ГОСТ 17168-82 Фильтры электронные октавные и третьоктавные. Общие технические требования и методы испытаний.
ГОСТ 17168-82
(СТ СЭВ 1807-79)
Группа П94
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ФИЛЬТРЫ ЭЛЕКТРОННЫЕ ОКТАВНЫЕ И ТРЕТЬОКТАВНЫЕ
Общие технические требования и методы испытаний
Filters electrical octave and third-octave.
General technical requirements and methods of testing
ОКП 1318
Срок действия с 01.01.83
до 01.01.88*
ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 29 марта 1982 г. N 1294
ВЗАМЕН ГОСТ 17168-71, ГОСТ 17169-71
Настоящий стандарт распространяется на электронные октавные и третьоктавные пассивные и активные фильтры, предназначенные для спектрального анализа шумов при акустических и вибрационных измерениях, применяемые как самостоятельные приборы, так и встроенные в другие измерительные приборы, и устанавливает общие технические требования и методы их испытаний.
Стандарт не распространяется на узкополосные, широкополосные и корректирующие фильтры.
Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 1807-76.
Термины, применяемые в настоящем стандарте, и их пояснения приведены в справочном приложении 1.
1. ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1. Фильтры изготовляют в соответствии с требованиями настоящего стандарта и технических условий на конкретные фильтры по рабочим чертежам, утвержденным в установленном порядке.
1.2. По условиям эксплуатации фильтры должны соответствовать III, IV или V группам по ГОСТ 22261-76.
1.3. В зависимости от точности фильтры подразделяются на три класса:
1 - фильтры для точных лабораторных и натурных измерений;
2 - фильтры для натурных измерений нормальной точности;
3 - фильтры для ориентировочных измерений.
1.4. Основные параметры фильтров, нормируемые значения основных параметров, допустимые отклонения и погрешности измерения должны соответствовать указанным в табл.1.
Таблица 1
|
|
|
|
Основные параметры фильтров | Нормируемое значение основных параметров | Допустимое отклонение, % | Погрешность измерения |
1. Средняя геометрическая частота полосы пропускания фильтра (номинальная) , Гц | По табл.2 | - | - |
2. Нижняя граничная частота полосы пропускания фильтра , Гц | То же | - | - |
3. Верхняя граничная частота полосы пропускания фильтра , Гц | " | - | - |
4. Средняя геометрическая частота полосы пропускания фильтра (расчетная) , Гц | " | - | - |
5. Номинальное основное затухание (комплекта фильтров) дБ | 0 или кратное 10 | - | - |
6. Основное затухание фильтра (относительно на частоте ) , дБ | По табл.3, 4 | - | ±0,3 дБ |
7. Затухание фильтра (относительно на частоте ) , дБ | То же | - | От ±0,3 до ±0,8 дБ |
8. Эффективная ширина полосы пропускания фильтра (номинальная) | По табл.5 | - | - |
9. Эффективная ширина полосы пропускания фильтра (реальная) | То же | - | - |
10. Допустимое отклонение эффективной ширины полосы фильтра (от эффективной ширины полосы соответствующего идеального фильтра) , % | По табл.5 | ±8; ±10; ±15 | ±3% |
11. Входное полное сопротивление фильтра (модуль) , кОм | 10 | ±5; ±10 | ±3% |
12. Выходное полное сопротивление фильтра (модуль) , Ом | 300 | ±5; ±10 | ±3% |
13. Выходное полное нагрузочное сопротивление фильтра (модуль) , кОм | 10 | - | - |
14. Входное напряжение фильтра (номинальное, эффективное) , В | 1 | - | - |
15. Выходное напряжение фильтра (номинальное, эффективное) , В | 1 | - | - |
16. Максимальное входное напряжение фильтра (амплитудное) , В | 4 | ±5 | ±2% |
17. Уровень собственных шумов на выходе фильтра (эффективное, относительно ) (Лин), дБ | По табл.6 | - | ±1,0 дБ |
18. Отклонение основного затухания частотной характеристики Лин (относительно ) Лин, дБ | ±0,5 | - | ±0,3 дБ |
19. Рабочий диапазон температур комплекта фильтров, °С | От -10до +50 | - | - |
20. Погрешность основного затухания фильтра в рабочем диапазоне температур, дБ | ±0,5 | - | ±0,3 дБ |
21. Рабочий диапазон относительной влажности воздуха, % | От 65 до 90 | - | - |
22. Погрешность основного затухания фильтров в рабочем диапазоне относительной влажности, дБ | ±0,5 | - | ±0,3 дБ |
23. Выходное напряжение фильтра, вызываемое вибрацией с ускорением 10 мс (эффективное), В | - | - | ±3% |
24. Выходное напряжение фильтров, вызываемое уровнем звукового давления 100 дБ, В | - | - | ±3% |
25. Выходное напряжение фильтра, вызываемое магнитным полем 80 А/м, В | - | - | ±3% |
26. Напряжение питания комплекта фильтров, В | - | - | ±5% |
1.5. Средняя геометрическая частота полосы пропускания фильтра (номинальная), нижняя и верхняя граничные частоты полосы пропускания фильтра должны выбираться из ряда предпочтительных частот для акустических измерений по ГОСТ 12090-80.
Таблица 2
|
|
|
|
|
Средняя геометрическая частота полосы пропускания фильтра , Гц | Расчетное значение средней геометрической частоты полосы пропускания фильтра , Гц | Октавные фильтры | Третьоктавные фильтры | |
12,5 | 11 | 12,589 | - | х |
16 | 12 | 15,849 | х | х |
20 | 13 | 19,953 | - | х |
25 | 14 | 25,119 | - | х |
31,5 | 15 | 31,623 | х | х |
40 | 16 | 39,811 | - | х |
50 | 17 | 50,119 | - | х |
63 | 18 | 63,096 | х | х |
80 | 19 | 79,433 | - | х |
100 | 20 | 100,00 | - | х |
125 | 21 | 125,89 | х | х |
160 | 22 | 158,49 | - | х |
200 | 23 | 199,53 | - | х |
250 | 24 | 251,19 | х | х |
315 | 25 | 316,23 | - | х |
400 | 26 | 398,11 | - | х |
500 | 27 | 501,19 | х | х |
630 | 28 | 630,96 | - | х |
800 | 29 | 794,33 | - | х |
1000 | 30 | 1000,0 | х | х |
1250 | 31 | 1258,9 | - | х |
1600 | 32 | 1584,9 | - | х |
2000 | 33 | 1995,3 | х | х |
2500 | 34 | 2511,9 | - | х |
3150 | 35 | 3162,3 | - | х |
4000 | 36 | 3981,1 | х | х |
5000 | 37 | 5011,9 | - | х |
6300 | 38 | 6309,6 | - | х |
8000 | 39 | 7943,3 | х | х |
10000 | 40 | 10000 | - | х |
12500 | 41 | 12589 | - | х |
16000 | 42 | 15849 | х | х |
20000 | 43 | 19953 | - | х |
1.7. Номинальное основное затухание комплекта фильтров должно составлять 0 дБ либо целое положительное или отрицательное число децибел, кратное 10, одинаковое для всех фильтров комплекта. Номинальное основное затухание должно быть одним и тем же для всех фильтров, входящих в комплект.
Таблица 3
|
|
|
|
Относительная частота | Затухание, дБ, октавных фильтров, классов точности | ||
| 1-го | 2-го | 3-го |
0,125 | От +65,0 до | От +60,0 до | От +40,0 до |
0,25 | От +50,0 до | От +40,0 до | От +26,0 до |
0,5 | От +23,0 до | От +18,0 до | От +10,0 до |
0,7071 | От -0,5 до +6,0 | От -0,5 до +6,0 | От -0,5 до +6,0 |
0,8409 | От -0,5 до +1,0 | От -0,5 до +1,0 | От -1,0 до +1,0 |
1,0000 | От -0,5 до +1,0 | От -0,5 до +1,0 | От -1,5 до +1,0 |
1,1892 | От -0,5 до +1,0 | От -0,5 до +1,0 | От -1,0 до +1,0 |
1,4142 | От -0,5 до +6,0 | От -0,5 до +6,0 | От -0,5 до +6,0 |
2 | От +23,0 до | От +18,0 до | От +10,0 до |
4 | От +50,0 до | От +40,0 до | От +26,0 до |
8 | От +65,0 до | От +60,0 до | От +40,0 до |
Таблица 4
|
|
|
|
Относительная частота | Затухание, дБ, третьоктавных фильтров классов точности | ||
| 1-го | 2-го | 3-го |
0,125
| - | От +60,0 до | От +60,0 до |
0,2
| От +75,0 до | - | От +49,5 до |
0,25
| От +68,0 до | От +50,0 до | От +45,0 до |
0,5
| От +45,0 до | От +28,0 до | От +26,0 до |
0,7937
| От +14,0 до | От +13,0 до | От +10,0 до |
0,8909
| От -0,5 до +6,0 | От -0,5 до +6,0 | От -1,0 до +6,0 |
0,9439
| От -0,5 до +1,0 | От -0,5 до +1,0 | От -1,0 до +1,0 |
1,0000
| От -0,5 до +0,5 | От -0,5 до +1,0 | От -0,5 до +1,0 |
1,0595
| От -0,5 до +1,0 | От -0,5 до +1,0 | От -1,0 до +1,0 |
1,1225
| От -0,5 до +6,0 | От -0,5 до +6,0 | От -1,0 до +6,0 |
1,2599
| От +14,0 до | От +13,0 до | От +10,0 до |
2
| От +45,0 до | От +28,0 до | От +26,0 до |
4
| От +68,0 до | От +50,0 до | От +45,0 до |
5
| От +75,0 до | - | От +49,5 до |
8 | - | От +60,0 до | От +60,0 до |
Затухание октавных фильтров 1, 2, 3-го классов точности
Черт.1
Затухание третьоктавных фильтров 1, 2, 3-го классов точности
Черт.2
Таблица 5
|
|
|
|
|
Вид фильтра | Номинальное значение (ширины полосы) | Отклонение эффективной ширины полосы пропускания фильтра от номинального значения ширины полосы , %, для классов точности | ||
|
| 1-го | 2-го | 3-гo |
Октавный | 0,7071 | 8 | 10 | 15 |
Третьоктавный | 0,2316 | 8 | 10 | 15 |
Пример вычисления эффективной ширины полосы пропускания приведен в справочном приложении 3.
1.11. Входное полное сопротивление фильтра (модуль) должно быть не менее 10 кОм.
1.12. Выходное полное сопротивление фильтра (модуль) должно быть не более 300 или 600 Ом.
1.13. Выходное полное нагрузочное сопротивление фильтра (модуль) должно быть 600 Ом или более 10 кОм.
1.14. Входное и выходное полные сопротивления (модуль) не должны отклоняться от номинального значения более чем на ±5% для фильтров 1 и 2-го классов и на ±10% - для фильтров 3-го класса.
1.15. Номинальное эффективное значение входного напряжения фильтра должно составлять 1 В.
1.16. Номинальное эффективное значение выходного напряжения фильтра должно составлять 1 В.
1.17. Максимальное амплитудное значение входного напряжения фильтра должно быть не менее четырехкратного значения номинального эффективного входного или выходного напряжения.
1.18. Уровень собственных шумов на выходе фильтра относительно номинального эффективного напряжения сигнала на выходе фильтра не должен превышать значений, приведенных в табл.6.
Таблица 6
|
|
|
|
Вид фильтра | Уровень собственных шумов на выходе фильтра (Лин), дБ, для классов точности | ||
| 1-го | 2-го | 3-го |
Октавный | -70 | -65 | -45 |
Третьоктавный | -80 | -65 | -65 |
1.20. При подаче неискаженного синусоидального сигнала с номинальным значением входного напряжения на вход фильтра измеренная на выходе разность уровней между основным сигналом на выходе и любой создаваемой в фильтре гармонической составляющей должна быть больше, чем затухание фильтра на частоте этой гармонической составляющей.
1.21. Погрешность основного затухания при изменении температуры в рабочем диапазоне температур должна быть не более ±0,5 дБ. При превышении этого значения следует указать возможность коррекции этой погрешности в рабочем диапазоне температур от -10 до +50 °С.
1.22. Для фильтров необходимо указать рабочий диапазон относительной влажности воздуха, в пределах которого фильтры сохраняют свои технические характеристики.
Для фильтров, предназначенных для эксплуатации вне зданий, основное затухание не должно изменяться более чем на ±0,5 дБ при относительной влажности воздуха от 65 до 90% и при температуре до плюс 40 °С или соответствующем парциальном давлении водяного пара в воздухе до 4 кПа в зависимости от того, какое требование является менее жестким.
1.24. Для фильтров необходимо указать максимальное эффективное напряжение в диапазоне частот от 31,5 до 8000 Гц, вызываемое синусоидальным звуковым давлением с уровнем 100 дБ, при отсутствии звукоизолирующих средств.
1.25. Для фильтров следует указать максимальное эффективное выходное напряжение, вызываемое переменным магнитным полем напряженностью 80 А/м, частотой 50 или 60 Гц, в направлении максимальной чувствительности к магнитному полю.
1.26. Для фильтров, имеющих питание от внутренней батареи, должен быть предусмотрен контроль напряжения питания при номинальном значении потребляемого тока.
1.27. На фильтре должны быть нанесены следующие данные:
вид фильтров;
класс точности фильтров;
наименование предприятия-изготовителя;
обозначение фильтров;
заводской номер;
обозначение входных и выходных зажимов фильтров и органов управления фильтров.
1.28. Хранение и транспортирование фильтров - по ГОСТ 22261-76.
1.29. Фильтры должны сопровождаться паспортом. Содержание паспорта на фильтры приведено в справочном приложении 4.
2. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
2.1. Испытание фильтров на соответствие требованиям настоящего стандарта должно проводиться при нормальных внешних условиях по ГОСТ 22261-76.
2.2. Подключение фильтра при испытаниях к источнику напряжения и к вольтметру должно проводиться непосредственно при соблюдении условий пп.1.11; 1.12; 1.13 или через дополнительные сопротивления, выполненные в виде активных резисторов.
2.3. Среднюю геометрическую и граничные частоты фильтра (п.1.5) следует проверять путем сравнения паспортных данных с приведенными в табл.2.
2.4. Основное номинальное затухание комплекта фильтров проверяют путем сравнения паспортных данных с требованиями п.1.7.
1 - генератор; 2; 6 - вольтметры эффективного значения;
Черт.3
Измерение затухания фильтра проводят также методом сравнения с образцовым магазином затухания и путем записи затухания на самописце уровня.
Результаты измерений затухания фильтра не должны превышать значений, приведенных в табл.3 и 4.
Эффективную ширину полосы пропускания определяют также методом сравнения на белом шуме испытываемого фильтра с образцовым фильтром, эффективная ширина полосы которого известна с погрешностью не более ±3%.
Черт.4
Вычисление следует проводить по формуле
Выходное сопротивление генератора не должно превышать 0,1 кОм.
Черт.5
Вычисление следует проводить по формуле
Отклонения измеренного затухания не должны превышать требований п.1.19.
2.12. Измерения по п.1.20 должны проводиться по схеме черт.3, где вольтметр 6 заменен узкополосным анализатором.
При этом погрешность измерения затухания не должна превышать ±0,5 дБ.
Требования п.1.20 должны выполняться при любом входном напряжении, вплоть до максимально допустимого напряжения, определенного в п.1.17, когда на выходе фильтра измеряется суммарное напряжение (включающее составляющие, появляющиеся в результате искажений).
2.14. Погрешность основного затухания фильтра в рабочем диапазоне относительной влажности должна определяться при помещении фильтра в камеру влажности и измерении аналогично п.2.13. Погрешность основного затухания не должна превышать требований п.1.22.
2.16. Выходное напряжение, вызываемое уровнем звукового давления 100 дБ, должно определяться при помещении фильтра в свободное звуковое поле на непрерывных частотах в диапазоне 50-8000 Гц. Должно определяться максимальное эффективное значение напряжения при различных ориентациях фильтра относительно звукового поля.
Измерения проводят также в отраженном звуковом поле на третьоктавных полосах шума, что должно быть отмечено в протоколе измерений.
2.17. Выходное напряжение, вызываемое переменным магнитным полем, должно определяться при помещении фильтра в переменное магнитное поле при различных ориентациях фильтра. Напряженность магнитного поля должна быть измерена с помощью образцовой измерительной катушки при отсутствии фильтра в магнитном поле.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное
ТЕРМИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В НАСТОЯЩЕМ СТАНДАРТЕ, И ИХ ПОЯСНЕНИЯ
|
|
Термин | Пояснение |
Фильтр электронный (фильтр) | Электрическая цепь, служащая для пропускания или заграждения электрической энергии в определенном диапазоне частот, состоящая из активных и (или) пассивных элементов |
Фильтры электронные (фильтры, комплект фильтров) | Несколько электронных фильтров, объединенных в отдельный измерительный прибор или блок, входящий в состав измерительного прибора |
Полоса пропускания фильтра (ширина полосы пропускания) | Интервал частот, установленный стандартом и равный октаве или доли октавы, в пределах которого фильтр пропускает энергию |
Эффективная ширина полосы пропускания фильтра | Ширина полосы пропускания идеального фильтра, который пропускает такую же мощность, как данный фильтр |
Относительная частота полосы пропускания фильтра | Отношение данной частоты к средней геометрической частоте полосы пропускания фильтра |
Средняя геометрическая частота полосы пропускания фильтра | Среднее геометрическое значение граничных частот полосы пропускания фильтра |
Относительная ширина полосы пропускания фильтра | Отношение разности верхней и нижней частот фильтра к средней геометрической частоте полосы пропускания фильтра |
Основное номинальное затухание комплекта фильтров | Затухание комплекта фильтров, установленное стандартом, одинаковое для всех фильтров комплекта |
Основное затухание фильтра | Затухание фильтра на средней геометрической частоте относительно основного номинального затухания комплекта фильтров |
Затухание фильтра | Затухание фильтра на данной частоте относительно основного номинального затухания комплекта фильтров |
Частотный диапазон комплекта фильтров | Диапазон частот между средними геометрическими частотами крайних фильтров комплекта |
Октава, третьоктавы |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное
РАСЧЕТ ЗАТУХАНИЯ ФИЛЬТРА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЧАСТОТЫ
Фильтры 1-го класса можно реализовать четырехполюсником третьего порядка со следующей функцией преобразования
Для фильтров 2-го класса пригоден четырехполюсник третьего порядка с такой же функцией преобразования, как и для 1-го класса. Однако для фильтров 2-го класса допуски в полосе пропускания расширены и требования на допустимые значения напряжения помех уменьшены.
Фильтры 3-го класса можно реализовать четырехполюсником второго порядка со следующей функцией преобразования
Затухание на верхней и нижней граничных частотах равно 3 дБ. Однако эффективная ширина полосы выше, чем номинальное значение, указанное в табл.5 настоящего стандарта. Процентное отклонение эффективной ширины полосы по сравнению с номинальным значением без учета других погрешностей составляет:
+11% - для экспоненциальных фильтров второго порядка;
+5% - для экспоненциальных фильтров третьего порядка.
Процентное отклонение эффективной ширины полосы по сравнению с номинальным значением согласно табл.5 составляет менее 1% без учета других погрешностей.
Затухание на верхней и нижней граничных частотах превышает 3 дБ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное
ПРИМЕР ВЫЧИСЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ШИРИНЫ
ПОЛОСЫ ПРОПУСКАНИЯ ФИЛЬТРА
На черт.1 построена частотная характеристика затухания октавного фильтра в относительных единицах.
Черт.1
Черт.2
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Справочное
ПАСПОРТ НА ФИЛЬТРЫ
Фильтры должны сопровождаться паспортом, в котором должны быть указаны:
диапазон средних геометрических частот;
обозначения имеющихся в приборе корректирующих фильтров;
номинальное основное затухание;
номинальные и максимальные входные и выходные напряжения;
входное и выходное полные сопротивления;
наименьшее допускаемое нагрузочное полное сопротивление;
автоматические режимы работы, если они предусмотрены;
рабочий диапазон температур и значения поправок, если это необходимо;
рабочий диапазон относительной влажности;
влияние переменного магнитного поля на основное затухание;
влияние вибраций на основное затухание;
влияние звукового давления на основное затухание;
эффективная ширина полосы.