聲頻功率放大器校準規(guī)范

1聲頻功率放大器校準規(guī)范本規(guī)范適用于聲學測量用聲頻功率放大器(以下簡稱功放)的校準。本規(guī)范引用下列文獻JJF1034—2005《聲學計量名詞術語及定義》JJF1059—1999《測量不確定度評定和表示》JJG449—2001《倍頻程和1/3倍頻程濾波器》JJG607—2003《聲頻信號發(fā)生器》GB3102.7—1993《聲學的量和單位》GB/T9001—1988《聲頻放大器測量方法》IEC60268-2:1987Soundsystemequipmentpart2:Exandcalculationmethods(聲系統(tǒng)設備第2部分：一般術語解釋和計算方法)IEC60268-3:2000Soundsystemequipmentpart3:Amplifiers(聲系統(tǒng)設備第3部分：放大器)使用本規(guī)范時，應注意使用上述引用文獻的現行有效版本。本規(guī)范采用JJF1034—2005中有關的名詞術語和定義以及GB3102.7—1993中規(guī)定的量和單位。根據本規(guī)范需要，參照GB/T9001和IEC60268-2給出以下術語及定義。樣的含意。3.3額定條件ratedconditions使用或測試某個設備時，該設備必須在制造商規(guī)定的條件下工作，這些條件包括電氣的、機械的和氣候條件。從其性質來說，這些條件不是通過測量來確定的。2e)調整源電動勢，在適當的頻率上，使其正弦電壓等于額定源電動勢。沒有明確的反對理由時，該頻率應該采用GB/T9001附錄B(參考件)中的規(guī)定標準參考頻率為1kHz。反對的理由可能3.4特性的額定值ratedvalueofacharacteristic允許制造商在其設備的技術說明書中規(guī)定一個值。通常在定義“待給定值特性”條目時并不包括“額定”這個詞；額定值不是被(直接)測出的，而2例如，在IEC60268-3標準中對放大器失真限制的輸出功率測量方法的描述。額定失真限制的輸出功率是制造商規(guī)定的值，這個值通常是(根據標準別量方法)對放大器若干樣品的測盤加上出信號電壓的有效值。注：除另有說明，該源電動勢的頻率應為參考頻率1kHz。在本規(guī)范校準項目和校準方法及以即為正常工作條件。3.7噪聲[輸出]電壓noise[output]voltage聲系統(tǒng)設備工作在規(guī)定條件下，在輸入端末加需要信號時的輸出電壓，規(guī)定條件包括設備的增益(或衰減)、源阻抗和負載阻抗(如果有的話)。注：測量輪出電壓時應說明采用規(guī)定的濾波器、計權特性、表頭，如有關標準中規(guī)定的寬帶濾波器和表頭，JJG449規(guī)定的1/1倍頻程或1/3倍頻程濾波器、噪聲A計權等。對于多通道聲頻功率放大器串音衰減Atte-,以分貝表示為(U?)aA通道的額定輸出電壓，V;3(U)A——由于加到A通道的額定輸入電壓，在B通道中所產生的輸出電反之則有，B通道對A通道的串音衰減為對多通道聲頻功率放大器分離度Sep以分貝表示為(UA)R由于加到B通道的額定輸入電壓，在A通道中所產生的輸出電4計量特性有效頻率范圍由制造商規(guī)定，一般應不低于20Hz～20kHz。在20Hz～20kHz范4.2失真限制的輸出電壓和功率額定失真限制的輸出電壓和功率值由制造商規(guī)定。4.3總諧波失真額定總諧波失真值由制造商規(guī)定。一般不大于0.5%。額定最大增益值由制造商規(guī)定。4.5增益控制可以是步進的、刻度的或其他的標示。若功放有增益調節(jié)指示值，均由制造商給出在不同頻率范圍的最大允許誤差。4.6噪聲輸出電壓額定噪聲輸出電壓值由制造商規(guī)定。4.7剩余噪聲輸出電壓額定剩余噪聲輸出電壓值由制造商規(guī)定。4.8增益差4.9串音衰減44.10分離度5校準條件5.1環(huán)境條件空氣溫度：(23±5)℃;相對濕度：(45～80)%;氣壓(86～106)kPa。5.2測量標準及其他設備1)數字式交流電壓表在所用的量程和頻率范圍，交流電壓測量誤差優(yōu)于±0.5%,輸入阻抗≥1MΩ。2)測量放大器應滿足JJF1157的相關技術要求。3)聲頻信號發(fā)生器在使用的頻率范圍，電壓輸出幅頻特性優(yōu)于士0.2dB(參考頻率為1kHz),頻率示值誤差優(yōu)于±0.25%,電壓輸出諧波失真不大于0.1%。4)失真度測量儀在使用的頻率范圍，最大允許誤差不超過±10%(滿刻度)。5)倍頻程和1/3倍頻程濾波器符合JJG499對2級倍頻程和1/3倍頻程濾波器的計量性能要求。6)負載阻抗依據被校功放的額定負載阻抗選用阻抗及功率參數相對應的揚聲器或其他阻抗網絡。采用負載電阻時，功率應滿足使用要求，阻值的最大允許誤差不超過±5%。6校準項目和校準方法6.1校準項目聲頻功率放大器的校準項目見表1。編號校準項目名稱技術要求條款號標準方法條款號1外觀檢查2頻率響應及有效頻率范圍3失真限制的輸出電壓和功率4總諧波失真5最大增益6增益控制5校放校放被功編號校準項目名稱技術要求條款號標準方法條款號7噪聲輸出電壓8剩余噪聲輸出電壓9增益差串音衰減分離度6.2校準方法6.2.1外觀檢查外觀檢查包括以下內容：被校功放的名稱、型號、編號、制造廠、額定工作電源電表頭或數顯指示及其他功能均工作正常。校準按圖1所示及以下步驟進行。R?a)將被校功放置于正常工作條件。c)改變信號發(fā)生器的頻率并保持輸入電壓不變，測量各頻率點的輸出電壓Ua。d)按公式(5)計算在各個頻率處的增益-頻率響應(可簡稱為頻率響應)式中：Resp,被校功放在不同頻率時的輸出電壓與參考頻率時的輸出電壓之比(用分貝表示),即為增益的頻率響應，dB;Uu——被校功放在不同頻率時的輸出電壓，V;Uc——被校功放在參考頻率時的輸出電壓，V。e)以上測得值列表并得出相對于1kHz參考頻率的頻率響應特性。在制造商給出的有效頻率范圍內頻率響應實測值均不超過對應的限值時，表明被校功放的頻率響應和頻率范圍兩項特性均符合其給出技術指標的要求。(用分貝表示)得到頻響值Resp,。66.2.3失真限制的輸出電壓和功率校準按圖2所示及以下步驟進行。校放被功R?a)將被校功放置于額定條件，在輸出端接上適當的負載電阻R?。b)在此條件下工作60s以上后，測量額定輸出電壓和額定輸出功率時的總諧波失c)記錄測得的總諧波失真值并與制造商給出的總諧波失真限值比較.若均在該限值以下，說明在此失真限制范圍的額定輸出電壓和額定輸出功率都是有效的并符合其技術指標的要求。式中：Pa——失真限制的輸出功率，W:U;——失真限制的輸出電壓，V;R?——額定負載阻抗，Ω。6.2:4總諧波失真校準按圖3所示及以下步驟進行。1或a)R?校放被功a)被校功放置于正常工作條件，測量放大器置于線性擋，測量功放輸出電壓Ua。b)測量放大器置于1/3倍頻程濾波器擋(或外接),根據諧波分量設置濾波器的中心頻率，分別測量各次諧波分量的電壓值。c)將各諧波分量電壓按有效值合成方法(平方和后開方)得到總諧波失真電壓U'a。d)根據公式(7)計算正常工作條件下的總諧波失真式中：d?——被校功放正常工作條件下的總諧波失真，%;U'a—被校功放正常工作條件下的總諧波失真電壓，V;7注：諧波分量電壓小于故大分量10dB以上時，對合成后的總諧波失真電壓貢獻不大，可以忽略。在一般正常情況，只需要考慮2次和3次諧波即可。若3次以上諧波分量不滿足上述條件時，則都應該加入，不可忽略。e)改變輸入信號頻率，重復以上步驟，可得到其他頻率的總諧波失真。測試頻率至少應包括1kHz參考頻率、總諧波失真所要求的低端和高端頻率、及其他要求的頻率。測得的總諧波失真均應不超過所給出的限值要求。若失真度儀(或具有失真測量功能的音頻分析儀、信號分析儀等)具有直接測量總諧波失真(THD)的能力，可直接在功放輸出端測量總諧波失真。6.2.5最大增益在聲頻信號發(fā)生器接到被校功放的輸入端后：a)將被測功放置于正常工作條件下。b)輸入信號調到最低后，將增益(或音量，以下略)控制器調到最大增益位置，慢慢加大輸入信號電壓，使輸出電壓恢復到正常工作條件下的輸出電壓值。c)用數字交流電壓表分別測量輸出端的電壓L'cm和輸入端的輸入電壓U;,計算得出以分貝為單位的最大增益，根據公式(8)計算被校功放的最大增益：式中：Aw——被校功放正常工作條件下的最大增益，dB;Ucma——被校功放正常工作條件下最大增益時的輸出電壓，V;U;——被校功放正常工作條件下最大增益時的輸入電壓，V。最大增益的測試結果應符合其技術指標的要求。6.2.6增益控制在聲頻信號發(fā)生器接到被校功放的輸人端后：a)將功放置于正常工作條件，增益控制器置于參考位置(最大或最小),測量參考b)按增益控制器標示的值或刻度逐步調節(jié)并記錄對應的輸出電壓Uc。c)被校增益控制用倍數表示時，實測值按Ur?/U。計算并與標稱值或指示值比較，被校增益控制用分貝表示時，實測值按20lg(Ua?/U。)計算并與標稱值或指示值比較，差值為偏差值，其結果應符合其技術指標的要求。d)需要在其他頻率校準時，可按上述方法和步驟重復進行。6.2.7噪聲輸出電壓參照圖3所示被校功放置于額定條件，聲頻信號發(fā)生器輸出減小到零，測量功放輸出端電壓Uv,得到寬帶(不計權)噪聲輸出電壓值。將倍頻程或1/3倍頻程濾波器接入以后測量輸出電壓Ux(1/1OCT)或U、(1/3OCT),得到相應窄帶濾波各頻點的6.2.8剩余噪聲輸出電壓將被校功放置于額定條件，然后將增益置于最小位置，按6.2.7條相同的方法得到剩余噪聲輸出電壓Ugw、UgN(1/1OCT)或Ugx(1/3OCT)。86.2.9增益差a)按圖4所示，對多通道功放，以A和B通道為例，兩通道置于正常工作條件，輸入端接入到同一個信號源輸出端。b)若有增益控制器和音調控制器，兩通道置于相同某一位置。若有增益微調，也應調到相同適當位置。c)測量兩通道的輸出電壓UA/和U。d)計算增益差(以分貝為單位):式中：A?——被校功放特定增益位置和不同測試頻率時的增益差，dB;UA-被校功放特定增益位置和不同測試頻率時A通道的輸出電壓，V;Un——被校功放特定增益位置和不同測試頻率時B通道的輸出電壓，V。e)改變頻率，保持輸入電壓不變，重復上述過程；在增益控制器的其他幾個相應位置，重復上述測量，其中一個為額定條件時的位置。f)測量結果構成以頻率變量為橫坐標，以增益差函數為縱坐標的曲線(或圖表),每條曲線(或圖表)都要注明控制器的相應位置。聲頻信號6.2.10串音衰減對多通道功放，以A和B通道為例，A、B通道均置于額定條件。參照圖5所示，分別測量A通道的額定輸出電壓(UA)A和B通道的輸出電壓(Un)。然后將A通道的輸人電壓減小到零，測量由于加到B通道的額定輸入電壓，在A通道所產生的輸出電壓(UA);恢復A通道的輸入電壓，將B通道的輸入電壓減小到零，測量由于加到A通道的額定輸入電壓，在B通道所產生的輸出電壓(Ug)A。根據以上測量，可以計算出：聲頻信號聲頻信號B通道交流電壓表A通道對B通道的串音衰減為(以分貝為單位):式中：Atr(A/B)e—-A通道對B通道的串音衰減，dB;(UA)A——A通道的額定輸出電壓，V;(U)A由于加到A通道的額定輸入電壓，在B通道中所產生的輸出電9B通道對A通道的串音衰減為(以分貝為單位):式中：Att(B/A)-,——B通道對A通道的串音衰減，dB;6.2.11分離度根據6.2.10所測得結果，可以計算出：A通道對B通道的分離度(以分貝為單位):(UA)由于加到B通道的額定輸入電壓，在A通道中所產生的輸出電B通道對A通道的分離度(以分貝為單位):(Ua)A—-由于加到A通道的額定輸入電壓，在B通道中所產生的輸出電7.1校準數據處理所有的數據應先計算，后修約。7.2校準證書聲頻功率放大器經校準后發(fā)給校準證書。校準證書應包括的信息及推薦的校準證書的內頁格式見附錄A。7.3校準結果的測量不確定度聲頻功率放大器校準結果的不確定度按JJF1059的要求評定，不確定度評定的實聲頻功率放大器的復校時間間隔建議為1年。然而，復校時間間隔的長短取決于其使用情況，如環(huán)境條件、使用頻率及測量對象等，因此，使用單位可根據實際使用情況校準證書的內容A.1校準證書應至少包括以下信息：b)證書的編號、頁碼及總頁數；c)校準實驗室的名稱和地址；g)被校聲頻功率放大器明確標識；h)校準所依據的技術規(guī)范的名稱及代號；i)校準所用計量標準的名稱、技術參數及有效性說明；j)校準時的環(huán)境條件；1)校準結果的測量不確定度的說明；n)校準人簽名、核驗人簽名、批準人簽名；o)校準結果僅對被校對象有效的聲明；p)未經校準實驗室書面批準，不得部分復制校準證書的聲明。表A.1校準證書的內頁格式頻率/Hz頻率/Hz0.00(參考響應)在Hz～Hz頻率范圍其頻率響應超(或不超)過其限定值，該頻率范圍3.失真限制的輸出電壓(或輸出功率):4.2在正常工作條件下其他頻率的總諧波失頻率/Hz總諧波失真/%共2頁第2頁5.在正常工作條件時的最大增益Ax:dB6.增益控制偏差頻率/Hz增益刻度或示值/(比值或分貝)增益實測值/(比值或分貝)(比值或分貝)7.噪聲輸出電壓Ux:8.剩余噪聲輸出電壓Ugx:9.增益差Aa頻率/Hz(比值或分貝)B通道對A通道的串音衰減Att(B/A)-:dBA通道對B通道的分離度Sep(A/B):dBB通道對A通道的分離度Sep(B/A):dB校準結果測量不確定度的描述：校準技術依據：校準的環(huán)境條件：聲頻功率放大器校準結果不確定度的評定實例被校準的聲頻功率放大器在控制面板上惟一有刻度或指示值的特性參數是增益控制，以下依據JJF1059以正常工作條件時的增益控制為例進行的不確定度評定。B.2數學模型聲頻功率放大器增益控制校準的誤差δ由B.1給出：式中：δ——校準聲頻功率放大器增益控制的誤差，dB;Am——增益控制實測值，dB。B.3方差及靈敏系數由(B.1)式可知，A和Au兩個分量完全獨立、互不相關，則方差為式中各靈敏系數分別為：c?=a(δ)/a(Ay)=-1B.4A類標準不確定度的評定B.4.1被用于校準試驗的功放增益控制為6dB一個步進值，共5個步進擋。將聲頻信號發(fā)生器接到被校功放的輸人端，功放置于正常工作條件，增益控制器置于0dB(最小)參考位置，用5位半數字式交流電壓表測量功放的輸出電壓，以該電壓為參考電壓設置相對電壓測量方式(指示值為0.000dB)。將功放增益控制轉到6dB擋，此時電壓表顯示的分貝值即為增益控制在6dB時的實測值。重復10次測量，將以上測量結果記B.4.2根據公式B.5計算被測增益控制的平均值