ГОСТ Р 8.714-2010 Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Фильтры полосовые октавные и на доли октавы. Технические требования и методы испытаний.
ГОСТ Р 8.714-2010
(МЭК 61260:1995)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственная система обеспечения единства измерений
ФИЛЬТРЫ ПОЛОСОВЫЕ ОКТАВНЫЕ И НА ДОЛИ ОКТАВЫ
Технические требования и методы испытаний
State system for ensuring the uniformity of measurements. Octave-band and fractional-octave-band filters. Technical requirements and test methods
ОКС 17.220.20
Дата введения 2012-07-01
Предисловие
1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений" (ФГУП "ВНИИФТРИ") Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 206 "Эталоны и поверочные схемы"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 ноября 2010 г. N 771-ст
4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту МЭК 61260:1995* "Электроакустика. Фильтры полосовые октавные и на доли октавы" (IEC 61260:1995 "Electroacoustics - Octave-band and fractional-octave-band filters", MOD с дополнением Amendment 1:2001-09) путем внесения технических отклонений, объяснение которых представлено во введении к настоящему стандарту.
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).
Сведения о соответствии ссылочных национальных и межгосударственных стандартов международным стандартам, использованных в качестве ссылочных в примененном международном стандарте, приведены в дополнительном приложении ДА
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Декабрь 2019 г.
Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации"**. Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
Введение
Настоящий стандарт имеет следующие отличия от примененного в нем международного стандарта МЭК 61260:1995 с учетом дополнений и изменений, изложенных в Дополнении 1:2001 к МЭК 61260:1995:
- в соответствии с требованиями ГОСТ Р 1.5-2004 и в связи с непринятием разработанного Международной организацией законодательной метрологии (МОЗМ) документа "Международный словарь по основным и общим терминам в метрологии" в качестве национального стандарта Российской Федерации этот документ перенесен из раздела нормативных ссылок в структурный элемент "Библиография". Международный стандарт МЭК 60050(801):1994 также перенесен из раздела нормативных ссылок в структурный элемент "Библиография". Международные стандарты ИСО 266:1975, МЭК 61672-1:2002, МЭК 61000-4-2:1995, МЭК 61000-4-3:1998, МЭК 61000-6-1:1997, МЭК 61000-6-2:2005, МЭК 61000-6-3:2006, СИСПР 16-1-1:2006, СИСПР 22:1997 заменены соответственно на модифицированные по отношению к ним ГОСТ 12090-80, ГОСТ Р 53188.1-2008, ГОСТ Р 51317.4.2-99, ГОСТ Р 51317.4.3-99, ГОСТ Р 51317.6.1-99, ГОСТ Р 51317.6.2-2007, ГОСТ Р 51317.6.3-2009, ГОСТ Р 51318.16.1.1-2007, ГОСТ Р 51318.22-2006;
- добавлен пункт 1.5, ограничивающий область распространения стандарта;
- в соответствии с требованиями ГОСТ Р 1.5-2004 обозначения величин приведены за наименованием термина в терминологической статье;
- ограничено применение октавного отношения частот с двоичным основанием для учета особенностей национальной экономики Российской Федерации;
- изменено определение термина 3.12 в связи с отсутствием аналога понятия в русском языке;
- из текста стандарта исключено примечание к пункту 3.12, не согласующееся с изменениями в определении термина 3.12;
- из текста стандарта (пункт 8.1.2) исключено положение, относящееся к приборам, выпущенным в обращение до введения в действие настоящего стандарта;
- из текста стандарта исключен пункт 8.1.3 как имеющий поясняющий характер;
- дополнения к международному стандарту МЭК 61260:1995 выделены двойной вертикальной линией, расположенной слева от текста;
- в рамку из одиночных линий заключено положение другого национального стандарта в соответствии с ГОСТ Р 1.5-2004;
- кроме того, изменены отдельные слова и добавлены фразы, более точно раскрывающие смысл некоторых положений настоящего стандарта. Указанные изменения выделены в тексте курсивом*.
1 Область применения
1.1 Настоящий стандарт распространяется на аналоговые, дискретные и цифровые полосовые фильтры, которые входят в состав комплекта фильтров или анализатора спектра [далее - (полосовые) фильтры], и устанавливает технические требования к полосовым фильтрам и методы их испытаний. Для всех фильтров с заданной полосой пропускания ширина полосы пропускания постоянна в процентном отношении к центральной частоте этой полосы (фильтры с постоянной относительной полосой пропускания). Комплект фильтров (прибор), удовлетворяющий требованиям настоящего стандарта, может содержать любое число полосовых фильтров, перекрывающих заданный частотный диапазон.
1.2 Технические требования настоящего стандарта распространяются на полосовые фильтры трех классов, обозначаемых как класс 0, класс 1 и класс 2. С увеличением номера класса предельные отклонения возрастают.
1.3 Полосовые фильтры, удовлетворяющие техническим требованиям настоящего стандарта, могут быть частью различных измерительных систем или неотъемлемой частью некоторого прибора и должны работать в режиме реального времени. Технические требования распространяются на любой выбранный изготовителем метод реализации фильтров.
1.4 Приборы, удовлетворяющие требованиям настоящего стандарта, способны выдавать отфильтрованную в частотных полосах спектральную информацию о самых разнообразных сигналах, например меняющихся во времени, пульсирующих и стационарных, широкополосных и тональных, большой и малой длительности. При измерениях нестационарных сигналов различные реализации фильтров, удовлетворяющих требованиям настоящего стандарта, могут давать различные результаты.
1.5 Стандарт не распространяется на корректирующие фильтры.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
|
|
| ГОСТ Р 51317.4.2 (МЭК 61000-4-2:2008) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электростатическим разрядам. Требования и методы испытаний  ________________  Действует ГОСТ 30804.4.2-2013.
ГОСТ Р 51317.4.3 (МЭК 61000-4-3:2006) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к радиочастотному электромагнитному полю. Требования и методы испытаний  ________________  Действует ГОСТ 30804.4.3-2013. ГОСТ Р 51317.6.1 (МЭК 61000-6-1:2005) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электромагнитным помехам технических средств, применяемых в жилых, коммерческих и производственных зонах с малым энергопотреблением. Требования и методы испытаний  ________________  Действует ГОСТ 30804.6.1-2013. ГОСТ Р 51317.6.2 (МЭК 61000-6-2:2005) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электромагнитным помехам технических средств, применяемых в промышленных зонах. Требования и методы испытаний ________________ Действует ГОСТ 30804.6.2-2013. ГОСТ Р 51317.6.3 (МЭК 61000-6-3:2006) Совместимость технических средств электромагнитная. Электромагнитные помехи от технических средств, применяемых в жилых, коммерческих зонах и производственных зонах с малым энергопотреблением. Нормы и методы испытаний ________________ Действует ГОСТ 30804.6.3-2013. ГОСТ Р 51318.16.1.1 (СИСПР 16-1-1:2006) Совместимость технических средств электромагнитная. Требования к аппаратуре для измерения параметров индустриальных радиопомех и помехоустойчивости и методы измерений. Часть 1-1. Аппаратура для измерения параметров индустриальных радиопомех и помехоустойчивости. Приборы для измерения индустриальных радиопомех ________________ Действует ГОСТ 30805.16.1.1-2013.
ГОСТ Р 51318.22 (СИСПР 22:2006) Совместимость технических средств электромагнитная. Оборудование информационных технологий. Радиопомехи индустриальные. Нормы и методы измерений  ________________ |
ГОСТ Р 53188.1 (МЭК 61672-1:2013) Шумомеры. Часть 1. Технические требования
ГОСТ 12090-80 Частоты для акустических измерений. Предпочтительные ряды
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты", за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 51317.4.2, ГОСТ Р 51317.4.3, ГОСТ Р 51317.6.1, ГОСТ Р 51317.6.2, ГОСТ Р 51317.6.3, а также следующие термины с соответствующими определениями:
Примечание - Определения дополнительных терминов, использованных в стандарте, даны в международных документах [1] и [2].
3.1 полосовой фильтр (bandpass filter): Фильтр с единственной полосой пропускания (или полосой пропускания с малым относительным затуханием), которая простирается от нижней граничной частоты, большей нуля, до конечной верхней граничной частоты.
Примечания
1 Настоящий стандарт допускает два варианта определения точного октавного отношения частот: с десятичным или двоичным основанием.
2 Для системы с десятичным основанием
3 Для системы с двоичным основанием
4 Для измерений следует использовать систему с десятичным основанием.
3.3 показатель ширины полосы; 1/b (bandwidth designator): Величина, обратная положительному целому числу, большему 1, используемая для обозначения доли октавной полосы.
Примечание - Для обозначения октавной полосы используется число b=1.
Примечания
1 Если знаменатель показателя ширины полосы - нечетное число, то точную центральную частоту полосы пропускания любого фильтра в наборе вычисляют по формуле
2 Если знаменатель показателя ширины полосы - четное число, то точную центральную частоту полосы пропускания любого фильтра в наборе вычисляют по формуле
3 При определении точной центральной частоты полосы пропускания фильтра по формуле (3) или (4) выходы нескольких фильтров с узкой полосой, составляющей малую долю октавы, допускается объединять для получения уровня в полосе более широкополосного фильтра, который имеет некоторую точную центральную частоту и граничные частоты.
4 В системе с десятичным основанием точные центральные частоты, лежащие в диапазоне частот 10:1, отличаются от точных центральных частот любого другого диапазона частот 10:1 только положением десятичной запятой. В системе с двоичным основанием точные центральные частоты уникальны и не повторяются.
5 Например, для третьоктавных фильтров точная центральная частота полосы пропускания с номинальной центральной частотой 5000 Гц равна 5011,872 Гц с точностью до третьего знака в системе с десятичным основанием и 5039,684 Гц в системе с двоичным основанием, причем различие составляет приблизительно 0,6%. При номинальной центральной частоте полосы пропускания 50000 Гц точная центральная частота равна 50118,723 Гц в системе с десятичным основанием и 50796,834 Гц в системе с двоичным основанием, и различие составляет приблизительно 1,4%.
6 Если знаменатель показателя ширины полосы - нечетное число, один из фильтров в наборе фильтров может иметь центральную частоту 1000 Гц. Если знаменатель ширины полосы - четное число, граничная частота одной пары соседних фильтров в наборе может равняться 1000 Гц, и поэтому ни один из фильтров не будет иметь центральную частоту равной 1000 Гц.
7 Точные центральные частоты полос пропускания в диапазоне звуковых частот для октавных и третьоктавных фильтров приведены в таблице А.1 (приложение А).
3.6 номинальные центральные частоты (полос пропускания) (nominal midband frequencies), Гц: Округленные точные центральные частоты полос пропускания, используемые для обозначения полосовых фильтров.
3.10 октавный фильтр (octave-band filter): Полосовой фильтр, у которого номинальное отношение верхней граничной частоты полосы к нижней граничной частоте полосы равно двум.
Примечание - Отношение граничных частот полосы пропускания выражают как
Примечание - Аналитическое выражение для относительной эффективной ширины полосы приведено в 4.5.2.
Примечание - Относительную опорную ширину полосы вычисляют по формуле
3.18 опорный диапазон уровней (reference level range), дБ: Один из имеющихся диапазонов уровней, указанный изготовителем для испытания электрических характеристик.
3.19 опорный уровень входного сигнала (reference input signal level), дБ: Уровень входного сигнала, указанный изготовителем в опорном диапазоне уровней.
3.20 разность уровней (level difference), дБ: Для полосового фильтра в любом диапазоне уровней - это разность между уровнем выходного сигнала и уровнем входного сигнала плюс, если применимо, номинальное затухание, указанное на переключателе диапазонов.
3.21 опорная разность уровней (reference level difference), дБ: В опорном диапазоне уровней сигнала - это разность уровней для входного сигнала с соответствующим опорным уровнем входного сигнала и точной центральной частотой полосы пропускания.
3.22 погрешность линейности уровня (level linearity error), дБ: В любом диапазоне уровней сигнала - это разность уровней на точной центральной частоте полосы пропускания минус опорная разность уровней.
3.23 линейный рабочий диапазон (linear operating range), дБ: Для указанной ширины полосы фильтра и указанного диапазона уровней - это интервал уровней установившегося синусоидального сигнала, в котором погрешности линейности уровня находятся в указанных предельных отклонениях.
3.24 переключатель диапазонов (level range control): Устройство, предназначенное для настройки чувствительности прибора при изменениях уровней входного сигнала, обеспечивающее работу прибора в линейном рабочем диапазоне.
3.25 измерительный диапазон (measurement range), дБ: Для любой номинальной центральной частоты полосы - это верхняя граница уровней входного сигнала в линейном рабочем диапазоне в наименее чувствительном диапазоне уровней минус нижняя граница уровней входного сигнала в линейном рабочем диапазоне в наиболее чувствительном диапазоне уровней.
3.26 аналоговый фильтр (analogue filter): Фильтр, который непрерывно работает с входным сигналом для получения фильтрованного выходного сигнала.
3.27 дискретный фильтр (sampled-data filter): Фильтр, в котором происходит процесс обработки дискретных выборок входного сигнала для получения фильтрованного выходного сигнала.
3.28 цифровой фильтр (digital filter): Подмножество дискретных фильтров, которое использует оцифрованные выборки входных данных.
3.29 режим реального времени (real-time operation): Режим работы или способность системы, содержащей дискретные фильтры, выдавать уровни фильтрованного в полосе частот выходного сигнала, причем в среднем вычисления, проводимые над каждым дискретным отсчетом, осуществляются за интервал времени, меньший или равный интервалу дискретизации, так что все входные данные обрабатываются за интервал дискретизации и все отсчеты входного сигнала вносят одинаковый вклад в уровни результирующего фильтрованного выходного сигнала.
3.30 побочные частотные компоненты (aliased frequency components): Ложные частотные компоненты в выходном сигнале дискретного полосового фильтра, которые появляются, когда переменный во времени, но непрерывный входной сигнал подвергается дискретизации с частотой, слишком малой по сравнению с наиболее высокочастотной составляющей входного сигнала.
3.31 антиалайзинговый фильтр (anti-alias filter): Фильтр низких частот, уменьшающий вклад побочных частотных компонентов в выходном сигнале до пренебрежимо малых уровней.
|
|
| 3.32 опорная ориентация [reference orientation (of a bandpass filter)]: Положение прибора, содержащего полосовые фильтры, по отношению к главному направлению излучателя или приемника радиочастотного поля.
3.33 полосовой фильтр группы  (group  bandpass filter): Смонтированный в общем корпусе прибор, имеющий полосовые фильтры в соответствии с настоящим стандартом, в нормальном режиме работы питаемый от встроенных батарей и не требующий подключений к другим приборам. 3.34 полосовой фильтр группы  (group  bandpass filter): Смонтированный в общем корпусе прибор, имеющий полосовые фильтры в соответствии с настоящим стандартом, в нормальном режиме работы питаемый от электросети и не требующий подключений к другим приборам. 3.35 полосовой фильтр группы  (group  bandpass filter): Прибор, имеющий полосовые фильтры в соответствии с настоящим стандартом, для нормального режима работы требующий двух или более соединенных определенным образом модулей, представляющих собой неотъемлемые части прибора и работающих от внутренних батарей или от электросети. |
4 Технические требования
4.1 Общие положения
Электрические характеристики, определенные в настоящем стандарте для октавных фильтров и фильтров на доли октавы, применимы при нормальных внешних условиях по 4.13.
Допускается использование любой реализации фильтра с октавным отношением как с десятичным, так и с двоичным основанием при условии, что полученный прибор удовлетворяет всем требованиям настоящего стандарта.
4.2 Номинальные центральные частоты
Октавные фильтры и фильтры на доли октавы следует идентифицировать или маркировать номинальными центральными частотами полос, которые представляют собой округленные определенным образом значения точных центральных частот полос. В приложении А указаны точные и номинальные центральные частоты полос для октавных и третьоктавных фильтров. Описана процедура определения номинальных центральных частот полос для фильтров на долю октавы с показателем ширины полосы от 1/4 до 1/24.
4.3 Основное затухание
Изготовитель должен указать основное затухание в полосе пропускания. Основное затухание должно быть одинаковым для всех фильтров, входящих в комплект фильтров.
4.4 Относительное затухание
для тех же пределов относительного затухания.
Примечание - В приложении В приведен пример вычисления относительной частоты для контрольных точек минимального и максимального пределов относительного затухания для третьоктавных фильтров.
Таблица 1 - Пределы относительного затухания для октавных фильтров
|
|
|
|
Относительная частота | Минимальный; максимальный предел относительного затухания, дБ | ||
| Класс фильтра | ||
| 0 | 1 | 2 |
 | -0,15; +0,15 | -0,3; +0,3 | -0,5; +0,5 |
 | -0,15; +0,2 | -0,3; +0,4 | -0,5; +0,6 |
 | -0,15; +0,4 | -0,3; +0,6 | -0,5; +0,8 |
 | -0,15; +1,1 | -0,3;+1,3 | -0,5; +1,6 |
 | -0,15; +4,5 | -0,3; +5,0 | -0,5; +5,5 |
 |
|
|
|
 * | +2,3; +4,5 | +2,0; +5,0 | +1,6; +5,5 |
 | +18,0; +  | +17,5; + | +16,5; + |
 | +42,5; + | +42; + | +41; + |
 | +62; + | +61; + | +55; + |
 | +75; + | +70; + | +60; + |
 | +75; + | +70; + | +60; + |
* На частотах менее нижней граничной частоты полосы и более верхней граничной частоты полосы максимальный предел относительного затухания равен + , см. рисунок 1. | |||
4.4.4 На рисунке 1 показаны минимальный и максимальный пределы относительного затухания для октавного фильтра. Рисунок показывает, что минимальный и максимальный пределы относительного затухания имеют разрывы на граничных частотах полосы и что пределы относительного затухания изменяются линейно между контрольными точками относительной частоты, значения которых приведены в таблице 1.
|
 |
Рисунок 1 - Минимальный и максимальный пределы относительного затухания для октавного фильтра класса 1
4.5 Эффективный отклик фильтра
На практике интеграл в формуле (14) вычисляют численными методами, см. 5.4.
4.5.3 Для каждого полосового фильтра, входящего в состав прибора, эффективный отклик фильтра не должен превышать ±0,15; ±0,3 и ±0,5 дБ для приборов классов 0, 1 и 2 соответственно.
4.6 Линейный рабочий диапазон
4.6.1 Для фильтров с любой шириной полосы и для линейной частотной характеристики, если таковая имеется, и для каждого диапазона уровней погрешность линейности уровня в линейном рабочем диапазоне не должна превышать ±0,3; ±0,4 и ±0,5 дБ в линейных рабочих диапазонах 60, 50 и 40 дБ для фильтров классов 0, 1 и 2 соответственно.
4.6.2 Диапазоны уровней, если их больше одного, должны перекрываться так, чтобы линейные рабочие диапазоны перекрывались не менее чем на 40 дБ для фильтров классов 0 и 1 и не менее чем на 30 дБ - для фильтров класса 2.
4.6.3 У фильтров, имеющих более одного диапазона уровней, допускается уменьшать линейный рабочий диапазон в наиболее чувствительном диапазоне уровней, если этот диапазон не является опорным.
4.6.4 Для фильтров, у которых дисплей представляет собой неотъемлемую часть, или в случае, если выходной уровень фильтра передается на внешний дисплей или другое устройство и диапазон дисплея превышает линейный рабочий диапазон, изготовитель должен указать допустимые значения нелинейности вне линейного рабочего диапазона.
4.7 Работа в режиме реального времени
Изготовитель должен установить показатели ширины полосы и соответствующие частотные диапазоны, в которых уровень выходного сигнала при подаче входного сигнала постоянной амплитуды с частотой, логарифм которой изменяется с постоянной скоростью, находится в пределах ±0,3 дБ от теоретического значения уровня выходного сигнала для приборов классов 0 и 1 и в пределах ±0,5 дБ - для приборов класса 2. Формула для вычисления теоретического значения уровня выходного сигнала при подаче входного синусоидального сигнала постоянной амплитуды с развертывающейся частотой приведена в 5.6.
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.
