在参考轴两侧,最大时间计权声级下降指定分贝数的两个
方向的夹角。
4 概述
高声强定向声源是产生高强度声波以实现远距离喊话或特定声音远距离传播的一种
声源,其通过功率放大器驱动发声单元阵列实现。
5 计量特性
5.1 有效频率范围
幅频响应最大频率点的声压级下降20dB对应的频率范围。对于特殊用途的高声强
定向声源,其有效频率范围可参考制造商意见确定。
5.2 最大时间计权声级
在参考测试距离处,播放制造商指定的音频文件,高声强定向声源可产生的最大A
计权时间平均声压级、最大C计权时间平均声压级或最大Z计权时间平均声压级,时
间计权采用F时间计权或S时间计权。
5.3 峰值声级
在参考测试距离处,播放制造商指定的音频文件,高声强定向声源可产生的A 计
权峰值声压级、C计权峰值声压级或Z计权峰值声压级。
5.4 强声持续时间
设备工作在最大时间计权声级(5.2)的条件下,其最大时间计权声级变化未超过
±3dB所持续的时间。
5.5 水平波束宽度
经过参考轴的水平面内,到参考点距离与参考测试距离相同且最大时间计权声级比
参考测试距离处下降3dB时两个方向的夹角,下降分贝数可参考制造商意见修改。
6 测试条件
6.1 环境条件
静压:80kPa~106kPa;
空气温度:15℃~35℃;
相对湿度:20% ~80%。
6.2 测量标准及其他设备
a)声校准器:性能等级为JJG176中规定的1级。
b)测量传声器:符合要求的WS2F或WS3F型工作标准传声器,在规定频率范围
内测量不确定度不应超过0.3dB (k=2),动态范围上限按照JJF1738的要求覆盖测试
需求。
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c)前置放大器:频率响应在测试频率范围内不超过±0.2dB,输入端短路线性噪
声和A计权噪声应分别不高于10μV 和3μV。
d)声频信号发生器:信号发生器的频率范围应覆盖100Hz~20kHz。以1kHz为
参考,100Hz~20kHz范围内的幅频特性优于±0.2dB,电压输出谐波失真不大
于0.1%。
e)声分析仪:频率范围至少为100Hz~20kHz,频率响应不超过±0.3dB,频率
计权性能满足JJF1288—2011的要求。
注:声分析仪可由带频谱分析功能的声级测量装置替代。
f)转台:角位置定位误差不大于1°。
g)秒表:分辨率为1s或更优,日最大允许误差不超过±0.50s。
h)钢卷尺:分度值为1mm 或更优,符合Ⅱ级钢卷尺要求,至少可测量10m 内的
距离。
i)半消声室或全消声室:自由场半径不小于测试距离的一半,自由场偏差应符合
表1的要求,A计权背景噪声不大于30dB。
表1 自由声场最大允许误差
1/3倍频程中心频率/Hz 最大允许误差/dB
100~630 ±2.5
800~5000 ±2.0
6300~20000 ±3.0
注:在半消声室和消声室中选择时,优先选用半消声室进行测试,下面以半消声测试说明。
7 测试项目和测试方法
7.1 测试项目
高声强定向声源的测试项目见表2。
表2 高声强定向声源测试项目一览表
序号项目名称计量特性条款号测试方法条款号
1 有效频率范围5.1 7.2.1
2 最大时间计权声级5.2 7.2.2
3 峰值声级5.3 7.2.3
4 强声持续时间5.4 7.2.4
5 水平波束宽度5.5 7.2.5
7.2 测试方法
7.2.1 有效频率范围
7.2.1.1 高声强定向声源和传声器单元的位置
有效频率范围在半消声室中测试,高声强定向声源放置在半消声室反射面上方,使
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用方式与通常的使用方式相同,高声强定向声源参考点的高度通常选取1.5m。传声器
单元(前置放大器与工作标准传声器组合称为传声器单元)布置在高声强定向声源的参
考测试距离处,高度与高声强定向声源参考点的高度相同,测试设备连接图如图1
所示。
7.2.1.2 测试步骤
1)幅频响应
用信号发生器以1/3倍频程给高声强定向声源以100Hz~10kHz的恒定电压正弦
信号激励,使其工作在1/10额定功率,传声器单元在参考测试距离处对其发出的声压
级进行测量得到幅频响应,可绘图表示,声分析仪的时间计权采用F计权,频率计权
采用Z计权。
2)有效频率范围
通过幅频响应,得出高声强定向声源幅频响应最大频率点的声压级,其下降20dB
对应的频率范围为有效频率范围。
图1 有效频率范围测试设备连接图
7.2.2 最大时间计权声级
7.2.2.1 高声强定向声源和传声器单元的位置
最大时间计权声级的测试在半消声室中进行,高声强定向声源和传声器单元的位置
与7.2.1.1相同,测试设备连接图如图1所示,只是信号源改为设备内置音源。
7.2.2.2 测试步骤
高声强定向声源播放制造商指定的音频文件,且在额定功率或指定功率下运行,用
传声器单元和声分析仪分析测试时间内的最大时间计权声级,声分析仪的时间计权采用
F计权或S计权,频率计权采用A、C或Z计权。
7.2.3 峰值声级
7.2.3.1 高声强定向声源和传声器单元的位置
峰值声级的测试在半消声室中进行,高声强定向声源和传声器单元的位置及设备连
接方式与7.2.2.1相同。
7.2.3.2 测试步骤
4
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高声强定向声源的工作状态保持与7.2.2的状态相同,用传声器单元和声分析仪分
析测试时间内的峰值声级,声分析仪的时间计权采用F计权或S计权,频率计权采用
A计权、C计权或Z计权。
7.2.4 强声持续时间
7.2.4.1 高声强定向声源和传声器单元的位置
强声持续时间的测试在半消声室中进行,高声强定向声源和传声器的位置及设备连
接方式与7.2.2.1相同。
7.2.4.2 测试步骤
1)初始时间最大时间计权声级的测试
高声强定向声源的工作状态保持与7.2.2的状态相同,在该状态下测量初始时间高
声强定向声源的最大时间计权声级。初始时间为高声强定向声源从开始工作状态进入稳
定工作状态的时间。
2)规定时间内最大时间计权声级的连续测试
用秒表计时,在规定时间内连续监测高声强定向声源发出的最大时间计权声级,计
算与初始时间最大时间计权声级差值的绝对值,若不超过3dB时,则认为高声强定向
声源在规定时间内可发出持续稳定的强声。
7.2.5 水平波束宽度
7.2.5.1 高声强定向声源和传声器单元的位置
水平波束宽度的测试在半消声室中进行,高声强定向声源和传声器单元的位置与
7.2.2.1相同,测试设备连接图如图2所示。
7.2.5.2 测试步骤
1)高声强定向声源的工作状态保持与7.2.2的状态相同,测试参考测试距离处的
最大时间计权声级,此时转台为初始0°。
2)设备以参考点的地面投影点为轴心向一侧旋转,每旋转1°,测试其最大时间计
权声级,直至最大时间计权声级低于参考测试距离处最大时间计权声级3dB,记录转
台旋转角度。
3)设备以参考点的地面投影点为轴心向另一侧旋转,每旋转1°,测试其最大时间
计权声级,直至最大时间计权声级低于参考测试距离处最大时间计权声级3dB,记录
转台旋转角度。
4)两次转台旋转角度之和即为水平波束宽度。
注:(1)测量时间小于强声持续时间;
(2)测试中,若由于设备质量大无法使用转台时,可通过在参考点和参考轴确定的水平扇
面测多点距离确定旋转角度。
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图2 水平波束宽度测试设备连接图
8 测试结果表达
8.1 测试数据处理
所有的数据应先计算,后修约。有效频率范围按1/3倍频程或1/12倍频程的标称
中心频率给出,最大时间计权声级和峰值声级测试数据的修约间隔为0.1dB,强声持
续时间测试数据的修约间隔为1s,水平波束角测试数据的修约间隔为1°。
8.2 测试结果的测量不确定度
高声强定向声源测量不确定度按JJF1059.1—2012的要求评定,不确定度评定的
示例见附录B。
8.3 测试证书
高声强定向声源经过测试,出具测试证书,推荐的高声强定向声源测试证书的内页
格式见附录A。
9 复测时间间隔
高声强定向声源的复测时间间隔建议为1年。复测时间间隔的长短取决于其使用情
况,如环境条件、使用频率等,因此使用单位可根据实际使用情况自主决定复测的时间
间隔。
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附录A
测试证书的内页格式
推荐的高声强定向声源测试证书的内页格式见图A.1。
证书编号××××××—××××
测试机构授权说明
测试的技术依据
JJF2098—2024 《高声强定向声源测试规范》
测试环境条件及地点
地点
温度℃ 相对湿度% 静压kPa
测试使用的计量(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
测试使用的标准器
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
第×页 共×页
图A.1 测试证书内页的格式
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证书编号××××××—××××
测试结果
高声强定向声源厂家提供的参考面为:
参考点为:
参考轴为:
参考测试距离为: m
参考点距地面高度为: m
1. 有效频率范围
激励信号的幅值为:
频率/Hz 幅频响应/dB 频率/Hz 幅频响应/dB
有效频率范围为: Hz~ Hz
2. 最大时间计权声级
高声强定向声源在参考测试距离处的最大时间计权声级为: dB
测量不确定度为: dB (k=2)
3. 峰值声级
高声强定向声源在参考测试距离处的峰值声级为: dB
测量不确定度为: dB (k=2)
4. 强声持续时间
高声强定向声源在时间内的最大时间计权声级变化量为: dB
5. 水平波束宽度
高声强定向声源的水平波束宽度为: 。
图A.1 测试证书内页的格式(续)
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附录B
测量不确定度评定示例
最大时间计权声级及峰值声级是高声强定向声源最重要的计量特性,因此本附录以
最大时间计权声级和峰值声级为例说明高声强定向声源测试项目的不确定度评定过程。
B.1 最大时间计权声级及峰值声级测量不确定度评定示例
B.1.1 测量方法
最大时间计权声级及峰值声级的测量方法可描述为:测试设备播放厂家指定的音频
文件且满功率运行,用传声器单元和声分析仪采集计算其最大时间计权声级及峰值
声级。
根据测量方法,最大时间计权声级及峰值声级的不确定度由测量传声器、前置放大
器插入损失及声分析仪引入的不确定度分量合成。
B.1.2 标准不确定度分量的评定
B.1.2.1 测量重复性引入的不确定度分量
在相同的测量条件下,以10次测量的实验室标准偏差作为测量重复性引入的不确
定度分量。最大时间计权声级由测量重复性引入的不确定度分量u1max=0.20dB,峰值
声级由测量重复性引入的不确定度分量u1peak=0.24dB,测试数据见表B.1。
表B.1 最大时间计权声级及峰值声级的测量数据
测试对象1 测试对象2
最大时间
计权声级/dB 峰值声级/dB 最大时间
计权声级/dB 峰值声级/dB
1 136.4 150.2 119.3 134.1
2 136.8 150.7 119.4 134.4
3 136.3 150.4 119.6 134.4
4 136.4 150.1 119.5 134.6
5 136.3 150.2 119.7 134.6
6 136.6 150.4 119.7 134.7
7 136.2 150.1 119.6 134.9
8 136.4 150.6 119.6 134.7
9 136.3 150.2 119.8 134.8
10 136.1 150.3 119.7 134.5
平均值136.4 150.3 119.6 134.6
标准偏差0.20 0.21 0.16 0.24
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B.1.2.2 测量传声器引入的不确定度分量
测量传声器引入的不确定度分量包含以下两方面:
1)声校准器声压级校准的不确定度为0.07dB (k=2),按正态分布评估,声校准
器声压级引入的不确定度分量u2a为0.04dB。
2)测量传声器声压灵敏度级校准的不确定度为0.3dB (k=2),按正态分布评估,
测量传声器的声压灵敏度引入的不确定度分量u2b为0.15dB。
B.1.2.3 前置放大器插入损失校准引入的不确定度分量
前置放大器插入损失校准的不确定度为0.09dB,按均匀分布评估,取k= 3,则
u3=0.09dB/3≈0.06dB。
B.1.2.4 声分析仪引入的不确定度分量
由测量方法可知,声分析仪引入的不确定度分量包含以下两方面:
1)声分析仪输入通道频率响应校准的不确定度分量为0.1dB,按均匀分布评估,
取k= 3,则u4a=0.1dB/3≈0.06dB。
2)输入通道示值误差不超过±0.01dB,半宽为0.005dB,按均匀分布评估,取
k= 3,则u4b=0.005dB/3≈0.01dB。
B.1.2.5 数值修约引入的标准不确定度分量
最大时间计权声级及峰值声级的修约间隔为0.1dB,半区间宽为0.05dB,其引入
的不确定度按均匀分布估计,取包含因子k= 3,故数值修约引入的不确定度分量
u5=0.03dB。
B.1.3 合成标准不确定度
最大时间计权声级及峰值声级测试结果的测量不确定度来源及数值汇总于表B.2中。
表B.2 标准不确定度一览表
序号不确定度的来源
最大时间计权声级峰值声级
符号数值符号数值
1 重复性u1max 0.20 u1peak 0.24
2 测量传声器
u2a 0.04 u2a 0.04
u2b 0.15 u2b 0.15
3 前置放大器插入损失u3 0.06 u3 0.06
4 声分析仪
u4a 0.06 u4a 0.06
u4b 0.01 u4b 0.01
5 数值修约误差u5 0.03 u5 0.03
由于表B.2中各分量互不相关,故最大时间计权声级的合成标准不确定度ucmax为
0.27dB,峰值声级的合成标准不确定度ucpeak为0.30dB。
B.1.4 扩展不确定度
取包含因子k=2时,则最大时间计权声级的扩展不确定度为:
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Umax=kucmax=0.27dB×2=0.54dB
报告的不确定度修约间隔为0.1dB,所以扩展不确定取Umax=0.6dB,k=2。
峰值声级的扩展不确定度为:
Upeak=kucpeak=0.30dB×2=0.60dB
报告的不确定度修约间隔为0.1dB,所以扩展不确定取Upeak=0.6dB,k=2。
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