JJF 1346-2012 次声及超声滤波器校准规范

ððF

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1346-2012

次声及超声滤波器

校准规范

CalibrationSpeciricationforInfrasonicandUltrasonicFilters

2012-04-17发布2012-07-17实施

j毯飞国家质量监督检验检疫总局发布

JJF1346-2012

次声及起声滤波器

校准规范iJJF1346-2012!

CalibrationSpecificationforInfrasonic

andultrasonicFilters

归口单位:全同声学计量技术委员会

起草单位:中国船舶重工集团公司第七O一研究所

中同计量科学研究院

衡阳仪表电气设备有限公司

湖北省计虽测试技术研究院

本规范委托全国声学计量技术委员会负责解释

JJF1346-2012

本规范起草人:

朱传焕(中国船舶重工集团公司第七O一研究所〉

张恒萍(中国船舶重工集团公司第七。一研究所)

唐君(中同船舶童工集团公司第七0一研究所)

陈剑林(中国计最科学研究院)

边文萍(1扣国计量科学研究院)

刘?如|衡(衡阳仪表电气设备有限公司)

姚秋平(湖北省计;4:测试技术研究院)

JJF1346-2012

目录

引言………………………..…………(II)

l范围………E………………..………....…………………(1)

2引用文件……....……….....……(门

3术语和计量单位……u…..……..".…......…(门

3.1参考频率......…………...……………(1)

3.2线性工作范围·………….......……...(1)

4概述………,.......,...………………(门

5计量特性……………...,………..(2)

5.1相对衰减…u…-……………….............(2)

5.2线性工作范阳……,....……………………...(2)

6校准条件..国……E…………E……………，...………..(2)

6.1环境条件…...………………....………·…………(2)

6.2标准器及其他设备…………......................…..(幻

7校准项目和校准方法……….....…'....………………...(2)

7.1校准项目………-…………-…....………...(2)

7.2校准为法...'..',',..........,......."........................…………...(3)

8校准结果表达………….,."………-……………...(5)

8.1校准数据处理………...................,.守..(5)

8.2校准证书……………4…………E…...………………(5)

8.3校准结果的测量不确定度……u………....…….(5)

9复校时间间隔…'...……………(5)

附录A校准证书的内容…"."……………-…...(6)

附录B测量不确定度的评定实例."...……….………(9)

I

JJF1346-2012

引

本规范的编制依据是JJFI071二2010((国家汁量校准规范编写规则>>，本规范主要

参考了JJG449•2001((倍频程和1/3倍频程滤波器》和lS07196:1995((声学次声

测量用频率计权特性(Acoustics-Frequency-weightingcharacteristicforinfrasound

measurement)。

U

JJF1346-2012

次声及超声滤波器校准规范

1范围

本规范规定了频率范围为1Hz~50Hz和2kHz~100kHz的次声及超声波、波器

(以下简称滤汲器)的计量特性、校准条件和校准方法。

本规范适用于频率范围为1Hz~50Hz和2kHz-100kHz的次卢及超声滤披器的

校准。

2引用文件

本规范引用F列文件，

JJG449-2001倍频程和1/3倍频程滤波器

JJF1001-2011通用计:!ï!术语及定义

JJF1034-2005卢学计量名词术语及定义

JJF1059-1999测量不确定度评定与表示

GB3102.51993电学和磁学的量和单位

(jß3102.7一1993卢学的量和单位

IS07196,1995声学次声测量用频率计权特性(Acoustics-Frequency-

weightingcharacteristicforinfrasoundmeasurement)

凡是沌日期的性|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

JJF1001-2011、JJF1034-2005、(jl:l3102.5-1993和GI:l3102.7-1993中界定

的有关术语、定义、量和计量单位及以下术语和定义适用于本规范。

3.1参考频率referencefrequencies

滤汲1m各模式下，在规定的频率范围内.用以计算.相对衰减的某一特定频率。

3.2线性工作范围linearoperatingrange

对于规定的次声及超声滤波器带宽和电平范围，在1Hz~100kHz频率范11;]内电

平线性误差保持在规定的最大允许误差内时，稳、态正弦输入信号电平的范围，单位为分

贝(dB),

4概述

次声及超声滤波器是一种在次声及超声频带范围内的滤汲装置，可提供各种经频带

滤议的i苦的信息.它可以是测业系统中的一个组件，也可以是单独的仪器。一般次声及

超声滤扳器包含6种不同模式.~~超声(Ultra)、超声加权(Ul)、音频(U)、次声

(]nfra)、次声加权1(Gl)、次声加权2(G2).它们分别起到不同频段的滤波作用。

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5计量特性

5.1相对衰减

表1给出了次声及超声滤波器不同模式下相对衰减量(参考IS07196)，最大允许

误差一般为:tO.5dB.

表I次声及超声滤波器的相对衰减

模式参考频率J，相对衰减

ül16kH,

Uhra12.:>kH7.

(;1

C2

5.2线性

对于耳'线性

误差-川

6

6.1

相对湿度:

6.2标准器及其他

频率范围1Hz-200k

幅度范围0.1mV-5V，幅度稳定性在校准周期内不大于0.02dB。

6.2.2信号分析仪

频率测量范围为1Hz~200kHz，幅值测量范围为0.1mV~lOV，幅值测量最大

允许误差为士2%。

6.2.3频率计

频率测量范围为1Hz~200k日z，频率测量最大允许误差为士0.01%。

7校准项目和校准方法

7.1校准项目

次声及超声滤波器的校准项目如表2所示。

Z

JJF1346-2012

表z次声及超声滤法器校准项目一览表

项目名称技术要求的条款号

校准方法的条款号

5.7.2.1

相对衰减

线性工作范国5.27.2.2

7.2校准方法

7.2.1相对衰减

7.2.1.1校准示意图如图1所示，将滤波苦苦设置到超声(Ultra)模式02.5kHz超

声滤波器).调节正弦信号发

考频率元，调节正弦信号发生

器输出电平，使其为电平范回内，制造厂规定

的输入信号频率

7.2.1.2

:jI}~守JF关

K且'于-

7.2.1.3

(I)

式中:

Åref-参

L

厂一一参考频

in

为参考〉。

ft

7.2.1.4依次调节正弦信号发生指韧24

Ui:DTrí亏tl'J频率为J，/8.J,/4.J,/2.元.元，

8j,(或者用户要求的测试频率).并保持其输出信号电干不变，用信号分析仪测量滤波

器在各个测试频率上的输入信号和输出信号的电平，按公式(2)依次计算出相应的测

式频率点衰减

tAi。

A=L附，一Lou，.，(2)

式中:

-

A一测试频率点衰减，础，

i

1μV

一一测试频率点的滤波器输入信号电平.dB(以为参考);

Lin..

一一测试频率点的滤波器输出信号也平.dB(以1μV

为参考)。

I~out...

7.2.1.5按公式(3)计算出滤波器在各测试频率上的相对衰减IV\.记录测量结果。

IV\=Ai→A时(3)

3

JJF1346一-2012

式中-

M-相对衰减，拙，

A，-一测试频率点的衰减.dB;

A

7.2.1.6改变滤波器的模式至次声(lnfra)模式(20归z次声滤波器)λ'重复7.2.1.1-

7.2.1.5步骤，测量滤波器在次声滤波模式下每个测试频率上的相对衰减，记录测量

结果。

7.2.1.7若次声及超声滤波器有其他模式，如Ul，Gl、G2，U模式，则将滤波器分

别设置~J相应模式，重复7.2.1.1-7.2.1.5步骤，测量滤波器在其他模式下每个测试

频率上的相对衰减，记录测量结果。

7.2.2线性工作范围

7.2.2.1超声和次声滤波器线性士作范围的校准原理如阁l所示，滤波器线性工作范

罔的校耳t应在参考电平范围内进行。

7.2.2.2滤波器设置到超严(Ultra)模式(12.5kHz超声滤波器〉。

7.2.2.3调节正弦信号发生器，使其输L~信号的频率等于被校滤汲器"Ultra"模式参

考频率(12.5kH7.).输出信号也平为被校滤波器的参考输入信习电平L川用信号分

in

析仪测量被校滤汲器对应于参考输入信号电平的输出信号电平

L()Ul.r，按式(1)计算参

考衰减A.cfQ

7.2.2.1以5dB的步进(在距线性工作范围的t边界或下边界为5dB以内步进为

1dB)逐步增加或减小正弦信号发生器的输出信号电平，用信号分析仪测量被校滤波器

的输入信号电平Lin.i和输出信号电平L叫"ti<公式(4)计算滤波器不同输人信号也平

的电平主2L1i:

.6,=I..DIl1•i•L(4)

式中2

.6.一滤波器不同输入信号电平的电平差.dB;

L.←滤汲器的输入信号电平•dß(以]μV为参考);

ini

Lout.i滤波器的输出信号电平.dB(以1μV为参考)。

7ι2.2.5按公式(5)计算滤波器的电于俨线性误差.6L:

LlL=.6,-A.(5)

d

式中

.6L-一滤汲器电平线性误羌.dB;

.6，一--滤波器不同输入信号电平的电平差.dB;

Are1一←参考衰减.dB。

7.2.2.6电平线性误差首先超出士0.5dB时的输入信号电平，分别为滤波器线性工作

?在国上、下边界，记录测量约果。

7.2.2.7将滤波器设置到"lnfra"模式(20Hz次声滋波).重复7.2.2.3-7.2.2.6

步骤，测量次声模式线性工作范围，记录测量校准结果。

7.2.2.8若次声及超声滤波器有"U"(10Hz-12.5kHz带通滤波)模式，则设置到

JJF1346-2012

相应模式，重复7.2.2.3'-7.2.2.6步骤，测量滤波器其他模式下的线性工作范围，记

录测量结果。

8校准结果表达

8.1校准数据处理

所有的数据应先计算，后修约。出具校准数据的有效位数按如下方法修约.对次声

及超声滤波器的相对亵减、线性工作范围，修约到0.01dB.

8.2校准证书

经校准的仪器应出具也FEE

式见附录A.

8.3校准结clßá甘iIIfrt不翩甏度

次声及超琦ft议，校准结果的测量不确定度按JJF1059

l仪器的使

E

在实际情况

5

JJF1346-2012

附录A

校准证书的内容

A.l校准证书至少应包括以下信息‘

a)标题，如"校准证书"

b)证书的编号、页码及总页数，

c)校准实验室的名称和地址，

d)进行校准的日期;

e)进行校准的地点(如果不在实验室内进行校准);

[)~年户的名称和地址;

g)被校次声及超声滤波器的型号、规格及出厂编号，

h)本技术规范的名称及代号;

i)本次校准所用测量标准溯源性及有效饨的说明;

j)校准环境的描述，

k)校准结果及其测业不确定度的说明;

l)校准iîE1)签发人的签名、职务或等效标识，以及签发日期;

m)校liF.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i~书的声明。

A.2雄荐的次声及超声滤波器校准证书的内页格式如下:

6

JJF1346-2012

校准结果页

页，共

第

相对衰减Idß

频率

2.5Hz

卡一5Hz

10Hz

次声CJnfra)

20H,(参考频率)

40Hz

←-一一一一一一一一一一十一一←

5OHz

3.25kHz.

6.25kH7.

8.00kH,←-一

超声(Ullra)12."kH,(参考频率

~-_.:1:0主汁丁二一:工

~2.0kH~一-.-'-→一

4.0kH~

卜二-旦旦斗一一一

超声jm扭(UJ)

三王二二

2.5H,

5Hz

10Hz

次声加权1(GJ)

20H在(参考频率)

40Hz

50Hz

2.5Hz

5H,

10H,

次声加权2((;2)一.一-一十

20H,(参考频率)

40H7.

←一一→←一←→一

50Hz

10fi,

晋频(u)

「→气2.5kH,

7

JJF1346-2012

校准结果

第页，共页

i二、线性工作范围校准结果

模式线性工作范围/dß误差/dR

超声(Ultra)

汰声(In{ra)

超声加权(U1)

次声加仅1(GI)一一

次声加权2(G2)

音频(U)

三、测量不确定度

8

JJF1346-2012

附录B

测量不确定度的评定实例

相对衰减是次声及超声滤波器的关键性指标。本附隶给出了相对衰减不确定度评定

示例。

总l数学模型

囱公式(2)、(3)可知，滤波器相对衰减计算公式为公式(B.1):

(nul)

.ðA=LJn.,-LOU"i-Arpf

式中

LlA一一-ì虑披器相对衰减，dB;

Lin.i一一滤波器输入信号电平，dB(以lμV为参考);

L•--一滤波器输出信号也平，dB(以lμV为参考h

outi

Art'1•参考哀减，dB。

由于LI~I)Ul，i、A不相关，相IJA虫叮，对公式(巳1)中的LlA求偏导，得到头

川

inrcf

o6A咱δ6Aå6A啕

做系数分别为·[m=瓦ζ二1，cg:=在..，二=-!Icb，.，=瓦:;i=i。

B.2不确定度来源

1)测娃重复性司l人的标准不确;..L)主分量u八，按A类标准不1iff1定皮评定，

2)滤汲器输入信号也平测量引人的不确定度分tft'UBI!按B类标准不确也度

评定，

3)滤波器输山{;it;也干测量引人的不确定度分UU时，扫(I3类标准不确定度

评定，

4)参考衰减引人的不确定度分TRU旧，按R类标准不确定度评定。

B.3标准不确定度A类评定

在相同测量条件下，对某型次声和坦芦滤'被器，某个测试频率的相对衰减值重复ìV!1

旺6次，得到测量结果如表13.1JiJr示。

表B.1相对衰减的测量结果单位dll

模式InfraU(Audio)Ultra

测试频率20Hz40HzM10Hz20HzM6.25kH,12.5kHzM

l饮0.0100.060O.0500.0690.0150.0510.0670.0160.051

2次0.0150.0690.0510.0580.013O.0150.0680.0100.058

3次0.021Q.0750.0:;-\0.0;)80.02古。.033o.1JG70.02主0.042

相对4次0.0270.0780.0510.0590.0150.0110.058O.0190.039

衰减

5次0.0180.0720.054Q.0570.0270.0300.0580.0230.035

dß

0.0240.072-0.0480.0490.0110.0380.0510.0270.024

口k

平均值0.01920.0710.05810.05830.01770.04060.06150.02000.0415

标准偏差0.0025630.0088020.01198

对于Ultra模式:JJF1346-2012--NO[-Nv-咀

SAU=S=~(ι-:';)'=0.01198dB『『民『问

UAU=SAU=0.012dB

对于Infra模式:

~(x;-x)'

SAI=5==0.002563dB

U川=SAJ=0.003dB

B.4标准不确定度B类评定

1)泌波器输入信号电平测量引人的不确定度分量UBJ的评定

信号分析仪测量滤波器输入信号电平，示值最大允许误差为+2%，约为0.172dB.

按均匀分布估计，k=点，得到.

UJJ\=O.172dBρ=0.099dB

2)t推波器输出信号电平测量引人的不确定度分量u町的评定

信号分析仪测量滤波器输出信号电平，示值最大允许误差为土2%，约为0.172dB，

按均匀分布估计，走二点，得到:

UII2=0.172dB矿王=0.099dB

3)参考衰减引人的不确定度分量u剧的评定

其参考衰减置信半区间应在0.02dB内，按均匀分布估计，k=点，得到.

U旧=0.02dB,L.Í3=0.012dB

B.5合成标准不确定度

合成标准不确定度U:

c

超声滤波:u,=J(UAU)古平(CBJ'UB')'+(C皿•UIJZ)'+(CB3•UB3)'""0.14dB

次声滤波:uc，=J(UADE工于(C.，二，.，)'+(CB'•U由〉百+(C田•U用户""0.14dB

取民=0.11dB

B.6

扩展不确定度

取p=95%，k=2,Ultra,Infra模式下扩展不确定度为:

U=k.U=2.0X0.14dB=O.28dB

o

侵极必究

版权专有

•

书号，155026.)-2707

18.00JG

JJF1346-20121丘价

打印R期。2012年8月17RSAN03