JJF 1955-2021 次声传感器校准规范(耦合腔比较法)

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1955—2021

次声传感器校准规范

耦合腔比较法

()

CalibrationSpecificationforInfrasonicSensors

CoulerComarisonMethod

(pp)

2021-12-28发布2022-06-28实施

国家市场监督管理总局发布

JJF1955—2021

目录

引言

………………………(Ⅱ)

范围

1……………………(1)

引用文件

2………………(1)

术语和计量单位

3………………………(1)

概述

4……………………(1)

计量特性

5………………(2)

校准条件

6………………(2)

环境条件

6.1……………(2)

测量标准及其他设备

6.2………………(2)

校准项目和校准方法

7…………………(2)

校准项目

7.1……………(2)

校准方法

7.2……………(3)

校准结果表达

8…………(5)

校准记录

8.1……………(5)

校准数据处理

8.2………………………(5)

校准证书

8.3……………(5)

校准结果的不确定度评定

8.4…………(5)

复校时间间隔

9…………(5)

附录参考传感器声压灵敏度级的环境参数修正

A…………………(6)

附录校准记录的内容及格式

B………(7)

附录校准证书的内容及内页格式

C…………………(9)

附录测量不确定度评定示例

D………(11)

Ⅰ

JJF1955—2021

引言

本规范依据国家计量校准规范编写规则给出的规则编制

JJF1071—2010《》。

本规范参考测量传声器第部分工作标准传声器规

GB/T20441.4—2006《4:

范电声学测量传声器第部分工作标准传声器声压校准

》、IEC61094-5:2016《5:

的比较法工作标准传声器耦合腔比较法制定

》、JJG1019—2007《()》。

测量不确定度按照测量不确定度评定与表示的要求评定和

JJF1059.1—2012《》

表示

。

本规范为首次发布

。

Ⅱ

JJF1955—2021

次声传感器校准规范

耦合腔比较法

()

1范围

本规范适用于频率范围的次声传感器的耦合腔比较法校准

0.01Hz~20Hz。

2引用文件

本规范引用了下列文件

:

工作标准传声器耦合腔比较法

JJG1019—2007()

通用计量术语及定义

JJF1001—2011

声学计量术语及定义

JJF1034—2020

测量不确定度评定与表示

JJF1059.1—2012

声学的量和单位

GB/T3102.7—1993

声学名词术语

GB/T3947—1996

测量传声器第部分工作标准传声器规范

GB/T20441.4—20064:

电声学测量传声器第部分工作标准传声器声压校准的

IEC61094-5:20165:

比较法

(Electroacoustics—Measurementmicrophones—Part5:Methodsforpressure

calibrationofworkingstandardmicrophonesbycomparison)

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

本规范采用中规定的量和单位

GB/T3102.7。

和界定的及以下术语和定义适

JJF1001—2011、JJF1034—2020GB/T3947—1996

用于本规范

。

参考传感器

3.1referencesensor

声压灵敏度已预先测定的次声传感器

。

总谐波失真

3.2totalharmonicdistortion

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

、、。

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

0.01Hz~20Hz,()

0.001Hz。

1

JJF1955—2021

5计量特性

声压灵敏度级

5.1

次声传感器在参考频率f处的声压灵敏度级通常不小于参考

0,-54.0dB(

f由制造商给出若无具体规定则f取

1V/Pa)。0,,01Hz。

声压灵敏度级的频率响应

5.2

以参考频率处的声压灵敏度级为参考次声传感器一般在范围的

,0.1Hz~20Hz

频率响应不超过

±3.0dB。

总谐波失真

5.3

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

环境条件

6.1

空气温度

:20℃~26℃;

相对湿度

:35%~75%;

静压

:80kPa~103kPa。

测量标准及其他设备

6.2

标准次声源在校准频率范围内声压级范围不小于在校准

6.2.1:,94dB~134dB,

声压级上总谐波失真不大于其中参考频率处的总谐波失真不大于

2.0%,,1.0%。

功率放大器在校准频率范围内频率响应应不超过总谐波失真不

6.2.2:,±0.5dB,

大于其中参考频率处的总谐波失真不大于

0.2%,,0.1%。

多通道声分析仪

6.2.3:

至少具有两个输入通道和一个输出通道具备分析模块

———,FFT;

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总

———,±0.05%,

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级线性误差应不超

———,±0.1dB,

过总谐波失真不大于任意两输入通道的幅值比应不超过

±0.2dB,0.1%,±0.3dB。

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

6.2.4:,(、

调理模块声压灵敏度级的测量扩展不确定度不大于k

)0.8dB(=2)。

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

6.2.5:,±0.2kPa。

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湿

6.2.6:,±0.5℃,

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

校准项目

7.1

次声传感器的校准项目见表

1。

2

JJF1955—2021

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

声压灵敏度级

15.17.2.2

声压灵敏度级的频率响应

25.27.2.3

总谐波失真

35.37.2.4

校准方法

7.2

校准前检查

7.2.1

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

。

声压灵敏度级

7.2.2

声压灵敏度级校准装置的示意图见图

1。

图声压灵敏度级校准装置的示意图

1

按下列步骤校准次声传感器的声压灵敏度级

:

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

a),

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和输入通

1

道

2。

设置多通道声分析仪的两个输入通道参数灵敏度设置为根据传感器

b):1V/V,

的供电方式设置相应的输入方式

。

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

c),,

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

,,

3

JJF1955—2021

放大器的增益

。

待标准次声源输出声压稳定后采用多通道声分析仪的分析模块采集参考

d),FFT

传感器和被校传感器的输出电压设置分析模块的频率间隔和线数得到合适的频

,FFT

率分辨率分别读取电压示值U和U按公式计算被校传感器与参考传感器的

,12,(1)

电压级之差

。

U

L=2

Δ20lU(1)

g1

式中

:

L被校传感器与参考传感器的电压级之差

Δ———,dB;

U参考传感器的输出电压

1———,V;

U被校传感器的输出电压

2———,V。

以上步骤重复测量次求出L的平均值L

3,ΔΔ。

按公式计算被校传感器的声压灵敏度级

e)(2)。

Lfx=Lf+L

0Δ(2)

式中

:

Lfx被校传感器的声压灵敏度级

———,dB;

Lf参考传感器修正到校准环境条件下的声压灵敏度级

0———,dB;

L被校传感器与参考传感器的电压级之差的平均值

Δ———,dB。

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

。

声压灵敏度级的频率响应

7.2.3

在校准频率范围内f时校准频率点选取

,0.01Hz≤<0.1Hz0.01Hz、0.02Hz、

和f时校准频率点按倍频程选取按的

0.04Hz0.08Hz,0.1Hz≤≤20Hz1/3。7.2.2

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

。

总谐波失真

7.2.4

校准步骤如下

:

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

a),

率f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

0,;,

次声源产生的声压级达到

94dB。

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的校

b):7.2.2

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

,,DC。

采用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次谐

c)FFT(6

波按公式计算被校传感器的总谐波失真

),(3)。

p2+p2+p2+p2+p2

d=23456

(3)

p1

4

JJF1955—2021

式中

:

d被校传感器的总谐波失真

———,%;

p被校传感器输出声压的基波幅值

1———,Pa;

pp被校传感器输出声压中次谐波的幅值

2,…,6———2~6,Pa。

以不超过的步级增加标准次声源产生的声压级声压级自步进至

d)10dB,94dB

重复步骤依次得到各声压级时被校传感器的总谐波失真

134dB,c),。

8校准结果表达

校准记录

8.1

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。

校准数据处理

8.2

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

,。:

以下项目的校准数据的修约间隔为

a)0.1dB:

声压灵敏度级

———;

声压灵敏度级的频率响应

———。

总谐波失真的校准数据的修约间隔为

b)0.1%。

校准证书

8.3

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。

校准结果的不确定度评定

8.4

次声传感器校准结果的测量不确定度应按的要求评定不确定

JJF1059.1—2012,

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年然而复校时间间隔的长短取决于传感器

1。,

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

,,。

5

JJF1955—2021

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

,:

Lf=Lf+αpp-p+αtt-t

0r(0r)(0r)(A.1)

式中

:

Lf参考传感器在校准环境条件下的声压灵敏度级

0———,dB;

Lf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

r———

级

,dB;

αp参考传感器的静压修正系数

———,dB/kPa;

αt参考传感器的温度修正系数

———,dB/℃;

p校准时的静压

0———,kPa;

p校准证书中所列环境条件或参考环境条件下的静压