聲級(jí)計(jì)校準(zhǔn)過(guò)程中的不確定度評(píng)定淺談

1、聲級(jí)計(jì)校準(zhǔn)過(guò)程中的不確定度評(píng)定淺談The simple Explanation of Uncertainty Evaluation in the Calibration Procssing of Sound Level Maters 龍波 摘要：本文根據(jù)JJG1059-1999測(cè)量不確定度評(píng)定與表示，分析了聲級(jí)計(jì)頻率計(jì)權(quán)(聲性能)及猝發(fā)音響應(yīng)和重復(fù)猝發(fā)音響應(yīng)(電性能)校準(zhǔn)中不確定度的各個(gè)因素，來(lái)源，介紹了測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定及表達(dá)方式，【關(guān)鍵詞】聲級(jí)計(jì) 頻率計(jì)權(quán) 猝發(fā)音響應(yīng) 不確定度聲級(jí)計(jì)是一種用于測(cè)量聲音的聲壓級(jí)或聲級(jí)的儀器，是聲學(xué)測(cè)量中最基本和常用的儀器，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在聲學(xué)和電聲

2、測(cè)量中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，近些年來(lái)，聲級(jí)計(jì)日趨完善，準(zhǔn)確可靠，朝著小型化，數(shù)字化，多功能、快速測(cè)量的方向發(fā)展，聲級(jí)計(jì)使用越來(lái)越頻繁，檢定量也越來(lái)越大，本文對(duì)聲級(jí)計(jì)頻率計(jì)權(quán)(聲性能)及猝發(fā)音響應(yīng)和重復(fù)猝發(fā)音響應(yīng)(電性能)進(jìn)行測(cè)量不確定的評(píng)定。頻率計(jì)權(quán)用分貝（dB）表示， 是其橫幅穩(wěn)態(tài)正弦輸入信號(hào)級(jí)與顯示裝置上指示信號(hào)級(jí)兩者之間作為頻率函數(shù)關(guān)系而規(guī)定的差值。猝發(fā)音響應(yīng)是測(cè)試的最大時(shí)間計(jì)權(quán)聲級(jí)、時(shí)間平均聲級(jí)或聲暴露級(jí)減去相應(yīng)測(cè)試的穩(wěn)態(tài)正弦輸入信號(hào)的聲級(jí)。一、頻率計(jì)權(quán)(聲性能)測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定：1、評(píng)定依據(jù)：本評(píng)定采用的依據(jù)是JJG1882002聲級(jí)計(jì)檢定規(guī)程2、測(cè)量對(duì)象：1級(jí)聲級(jí)計(jì)3、測(cè)量方法：依

3、據(jù)JJG1882002的.3,頻率計(jì)權(quán)分別在消聲箱和低頻耦合腔用聲信號(hào)進(jìn)行替代法測(cè)量.4、數(shù)學(xué)模型：A=LALS (1)式中:A 頻率計(jì)權(quán)值(dB) LA 聲級(jí)計(jì)的示值(dB) LS 標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的示值(dB)由 (1)可知,以上分量獨(dú)立不相關(guān),則方差為: (A)= (LA) + (LS) (2)5、靈敏度系數(shù)式(2)中靈敏度系數(shù)為:C1=1 C2= = -16、輸入量LA的標(biāo)準(zhǔn)不確定評(píng)定 u(LA)6.1重復(fù)性頻率計(jì)權(quán)實(shí)驗(yàn)依據(jù)規(guī)程.3條檢定方法,實(shí)驗(yàn)頻率為1kHz.分別獨(dú)立測(cè)量六次,測(cè)量結(jié)果見(jiàn)下表,由于使用的是替代法,可不考慮聲場(chǎng)本身偏差,替代時(shí)傳聲器位置的變化影響以及聲源(包括聲頻信號(hào)發(fā)生器)

4、的穩(wěn)定度包含在測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差中.聲級(jí)計(jì)HS5661頻率1kHz頻率計(jì)權(quán)/dB1-0.220.03-0.34-0.250.160.0平均值-0.1標(biāo)準(zhǔn)偏差0.16由表可知:其單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差為:u1=s1=0.16(dB)6.2聲級(jí)計(jì)示值分辨率聲級(jí)計(jì)示值分辨率為0.1dB,半?yún)^(qū)間為0.05dB,按均勻分布考慮,取k=,則u2=0.05dB/ =0.03dB.7、輸入量Ls的標(biāo)準(zhǔn)不確定評(píng)定 u(Ls)7.1標(biāo)準(zhǔn)傳聲器靈敏度在規(guī)程中規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)傳聲器靈敏度級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量不確定度小于0.30dB(k=3),則u3=0.30/3=0.10(dB)7.2測(cè)量放大器采用BK2610測(cè)量放大器在所用量程上的示

5、值誤差0.05dB,以均勻分布考慮,取k=,則u4=0.05dB/=0.03(dB).測(cè)量放大器指示表分辨率引入的讀數(shù)誤差小于0.1dB,按均勻分布考慮,取k=,則u5=0.1dB/=0.06(dB).7.3前置放大器插入損失前置放大器插入損失測(cè)量誤差小于0.02dB,按均勻分布考慮,取k=,則u6=0.02dB/ =0.01dB.綜上所述頻率計(jì)權(quán)測(cè)量不確定度來(lái)源匯總表如下：序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)源符號(hào)數(shù)值（dB）1重復(fù)性u(píng)1=s10.162聲級(jí)計(jì)示值分辨率u 20.033標(biāo)準(zhǔn)傳聲器靈敏度u 30.104測(cè)量放大器示值誤差u 40.035測(cè)量放大器讀數(shù)誤差u 50.066前置放大器插入損失u 60

6、.018、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度以上分量獨(dú)立互不相關(guān),合成不確定度為: uc(A)= =0.20 (dB)9、擴(kuò)展不確定度取包含因子k=2,擴(kuò)展不確定度U=kuc=0.4 (dB)二、猝發(fā)音響應(yīng)和重復(fù)猝發(fā)音響應(yīng)(電性能)測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定：1、測(cè)量依據(jù)：JJG1882002聲級(jí)計(jì)檢定規(guī)程2、被測(cè)對(duì)象：1級(jí)聲級(jí)計(jì)3、測(cè)量方法：依據(jù)JJG1882002的.8(a)用電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量 ，重復(fù)猝發(fā)音響應(yīng)依據(jù)JJG1882002的7.1.3.9用電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，S的猝發(fā)音響應(yīng)可用以下的數(shù)學(xué)公式表達(dá)。4、數(shù)學(xué)模型 S =LASmax LA (3) 式中 S 為時(shí)間計(jì)權(quán)S的猝發(fā)音響應(yīng)，dB LASmax 為S時(shí)

7、間計(jì)權(quán)時(shí)猝發(fā)音響應(yīng)的最大值，dB LA 相應(yīng)連續(xù)信號(hào)的時(shí)間平均聲級(jí)， dB(3)式中以上分量獨(dú)立不相關(guān),則方差為: (S)= (LASmax)+ (LA) (4)靈敏度系數(shù)為： C1= =1 C2= = -15、輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定評(píng)定：5.1輸入量LAsmax的標(biāo)準(zhǔn)不確定評(píng)定u（LAsmax）重復(fù)性試驗(yàn)猝發(fā)音信號(hào)的持續(xù)時(shí)間為200ms，分別獨(dú)立測(cè)量10次，測(cè)量到的猝發(fā)音響應(yīng)見(jiàn)下表。求得單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差最大為：u1=s1= 0.052聲猝發(fā)音響應(yīng)測(cè)量結(jié)果序號(hào)猝發(fā)音響應(yīng)（dB）FS1-1.1-7.52-1.2-7.63-1.2-7.54-1.1-7.55-1.1-7.56-1.1-7.67-1.

8、1-7.68-1.1-7.59-1.1-7.610-1.1-7.5平均值-1.12-7.54標(biāo)準(zhǔn)偏差0.0420.052求得單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差最大為：u1= s2=0.052（dB） 聲級(jí)計(jì)示值分辨率聲級(jí)計(jì)示值分辨率為0.1dB,半?yún)^(qū)間為0.05dB,按均勻分布考慮,取k=,則u2=0.05dB/ =0.03dB.5.2猝發(fā)音信號(hào)發(fā)生器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定評(píng)定 u（L A）規(guī)程中規(guī)定猝發(fā)音信號(hào)發(fā)生器的允差小于1%（0.086dB），已均勻分布考慮，取k= ，則u3=0.0864dB /=0.05dB。（注：猝發(fā)音信號(hào)發(fā)生器的實(shí)際誤差小于0.4%。6、測(cè)量不確定度來(lái)源匯總表如下:序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)源符號(hào)數(shù)值（dB）1猝發(fā)音響應(yīng)u1=s10.0522聲級(jí)計(jì)示值分辨率u 20.033猝發(fā)音信號(hào)發(fā)生器的允差u 30.057、合成