聲級(jí)計(jì)新檢定規(guī)程在實(shí)施中應(yīng)注意的問題

魏偉力

【摘要】 本文介紹了JJG 188-2017《聲級(jí)計(jì)》檢定規(guī)程的主要修訂內(nèi)容，詳細(xì)闡述運(yùn)用新規(guī)程周期檢定聲級(jí)計(jì)過程中可能遇到的實(shí)際問題和注意事項(xiàng)，旨在更好的理解新規(guī)程中的修訂內(nèi)容，順利完成新規(guī)程的變更確認(rèn)工作。

【關(guān)鍵詞】 聲級(jí)計(jì);接受限;測(cè)量不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2019.01.006

Abstract： The main revision contents of JJG 188-2017 Sound Level Meters were introduced. In order to understand the revised contents of the new regulation and complete the change confirmation work， this paper elaborates on the practical problems and matters needing attention in the process of periodic verification of sound level meter using the new regulation.

Key words： sound level meter;acceptance limit;uncertainty of measurement

2018年5月20日，JJG 188-2017《聲級(jí)計(jì)》檢定規(guī)程（以下簡稱新規(guī)程）正式實(shí)施，與JJG 188-2002相比，新規(guī)程變化的內(nèi)容較多，刪除了定型鑒定和樣機(jī)試驗(yàn)的內(nèi)容，刪除了指向性響應(yīng)、欠量程指示、復(fù)位、閾值等參數(shù)的檢定和對(duì)電源的騷擾、串音以及環(huán)境、靜電和射頻等要求的內(nèi)容，增加了頻率計(jì)權(quán)相對(duì)偏差等參數(shù)的檢定內(nèi)容，同時(shí)對(duì)聲級(jí)計(jì)指示聲級(jí)調(diào)整、自生噪聲、級(jí)線性、猝發(fā)音響應(yīng)和重復(fù)猝發(fā)音響應(yīng)等檢定內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)修改。

1 聲級(jí)計(jì)的型式評(píng)價(jià)

根據(jù)JJF 1016-2014《計(jì)量器具型式評(píng)價(jià)大綱編寫導(dǎo)則》和JJF 1002-2010《國家計(jì)量檢定規(guī)程編寫規(guī)則》的編制要求，新規(guī)程中刪除了聲級(jí)計(jì)定型鑒定和樣機(jī)試驗(yàn)等內(nèi)容，主要包括型式評(píng)價(jià)涉及的指向性響應(yīng)、欠量程指示、復(fù)位、閾值等參數(shù)的檢定和對(duì)電源的騷擾、串音以及環(huán)境、靜電和射頻要求等內(nèi)容。聲級(jí)計(jì)的型式評(píng)價(jià)內(nèi)容在JJF 1681-2017《聲級(jí)計(jì)型式評(píng)價(jià)大綱》中另行闡述。新檢定規(guī)程僅用于聲級(jí)計(jì)的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查，目的更明確、內(nèi)容更簡潔。

2 外觀檢查

聲級(jí)計(jì)屬于依法管理的強(qiáng)制檢定計(jì)量器具，因此聲級(jí)計(jì)的外觀檢查仍需滿足必要的法制管理要求，且在新規(guī)程中明確要求聲級(jí)計(jì)的傳聲器可移去，允許插入電信號(hào)到聲級(jí)計(jì)中前置放大器的輸入端，進(jìn)行必要的電信號(hào)檢定。目前有一些型號(hào)的聲級(jí)計(jì)因成本控制等原因未采用可移去的電容式傳聲器進(jìn)行聲信號(hào)的采集和聲電換能，并且將麥克風(fēng)與前置放大電路封裝在一起，無法實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的正常輸入，因此部分利用電信號(hào)進(jìn)行的檢定項(xiàng)目就無法正常進(jìn)行。對(duì)這些類型的聲級(jí)計(jì)進(jìn)行周期檢定時(shí)，由于不滿足外觀檢查要求，且無法完成電信號(hào)的周期檢定項(xiàng)目，因此檢定人員應(yīng)注意以上問題，不宜出具檢定證書。

3 環(huán)境條件

對(duì)參考環(huán)境條件的描述中，新規(guī)程首次給出了大氣壓力不能滿足檢定條件時(shí)的具體修正方法和修正數(shù)據(jù)。但修正方法僅限于實(shí)際氣壓高于80 kPa小于97 kPa時(shí)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)裝置附加一定量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，且實(shí)際測(cè)量擴(kuò)展不確定度不應(yīng)超過附錄A中相應(yīng)的最大允許測(cè)量不確定度。對(duì)于不滿足檢定條件時(shí)，對(duì)頻率計(jì)權(quán)的檢定進(jìn)行修正的具體方法和數(shù)據(jù)信息規(guī)程并未做出詳細(xì)說明，因此當(dāng)檢定實(shí)驗(yàn)室不具備充分準(zhǔn)確可靠的氣壓修正數(shù)據(jù)，或校準(zhǔn)聲場(chǎng)所用的實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的技術(shù)說明書中未提供具體的氣壓修正數(shù)據(jù)時(shí)，檢定人員應(yīng)盡量避免在規(guī)程規(guī)定的氣壓范圍以外進(jìn)行聲信號(hào)的檢定。

4 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)及主要配套設(shè)備

新規(guī)程完善了檢定過程中所需的全部計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)及主要配套設(shè)備，新增并規(guī)定了前置放大器、消聲室或消聲箱和低頻耦合腔的計(jì)量特性，細(xì)化了精密衰減器在不同衰減步進(jìn)上的誤差要求，同時(shí)也細(xì)化了猝發(fā)音信號(hào)發(fā)生器的計(jì)量特性要求，增加了對(duì)猝發(fā)音頻率誤差和輸出信號(hào)的總失真度要求。因此在計(jì)量器具控制上應(yīng)注意計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)及配套設(shè)備的有效溯源。

5 指示聲級(jí)調(diào)整及頻率計(jì)權(quán)

指示聲級(jí)調(diào)整明確了參考聲壓級(jí)和參考頻率范圍，并首次給出了聲級(jí)調(diào)整的偏差應(yīng)不超過±0.3 dB，強(qiáng)調(diào)了聲校準(zhǔn)器適配器的匹配性，還要求了聲校準(zhǔn)器的技術(shù)說明書中應(yīng)明確給出參考頻率上聲場(chǎng)轉(zhuǎn)換的自由場(chǎng)修正量，確保聲校準(zhǔn)器調(diào)整值的準(zhǔn)確可靠。

頻率計(jì)權(quán)的檢定方法和檢定過程與舊規(guī)程基本一致，但根據(jù)檢定性質(zhì)適當(dāng)減少了頻率測(cè)量點(diǎn)。例如對(duì)于后續(xù)檢定的聲級(jí)計(jì)，可以僅測(cè)量5.2.2中規(guī)定的頻率范圍的上、下限頻率和標(biāo)稱倍頻程頻率，并且聲級(jí)計(jì)提供的頻率計(jì)權(quán)上，至少有一個(gè)進(jìn)行聲信號(hào)檢定，其他頻率計(jì)權(quán)可使用聲信號(hào)或電信號(hào)進(jìn)行檢定。總體上降低了頻率計(jì)權(quán)的檢定工作量。

需要注意的是，對(duì)電信號(hào)在其他頻率計(jì)權(quán)上檢定時(shí)，應(yīng)考慮傳聲器的標(biāo)稱頻率響應(yīng)，聲級(jí)計(jì)外殼的反射以及傳聲器周圍的繞射影響。聲信號(hào)在頻率計(jì)權(quán)上檢定時(shí)，應(yīng)注意根據(jù)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)傳聲器的靈敏度聲場(chǎng)特性進(jìn)行必要的聲場(chǎng)修正。例如當(dāng)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)傳聲器提供的是壓力場(chǎng)靈敏度數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)準(zhǔn)確可用的壓力場(chǎng)-自由場(chǎng)修正數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的自由場(chǎng)修正，既要注意修正方向，也要考慮到前置放大器插入損失帶來的系統(tǒng)偏差。

新規(guī)程還增加了1 kHz處的頻率計(jì)權(quán)的檢定。需要注意的是測(cè)試信號(hào)為1 kHz正弦電信號(hào)，對(duì)聲信號(hào)作為測(cè)試信號(hào)的情況未做說明，因此對(duì)于無法提供電信號(hào)輸入的聲級(jí)計(jì)，不建議利用聲信號(hào)替代電信號(hào)進(jìn)行檢定。

6 級(jí)線性

級(jí)線性的檢定是新規(guī)程中變化較大的項(xiàng)目之一，總體上增加了檢定步進(jìn)點(diǎn)和檢定頻率。在參考級(jí)范圍上增加了8 kHz穩(wěn)態(tài)正弦電信號(hào)的檢定，線性工作范圍（動(dòng)態(tài)范圍）的檢定仍在1 kHz頻率上進(jìn)行，同時(shí)增加了包括級(jí)范圍控制的級(jí)線性檢定項(xiàng)目。對(duì)包括級(jí)范圍控制的級(jí)線性進(jìn)行檢定時(shí)，在參考級(jí)范圍以外的其他級(jí)范圍上，將輸入信號(hào)調(diào)整到第一次出現(xiàn)欠量程指示聲級(jí)以上5 dB，記錄并計(jì)算此時(shí)指示聲級(jí)和相應(yīng)預(yù)期聲級(jí)的級(jí)線性偏差。需注意的是對(duì)于每個(gè)級(jí)范圍上都應(yīng)進(jìn)行上述內(nèi)容的檢定。

對(duì)于可自動(dòng)切換量程實(shí)現(xiàn)較大動(dòng)態(tài)范圍測(cè)量的聲級(jí)計(jì)，級(jí)線性的檢定范圍需涵蓋被檢聲級(jí)計(jì)的標(biāo)稱測(cè)量范圍，因此應(yīng)確保計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器中的精密衰減器具備足夠?qū)挼膭?dòng)態(tài)范圍，確保在被檢聲級(jí)計(jì)的標(biāo)稱測(cè)量范圍上、下邊界處的測(cè)試信號(hào)仍滿足檢定所需的準(zhǔn)確度要求。

對(duì)于首次檢定，則應(yīng)對(duì)5.4.3要求的所有頻率進(jìn)行檢定。

7 自生噪聲

自生噪聲保留了聲級(jí)計(jì)佩戴傳聲器后放置在自由場(chǎng)裝置中的測(cè)量項(xiàng)目，還增加了電信號(hào)設(shè)備替換傳聲器的檢定項(xiàng)目。所有測(cè)量過程中聲級(jí)計(jì)需設(shè)置為最靈敏的級(jí)范圍，且應(yīng)盡量遠(yuǎn)離可能存在的電磁干擾和振動(dòng)源等。對(duì)于具備時(shí)間積分測(cè)量功能的聲級(jí)計(jì)，可采集至少30 s的平均聲級(jí)作為自生噪聲的檢定結(jié)果，不再需要60 s間隔內(nèi)隨機(jī)讀取時(shí)間計(jì)權(quán)聲級(jí)的10次觀測(cè)值并計(jì)算其平均值。對(duì)提供了S時(shí)間計(jì)權(quán)的聲級(jí)計(jì)的自生噪聲檢定，應(yīng)使用S時(shí)間計(jì)權(quán)。

8 時(shí)間計(jì)權(quán)F和S

時(shí)間計(jì)權(quán)的檢定方法變化不大，但應(yīng)注意新規(guī)程中的接受限比舊規(guī)程中的允差嚴(yán)格，例如新規(guī)程中規(guī)定了時(shí)間計(jì)權(quán)F的衰減速率為31.0～38.5 dB/s之間，而舊規(guī)程中僅規(guī)定為下降速率至少25 dB/s，因此在合格判定時(shí)應(yīng)注意判據(jù)的變化。

9 猝發(fā)音響應(yīng)及重復(fù)猝發(fā)音響應(yīng)

猝發(fā)音響應(yīng)及重復(fù)猝發(fā)音響應(yīng)的檢定，應(yīng)注意測(cè)試信號(hào)的修改，新規(guī)程將測(cè)試信號(hào)的猝發(fā)音持續(xù)時(shí)間下降至0.25 ms，這對(duì)猝發(fā)音信號(hào)發(fā)生器的計(jì)量特性提出了更高要求，應(yīng)注意計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器的有效性溯源。同時(shí)在進(jìn)行猝發(fā)音響應(yīng)和重復(fù)猝發(fā)音響應(yīng)的檢定時(shí)，首先應(yīng)保證4 kHz的猝發(fā)音測(cè)試信號(hào)的起始和終止在零點(diǎn)交叉，穩(wěn)態(tài)正弦測(cè)試信號(hào)的幅值應(yīng)調(diào)節(jié)到聲級(jí)計(jì)線性工作范圍上邊界以下3 dB處，讓測(cè)試信號(hào)具備足夠的信噪比，確保穩(wěn)態(tài)信號(hào)突然中止時(shí)，聲級(jí)計(jì)有適當(dāng)?shù)臏y(cè)量時(shí)間響應(yīng)測(cè)試信號(hào)的衰減。

10 接受限

2013年，國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61672（共三部分）進(jìn)行了全面修訂。根據(jù)IEC 61672-1：2013《電聲學(xué) 聲級(jí)計(jì) 第1部分：規(guī)范》，新規(guī)程修改了各計(jì)量特性的“接受限”，不再使用“允差”，并且合格判定修改為不超過接受限，同時(shí)測(cè)量不確定度不超過附錄A中的最大允許測(cè)量不確定度。接受限的定義更符合IEC 6167-1：2013中對(duì)合格判據(jù)的描述。

11 結(jié)語

通過對(duì)聲級(jí)計(jì)檢定規(guī)程修訂的主要內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并分析了新規(guī)程周期檢定聲級(jí)計(jì)過程中可能遇到的實(shí)際問題和注意事項(xiàng)，進(jìn)而順利完成新規(guī)程的變更確認(rèn)工作，對(duì)以后聲級(jí)計(jì)的檢定工作具有指導(dǎo)參考意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 聲級(jí)計(jì)檢定規(guī)程：JJG 188-2017[S].

[2] 聲級(jí)計(jì)型式評(píng)價(jià)大綱：JJF 1681-2017[S].

[3] 張多利，劉金玲. JJG 188-2017聲級(jí)計(jì)檢定規(guī)程變化分析[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2018（9）：103-104.