ГОСТ 16123-88
Группа Э39
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
МИКРОФОНЫ
Методы измерений электроакустических параметров
Microphones. Methods of measuring electroacoustic parameters
ОКП 65 7352
Срок действия с 01.01.90
до 01.01.95*
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ
1. ИСПОЛНИТЕЛЬ
Н.Г.Паврос
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 29.09.88 N 3380
3. Срок проверки - 1993 г.; периодичность проверки - 3 года
4. Стандарт полностью соответствует международному стандарту МЭК 268-4
5. ВЗАМЕН ГОСТ 16123-84
6. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Обозначение НТД, на который дана ссылка | Номер пункта, приложения |
Приложение 4 | |
Приложение 4 | |
2.1.5 | |
ГОСТ 7826-82 | 4.1; 4.2 |
2.1.2 | |
1.8 | |
1.7 |
Настоящий стандарт распространяется на микрофоны, используемые в звуковых системах бытового и профессионального назначения, и устанавливает методы измерения электроакустических параметров и характеристик для всех видов испытаний.
В стандартах и технических условиях на микрофон конкретного типа (далее - НТД) допускается устанавливать методы, отличные от приведенных в настоящем стандарте, если они обеспечивают эквивалентные результаты измерения электроакустических параметров и характеристик микрофонов.
Стандарт не распространяется на микрофоны: измерительные, цифровые, угольные, встроенные и предназначенные для телефонных аппаратов и гарнитуры.
Пояснения терминов, применяемых в настоящем стандарте, приведены в приложении 1.
1. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
1.1. Диапазон частот измерительной аппаратуры должен быть не уже диапазона частот, в котором проводят измерения характеристик микрофонов.
При измерении коэффициента гармонических искажений микрофона, коэффициент гармоник средства измерения не должен быть более одной трети ожидаемого для микрофона значения.
1.2. Установка для автоматической записи частотной характеристики (УАЗЧХ) должна включать:
1) низкочастотный генератор сигналов или низкочастотный генератор шумовых сигналов и усилитель мощности (УМ) (при необходимости);
2) регистрирующую часть, которая состоит из аналогового самописца уровня (логарифматор и собственно самописец) или аналого-цифрового преобразователя и устройства записи в цифровой форме.
Допускается в УАЗЧХ реализовать синхронизацию регистрирующей части со следящим анализатором спектра или переключаемым третьоктавным фильтром.
Динамический диапазон - 25 дБ (допускается 30 и 50 дБ).
Соотношение скорости прохождения частотного диапазона и постоянной времени самописца уровня должно быть таким, чтобы уровень, полученный при непрерывной записи, не отличался от уровня, полученного в статическом режиме, более чем на ±0,5 дБ.
Регистрирующее устройство должно обеспечивать регистрацию уровня сигнала с погрешностью не более ±0,5 дБ.
1.2.1. Низкочастотный генератор сигналов (ГСН)
Коэффициент гармоник - не более 1,5%.
Для автоматического метода измерения частотной характеристики должна быть предусмотрена возможность подключения устройства регулирования выходного напряжения.
1.2.2. Низкочастотный генератор шумовых сигналов (ГШН)
ГШН должен обеспечивать сигнал, спектральная плотность мощности которого соответствует розовому шуму с допустимым отклонением не более ±1,5 дБ.
1.2.3. Усилитель мощности для электроакустических измерений (УМ)
Неравномерность амплитудно-частотной характеристики - не более 0,5 дБ.
Модуль полного выходного сопротивления - не более 0,1 значения номинального электрического сопротивления излучателя.
Коэффициент гармоник при напряжении, необходимом для измерений, - не более 2%.
1.3. Измерительный (микрофонный) усилитель (УИМ)
Неравномерность амплитудно-частотной характеристики - не более 0,5 дБ.
Предел основной погрешности установки коэффициента усиления должен быть не более ±0,3 дБ.
Коэффициент гармоник при номинальной нагрузке - не более 0,5%.
Модуль полного входного сопротивления усилителя должен обеспечивать требуемые условия измерения микрофона:
в режиме холостого хода - более чем в 20 раз превышать модуль полного электрического сопротивления микрофона;
в режиме согласования нагрузки - соотношение номинального входного электрического сопротивления усилителя и номинального электрического сопротивления микрофона должно быть не менее чем 5:1.
При проведении измерений микрофонов, имеющих симметричный выход, в усилителе должен быть предусмотрен симметричный вход.
При измерении собственного шума микрофона напряжение собственного шума и фона по кривой А, приведенное ко входу усилителя, не должно быть более 0,5 значения выходного напряжения.
1.4. Вольтметр переменного тока для измерения синусоидальных и шумовых сигналов
Предел основной погрешности измерения должен быть не более:
для синусоидального сигнала - ±2,5%;
для шумового сигнала - ±4,0%.
Модуль полного входного сопротивления должен превышать модуль полного электрического сопротивления измеряемого источника сигнала не менее чем в 20 раз.
Диапазон измеряемых напряжений - не менее требуемого.
1.5. Анализатор спектра
Предел основной погрешности измерения уровней спектральных составляющих должен быть не более ±8%.
Динамический диапазон - не менее 60 дБ.
Полоса пропускания - от 10 до 100 Гц.
Модуль полного входного сопротивления должен превышать модуль полного электрического сопротивления источника сигнала не менее чем в 20 раз.
1.6. Селективный вольтметр
Предел допускаемой основной погрешности измерения напряжения - должен быть не более ±15% конечного значения установленного поддиапазона.
Модуль полного входного сопротивления должен превышать модуль полного электрического сопротивления источника сигнала не менее чем в 20 раз.
1.7. Фильтр (частотная характеристика А) по ГОСТ 17187.
1.8. Электронный октавный или третьоктавный фильтр по ГОСТ 17168 не ниже 2-го класса точности.
1.9. Сопровождающий избирательный фильтр
Ширина полосы пропускания должна обеспечивать необходимое для проведения измерений соотношение сигнал/помеха по п.2.1.4.
Ширина полосы пропускания относительно основной частоты входного сигнала - не более 30%.
1.10. Электронно-счетный частотомер
Предел основной погрешности измерения частоты должен быть не более 0,05%.
Напряжение входного сигнала - не менее 0,1 В.
1.11. Установка для стабилизации звукового давления (УСЗД) должна включать:
1) устройство автоматического регулирования управляющего-сигнала (АРУ);
2) излучатель;
3) микрофон, используемый в качестве управляющего при стабилизации звукового давления.
Звуковое давление в точке расположения управляющего микрофона следует поддерживать постоянным с допустимым отклонением не более ±1,0 дБ во всем частотном диапазоне.
1.11.1. Устройство автоматического регулирования управляющего сигнала (АРУ)
Устройство должно обеспечивать возможность поддержания постоянного сигнала в регулируемом контуре с допустимым отклонением не более ±0,5 дБ.
Скорость автоматического регулирования выбирают такой, чтобы результат измерения сигнала не отличался от значений, получаемых при регулировке в статическом режиме, более чем на ±0,5 дБ.
1.11.2. Излучатель для создания звукового давления при измерении характеристик микрофонов в свободном поле
Звуковое давление, создаваемое излучателем, должно обеспечивать в рабочей области поля требования, предусмотренные для нормальных условий (пп.2.2, 2.2.2) и акустических условий измерения микрофонов (п.2.3.1).
Коэффициент гармонических искажений при требуемом звуковом давлении, измеренный измерительным микрофоном в рабочей точке поля с подключенным к выходным зажимам микрофона узкополосным фильтром, - не более 5%.
Крутизна частотной характеристики - не более 50 дБ/октаву.
1.11.3. Микрофон, используемый в качестве управляющего при стабилизации звукового давления
Неравномерность частотной характеристики чувствительности - не более 1 дБ.
1.12. Измерительный микрофон - приемник давления
Погрешность градуировки:
по свободному полю - не более ±0,5 дБ;
по давлению - не более ±0,5 дБ.
Неравномерность частотной характеристики чувствительности микрофона, используемого для сравнения, - не более 3 дБ.
1.13. Микрофон, идентичный испытуемому, используемый в качестве измерительного
Погрешность градуировки по свободному полю при угле падения звуковой волны 0° - не более ±1,0 дБ.
Нестабильность в течение 6 мес - не более ±0,5 дБ.
1.14. Установка для автоматической записи диаграмм направленности должна включать поворотное устройство и регистрирующую часть (самописец уровня) и обеспечивать возможность вращения испытуемого микрофона вокруг рабочего центра от 0 до 360° и иметь следующие параметры:
погрешность отсчета угла - не более ±3°;
погрешность регистрации уровня при синусоидальном и шумовом сигнале - не более ±0,5 дБ.
Соотношение скорости вращения поворотного устройства и постоянной времени самописца должно быть таким, чтобы уровень, полученный при непрерывной записи, отличался от уровня, полученного в статическом режиме, не более чем на ±0,5 дБ.
1.15. Излучатель для создания звукового давления при испытании микрофонов на климатические воздействия
Излучатель должен обеспечивать звуковое давление, требуемое для измерений характеристик микрофонов в диапазонах рабочих температур и относительной влажности, задаваемых в НТД на микрофон.
1.16. Излучатель для создания звукового давления в диффузном поле
Коэффициент шумовых искажений - не более 5%.
Примечание. Перекрытие всего измеряемого диапазона частот возможно набором нескольких излучателей, каждый из которых соответствует требованиям одного из пп.1.11.2, 1.15, 1.16.
1.17. Излучатель "искусственный рот"
Звуковое давление, создаваемое излучателем в рабочей области поля, должно обеспечивать требования, предусмотренные для нормальных условий измерения микрофонов ближнего действия (пп.2.2, 2.2.2) и для акустических условий (п.2.3.1.3).
Коэффициент гармонических искажений при требуемом для измерений звуковом давлении - не более 5%.
1.18. Устройство для создания свободного звукового поля "звукомерная заглушенная камера"
Линейные размеры камеры, конструкция излучателя и звукопоглощающей облицовки должны обеспечивать возможность формирования области свободного звукового поля в соответствии с требованиями п.2.3.1.
Звуковые давления, создаваемые излучателем в рабочей области поля, не должны отличаться от значений, получаемых в идеальных условиях, более чем на ±1,0 дБ.
Минимальный объем камеры должен обеспечивать расположение испытуемого микрофона на расстоянии не менее 1,0 м от стен камеры и излучателя, а остронаправленного микрофона - на расстоянии не менее четырехкратного продольного размера микрофона. Определение рабочей области звукового поля камеры следует проводить в соответствии с приложением 2.
1.19. Устройство для создания свободного звукового поля плоской бегущей волны "бесконечная труба"
Звуковые давления, создаваемые излучателем в произвольных точках плоскости, перпендикулярной к направлению распространения волны и проходящей через рабочую точку поля, не должны различаться более чем на ±0,5 дБ.
Рекомендуемая конструкция устройства "бесконечная трубам приведена на черт.17 приложения 3.
Звуковое давление в камере должно изменяться по гармоническому закону и соответствовать требованиям пп.2.2.1, 2.2.2.
Коэффициент гармонических искажений - не более 1%.
Камера может заполняться гелием или водородом.
Допускается применять активную камеру, одна из боковых стенок которой является излучателем. Конструкция камеры должна обеспечивать ее герметичность.
1.21. Устройство для создания высоких уровней давления
Давление, создаваемое в устройстве, должно изменяться по гармоническому закону в пределах, указанных в НТД.
При испытании микрофонов - приемников давления допускается использовать "трубу-резонатор".
Рекомендуемая конструкция устройства для получения высокого уровня звукового давления - "трубы-резонатора" - приведена на черт.18 приложения 3.
1.22. Устройство "звукоизолированная камера"
Уровень помех внутри "звукоизолированной камеры" должен быть не менее чем на 12 дБ (дБА) ниже уровня шума измеряемого источника.
1.23. Устройство для создания электромагнитного поля
Устройство должно обеспечить синусоидальное однородное магнитное поле.
Неоднородность магнитного поля не должна быть более 2%.
Напряженность магнитного поля, направление воздействия и частота измерения должны быть указаны в НТД.
Рекомендуемая конструкция устройства приведена на черт.21 приложения 3.
1.24. Устройство для создания механических гармонических колебаний "вибростенд"
Устройство должно обеспечивать механическое гармоническое колебание приемной поверхности микрофона со значением ускорения, частотой, направлением и продолжительностью в соответствии с требованиями, изложенными в НТД. Допустимые отклонения указанных параметров от требуемых - не более ±0,5 дБ.
1.25. Вибродатчик
Масса вибродатчика - не более 60 г.
Неравномерность частотной характеристики чувствительности - не более 1,0 дБ.
Погрешность градуировки - не более ±1,2 дБ.
1.26. Устройство для создания климатических условий, отличных от нормальных, - "климатическая камера"
Устройство должно обеспечивать:
температуру воздуха от минус 40 до плюс 60 °С с допустимым отклонением ±2°С;
относительную влажность от 85 до 93% с допустимым отклонением ±3%;
атмосферное давление от 86 до 106 кПа.
Внутренние размеры устройства должны обеспечивать размещение излучателя и микрофона на расстоянии не менее 0,5 м друг от друга и не менее 0,2 м от стен.
1.27. Устройство для создания ветровой помехи для измерения микрофонов на ветровосприимчивость
Устройство должно обеспечивать создание ветровой помехи в точке размещения микрофона со скоростью движения, плавно изменяющейся в пределах 0-8 м/с.
Уровень спектральной плотности звукового давления ветровой помехи должен соответствовать характеристике, приведенной на черт.1.
1 - теоретическое значение уровня спектральной плотности звукового давления ветровой помехи; 2 - границы допускаемых отклонений
Черт.1
Рекомендуемые конструкции устройства для получения ветра:
1) "аэродинамическая труба" - приведена на черт.19 приложения 3;
2) "маятник" - приведен на черт.20 приложения 3.
1.28. Измеритель коэффициента гармоник
Диапазон измеряемых коэффициентов гармоник - от 0,1 до 30%.
1.29. Магазин сопротивлений
Магазин сопротивлений должен обеспечивать возможность отсчета электрического сопротивления с погрешностью не более ±2% значения измеряемого сопротивления.
Мощность рассеивания должна быть не менее электрической мощности, подводимой к магазину сопротивлений при измерении.
1.30. Для автоматизации измерений допускается использовать устройства, преобразующие измеряемые сигналы в цифровую форму с последующей обработкой на электронно-вычислительной машине.
2. ПОДГОТОВКА К ИЗМЕРЕНИЯМ
2.1. Общие положения
2.1.1. Условия, приведенные в разд.2, являются общими для всех методов измерений электроакустических характеристик микрофонов. Дополнительные условия измерений указаны при описании конкретного метода.
Методы измерений могут зависеть от принципа преобразования микрофона (электростатический, электродинамический, электромагнитный, пьезоэлектрический), типа микрофона (приемник давления, приемник градиента давления, комбинированный) и диаграммы направленности (ненаправленный, направленный, односторонненаправленный, остронаправленный). Конкретные методы должны быть указаны в НТД или (и) техническом задании, методике измерений, конструкторской документации, паспорте и т.п. на микрофон конкретного типа (далее - техническая документация).
2.1.2. Частоты для электроакустических измерений
При измерениях на дискретных частотах (по точкам) используют частоты, заданные как предпочтительные в ГОСТ 12090. Если измерение проводят на одной (опорной) частоте, то это должна быть частота 1000 Гц.
При определении зависимости характеристик микрофонов от частоты измерения проводят на частотах с интервалом не уже чем в треть октавы и на частотах, на которых ожидаются пики или провалы частотной характеристики, при этом частота 1000 Гц является обязательной.
При измерениях в полосах частот постоянной относительной ширины предпочтение следует отдавать октавным или третьоктавным полосам.
2.1.3. Измеряемые значения, точность измерений
Значения напряжения, тока, звукового давления и других физических величин, используемых в настоящем стандарте, являются средними квадратическими значениями, если в НТД (технической документации) не установлено иное.
Алгоритм и пример расчета погрешности результатов измерения приведены в приложении 4.
При необходимости проведения более точных измерений допускаемые пределы погрешности следует устанавливать в НТД (технической документации).
2.1.4. Уровень помех
Уровень измеряемого электрического сигнала должен превышать общий уровень шумов, электрических помех и иных маскирующих сигналов не менее чем на 12 дБ. Допускается применять меры, уменьшающие долю суммы иных сигналов в измеряемом сигнале (например включать в измерительный тракт соответствующие фильтры).
2.1.5. Требование к технике безопасности
Уровень звукового давления на рабочих местах не должен превышать установленного для группы 5 по ГОСТ 12.1.003.
Все средства измерений и вспомогательные устройства должны удовлетворять требованиям безопасности по ГОСТ 22261.
2.2. Номинальные и нормальные условия измерения
Основными величинами, определяющими номинальные и нормальные условия измерений, являются:
1) номинальное электрическое сопротивление микрофона;
2) номинальное электрическое сопротивление нагрузки;
3) номинальное напряжение питания микрофона;
4) номинальная чувствительность микрофона.
При необходимости вышеуказанные параметры устанавливают в НТД (технической документации).
2.2.1. Номинальные условия измерения
Микрофон считают работающим в номинальных условиях, если:
1) микрофон подключен к номинальному электрическому сопротивлению нагрузки;
2) микрофон (за исключением микрофона ближнего действия) помещен в свободное поле плоской звуковой волны, падающей под углом 0° к рабочей оси микрофона.
Звуковое давление (в отсутствие микрофона) в рабочей точке звукового поля равно 0,2 Па и имеет синусоидальную форму;
или микрофон (ближнего действия) помещен в поле звуковой волны излучателя "искусственный рот", падающей под углом 0° к рабочей оси микрофона, на расстоянии не более 0,05 м от излучателя, если в НТД (технической документации) не установлено иное значение расстояния.
Звуковое давление (в отсутствие микрофона) в рабочей точке поля должно быть синусоидальным и равным 3 Па. Уровень звукового давления в рабочей точке устанавливают на частоте 1000 Гц, если в НТД (технической документации) не установлено иное значение частоты.
2.2.2. Нормальные условия измерения
Измерения характеристик микрофона проводят в нормальных условиях, если в НТД (технической документации) не установлено иное.
Микрофон считают работающим в нормальных условиях, если:
1) электрическое сопротивление нагрузки равно номинальному;
2) звуковое давление имеет синусоидальную форму и его уровень на 10 дБ менее заданного для номинальных условий и превышает уровень акустических и электрических помех не менее чем на 12 дБ;
3) звуковые поля соответствуют требованиям, установленным для номинальных условий измерения, и угол падения звуковой волны равен 0°.
2.2.3. Нормальные климатические условия измерения
Измерения проводят при любой комбинации температур, влажности и атмосферного давления в следующих пределах:
температура окружающей среды 15-35 °С (предпочтительно при 20 °С);
относительная влажность 25-75%;
атмосферное давление 86-106 кПа.
Перед проведением измерений микрофон должен быть в нормальных климатических условиях в течение времени, указанного в НТД (технической документации). Если время не указано, то оно должно быть не менее 1 ч.
При необходимости проводить измерения характеристик микрофонов в климатических условиях, выходящих за пределы нормальных, эти условия следует указывать в НТД (технической документации).
2.3. Акустические условия измерения
Измерения электроакустических характеристик микрофонов проводят в различных акустических условиях:
1) в свободном поле - плоской или сферической волны; волны, создаваемой излучателем "искусственный рот";
2) в диффузном поле;
3) в камере "малого объема".
2.3.1. Условия свободного поля звуковой волны
Условия свободного поля звуковой волны при измерении микрофонов считают выполненными, если погрешность измерений, обусловленная отклонением плоской или сферической звуковых волн или волны, создаваемой излучателем "искусственный рот", от идеальных условий, не превышает ±1,0 дБ. В рабочей области свободного звукового поля звуковые давления не должны отличаться от теоретических значений, полученных для идеальных условий, более чем на ±1,0 дБ.
Рабочая область поля должна быть не менее сферы диаметром 0,1 м и не менее пространства, занимаемого при измерении конструктивными элементами микрофона, участвующими в формировании его электроакустических характеристик (при необходимости указывают в НТД или (и) технической документации).
2.3.1.1. Условия свободного поля сферической звуковой волны
Рабочую область с условиями свободного поля сферической звуковой волны можно получить в звукомерной заглушенной камере или открытом пространстве.
Условия сферической звуковой волны в свободном поле практически реализуются, если:
1) размеры источника звука и микрофона незначительны по сравнению с длиной волны;
2.3.1.2. Условия свободного поля плоской звуковой волны
Рабочую область с условиями свободного поля плоской звуковой волны можно получить:
1) в установке "бесконечная труба";
2) в звукомерной заглушенной камере или открытом пространстве на достаточно большом расстоянии от источника звука.
Практически условия плоской звуковой волны в свободном поле реализуются в сферической звуковой волне на расстоянии, равном или превышающем половину длины волны от рабочего центра излучения на самой низкой частоте измерения.
2.3.1.3. Условия свободного поля излучателя "искусственный рот"
Рабочую область с условиями свободного поля, создаваемого излучателем звука "искусственный рот", можно получить в заглушенной камере или открытом пространстве при расположении рабочей точки на расстоянии от 0,01 до 0,1 м вдоль рабочей оси излучения.
Рабочий центр излучения должен быть на расстоянии от отражающих поверхностей не менее чем 1,0 м вдоль рабочей оси излучения и не менее чем 0,2 м в перпендикулярной к ней плоскости.
2.3.2. Условия диффузного звукового поля
Рабочую область с условиями диффузного звукового поля можно получить в реверберационной камере или в незаглушенном помещении.
Условия диффузного звукового поля в рабочей области считают выполненными, если размещение излучателей обеспечивает изменение напряжения на выходе измерительного микрофона - приемника давления не более 3 дБ на частотах до 100 Гц; 2 дБ - от 100 до 315 Гц и 1,5 дБ - свыше 315 Гц.
Рабочая область диффузного поля должна быть не менее пространства, занимаемого конструктивными элементами микрофона, участвующими в формировании его электроакустических характеристик (при необходимости указывают в НТД или (и) технической документации). Время реверберации в реверберационной камере должно быть не менее значения, указанного в табл.1.
Таблица 1
Частота, Гц | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 |
Время реверберации, с | 5 | 5 | 5 | 4,5 | 3,5 | 2 |
2.3.3. Если при описании конкретного метода измерения не установлены акустические условия, то измерения проводят в любом помещении.
3. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Модуль полного электрического сопротивления микрофона
В зависимости от принципа преобразования микрофона выбирают метод измерения - электрический или электроакустический, указываемый в НТД (технической документации).
3.1.1. Электрический метод для электродинамических микрофонов
Условия измерения - по пп.2.1; 2.2.2; 2.2.3.
Синусоидальное напряжение, подаваемое на микрофон, не должно превышать значения, получаемого на выходе микрофона при воздействии предельного звукового давления, указанного в НТД (технической документации).
Проведение измерения
3.1.1.1. Метод I (черт.2)
Черт.2
3.1.1.2. Метод II
На микрофон подают напряжение на заданной дискретной частоте и измеряют его. Затем микрофон заменяют магазином сопротивлений и подбирают на магазине такое сопротивление, при котором напряжение на нем было бы равно напряжению, измеренному на выходных зажимах микрофона.
За результат измерения принимают значение сопротивления, установленное на магазине.
3.1.2. Электрический метод для конденсаторных микрофонов (черт.3)
Черт.3
Условия измерения - по п.3.1.1.
Микрофонный капсюль заменяют конденсатором, емкость которого равна емкости капсюля, задаваемой в НТД (технической документации).
За результат измерения принимают значение сопротивления, установленного на магазине.
3.1.3. Электроакустический метод для микрофонов любого типа
Условия измерения - по пп.2.1, 2.2.2; 2.2.3; 2.3.1.
Проведение измерения
3.1.3.1. Метод I (черт.4)
Черт.4
В рабочую точку поля помещают микрофон и, воздействуя на него звуковым давлением на заданной частоте, измеряют напряжение на выходе микрофона при разомкнутых контактах переключателя. Затем измеряют напряжение на выходных зажимах микрофона при замкнутом переключателе - напряжение при номинальном сопротивлении нагрузки.
3.1.3.2. Метод II (черт.4)
В рабочую точку поля помещают микрофон и измеряют напряжение на выходе при разомкнутых контактах переключателя. Затем при замкнутых контактах переключателя подбирают сопротивление магазина, при котором напряжение на выходе равно половине напряжения холостого хода.
За результат измерения модуля полного электрического сопротивления микрофона принимают значение сопротивления, установленного на магазине.
3.2. Чувствительность микрофона и ее частотная характеристика
Определяют следующие виды чувствительности микрофонов:
1) чувствительность по свободному полю;
2) чувствительность по диффузному полю;
3) чувствительность по давлению;
4) парафоническую чувствительность.
Чувствительность микрофона и ее частотную характеристику следует измерять либо автоматическим методом, либо "по точкам".
При измерении частотной характеристики чувствительности "по точкам" необходимо отмечать все основные пики и провалы частотной характеристики.
Для частотных характеристик, измеренных при помощи синусоидального сигнала, пики и провалы, ширина которых уже одной восьмой октавы, не учитывают.
3.2.1. Чувствительность по свободному полю и ее частотная характеристика
Условия измерения - по пп.2.1, 2.2.2, 2.2.3, 2.3.1.
Центр рабочей области (рабочую точку) располагают на расстоянии (1,00±0,01) м от рабочего центра излучения. Допускается в технически обоснованных случаях располагать центр рабочей области на другом расстоянии от излучателя, которое указывают в НТД (технической документации).
При одновременном размещении двух или более микрофонов в свободном звуковом поле минимальное расстояние между ними должно быть выбрано таким, чтобы звуковое давление в точке расположения каждого микрофона не изменилось при помещении в другую точку еще одного микрофона более чем на ±0,5 дБ.
Микрофоны (измерительный и испытуемый) при измерении размещают в рабочей области звукового поля одним из двух способов:
замещения - микрофоны поочередно устанавливают в звуковом поле, совмещая их рабочие центры с рабочей точкой поля;
сравнения - микрофоны одновременно устанавливают в соседние точки звукового поля, симметричные относительно рабочей оси излучения.
Примечание. Предпочтительным способом размещения микрофонов при измерении является способ замещения.
3.2.1.1. Метод I (черт.5). Автоматический метод при синусоидальном сигнале
Черт.5
Проведение измерения
Измерения проводят при поддержании требуемого постоянного значения звукового давления в рабочей точке поля.
На бланке самописца уровня регистрируют частотные характеристики уровня напряжения на выходе испытуемого и измерительного (приемника давления или идентичного испытуемому) микрофонов.
3.2.1.2. Метод II. Измерения "по точкам" на синусоидальном сигнале
Измерения проводят одним из двух способов.
Первый способ. По структурной схеме черт.5 при поддержании постоянного звукового давления в рабочей точке.
Частотную характеристику чувствительности по свободному полю микрофона определяют по результатам измерений по методу I (п.3.2.1.1) или II (п.3.2.1.2) на частотах в соответствии с требованиями п.2.1.2, но не реже чем через треть октавы, и вычисляют по формулам (4) и (5).
3.2.1.3. Метод III. Измерения при полосовом шуме
Измерения проводят по структурной схеме черт.5, где в УАЗЧХ низкочастотный генератор сигналов заменен низкочастотным генератором шумовых сигналов (п.1.2.2) и третьоктавным фильтром (п.1.8), а позиции 4, 8 - сопровождающим избирательным фильтром (третьоктавным). Чувствительность микрофона и ее частотную характеристику определяют в третьоктавных полосах шума, входящих в номинальный диапазон частот испытуемого микрофона, с центральными частотами третьоктавного ряда по методу I или II.
3.2.2. Парафоническая чувствительность и ее частотная характеристика
Условия измерения - по пп.2.1; 2.2.2; 2.2.3; 2.3.1; 2.3.1.3.
Центр рабочей области (рабочую точку) располагают на расстоянии 0,05 м от рабочего центра излучения. Допускается в технически обоснованных случаях располагать центр рабочей области на другом расстоянии от излучателя, которое указывают в НТД (технической документации), при этом оно не должно превышать 0,1 м.
Проведение измерения
Измерения проводят по методам, приведенным в п.3.2.1, по структурной схеме черт.5, где в качестве излучателя используют излучатель "искусственный рот" (п.1.17).
Частотную характеристику парафонической чувствительности определяют в номинальном диапазоне частот по результатам измерений на частотах в соответствии с требованиями п.2.1.2, но не реже чем через треть октавы, и вычисляют по формулам (4) и (5).
3.2.3. Чувствительность по диффузному полю и ее частотная характеристика
3.2.3.1. Метод I (черт.6). Измерения в диффузном поле
Черт.6
Условия измерения - по пп.2.1, 2.2.2, 2.2.3, 2.3.2.
Размещение микрофонов
Испытуемый и измерительный микрофоны устанавливают в рабочую точку поля способом замещения.
Проведение измерения
Измеряют напряжение на выходе испытуемого и измерительного микрофона при шумовом сигнале в третьоктавных полосах в пределах номинального диапазона частот испытуемого микрофона.
3.2.3.2. Метод II. Измерения в свободном поле
Условия измерения - по пп.2.1, 2.2.2, 2.2.3, 2.3.1.
Чувствительность микрофона по диффузному полю можно определить как среднее квадратическое значение чувствительности по свободному полю по всем направлениям падения звука.
При симметричной диаграмме направленности достаточно измерить чувствительность в свободном поле в одной плоскости, проходящей через рабочую ось микрофона, при углах падения звука 0, 30, 60, 90, 120, 150, 180° относительно рабочей оси.
Уровень чувствительности по диффузному полю можно определить как разность уровня чувствительности по свободному полю (п.3.2.1) и индекса направленности (п.3.3.4).
Частотную характеристику по диффузному полю определяют по результатам измерений на заданных частотах в соответствии с требованиями п.2.1.2 по формулам (8) и (9).
3.2.4. Чувствительность по давлению и ее частотная характеристика (только для микрофонов - приемников давления)
Условия измерения - по пп.2.1, 2.2.2, 2.2.3, в устройстве "камера малого объема" (п.1.20).
Проведение измерения
3.2.4.1. Метод I (черт.7). Автоматический метод при синусоидальном сигнале
Черт.7
Измерения проводят при поддержании постоянного значения звукового давления в "камере малого объема". Измеряют частотные характеристики напряжения на выходе измерительного и испытуемого микрофонов в указанном диапазоне частот, регистрируя результат на бланке самописца уровня.
3.2.4.2. Метод II. Измерения "по точкам" на синусоидальном сигнале
Измерения проводят по структурной схеме черт.7, заменив в ней УАЗЧХ низкочастотным генератором сигналов (п.1.2.1) и исключив устройство автоматического регулирования.
Измеряют напряжение на выходе испытуемого и измерительного микрофона по вольтметру при поддержании постоянного напряжения на излучателе.
За результат измерения чувствительности принимают значение, определенное по формуле (5). Частотную характеристику чувствительности определяют по результатам измерения чувствительности по формулам (4) или (5) на частотах в соответствии с п.2.1.2.
3.2.5. Характеристическая чувствительность
Условия измерения - по пп.2.1, 2.2.2, 2.2.3, 2.3.1.
Проведение измерения
За результат измерения принимают значение, вычисленное по формуле
3.2.6. Характеристическая речевая чувствительность
Условия измерения - по пп.2.1, 2.2.2, 2.2.3, 2.3.1.3.
Проведение измерения
За результат измерения принимают значение, вычисленное по формуле
.
3.2.7. Отклонение формы частотной характеристики чувствительности от типовой
Условия измерения - по пп.2.1, 2.2.2, 2.2.3, 2.3.1.
Проведение измерения
Частотную характеристику чувствительности измеряют по методам п.3.2.1.
Совмещают бланк с измеренной частотной характеристикой чувствительности с бланком, на котором нанесена типовая частотная характеристика и область, ограниченная допустимыми отклонениями от нее, заданными в НТД (технической документации). Бланки перемещают по оси уровней один относительно другого, добиваясь, чтобы частотная характеристика испытуемого микрофона, по возможности, вошла в эту область. Если заданная область отклонения сходится на частоте 1000 Гц, то кривые совмещают на частоте 1000 Гц.
За результат измерения принимают разность уровней измеренной чувствительности и чувствительности, определенной по типовой частотной характеристике, на частоте, на которой отклонение от допусковой области максимальное.
3.2.8. Эффективно воспроизводимый диапазон частот
Условия измерения - по пп.2.1, 2.2.2, 2.2.3, 2.3.1.
Проведение измерения
Эффективно воспроизводимый диапазон частот определяют как интервал, в котором частотная характеристика, измеренная по пп.3.2.1-3.2.4, не превышает допустимых отклонений, заданных в НТД (технической документации).
3.2.9. Неравномерность частотной характеристики чувствительности
Условия измерений - по пп.2.1, 2.2.2, 2.2.3, 2.3.1.
Проведение измерения
За результат измерения принимают значение, вычисленное по формуле
3.2.10. Крутизна частотной характеристики чувствительности
Условия измерения - по пп.2.1, 2.2.2, 2.2.3, 2.3.1.
Проведение измерения
По результатам измерения частотной характеристики чувствительности по п.3.2.1.1 находят частотный интервал, в котором имеется спад или подъем частотной характеристики, и определяют максимальное и минимальное значения чувствительности по формуле (4) или (5).
3.2.11. Разность уровней чувствительности по свободному полю микрофонов, предназначенных для стереофонической системы
Условия измерения - по пп.2.1, 2.2.2, 2.2.3, 2.3.1.
Проведение измерения
Измерения выполняют по методике, приведенной в п.3.2.1.
3.3. Характеристики направленности
3.3.1. Характеристика направленности
Условия измерения - по пп.2.1, 2.2.2, 2.2.3, 2.3.1.
Расстояние между рабочим центром излучения и рабочим центром микрофона постоянно (рабочий центр микрофона совмещен с рабочей точкой поля).
Проведение измерения
3.3.2. Диаграмма направленности
Условия измерения - по пп.2.1, 2.2.2, 2.2.3, 2.3.1, 2.3.1.1 или 2.3.1.2.
Звуковое давление в течение всего времени измерения постоянно.
Расстояние между рабочим центром излучения и рабочим центром микрофона постоянно.
Частота в течение всего времени измерений постоянна.
Угол падения звуковой волны, измеряемый относительно рабочей оси микрофона, изменяют непрерывно или ступенями через 15°. Если микрофон не обладает симметрией вращения, следует проводить измерения в разных плоскостях, проходящих через рабочую ось микрофона.
Проведение измерения
3.3.2.1. Метод I (черт.8)
Черт.8
3.3.2.2. Метод II. Измерения "по точкам"
Диаграмму направленности определяют по результатам измерения характеристики направленности по п.3.3.1.
3.3.3. Коэффициент направленности
Условия измерения - по пп.2.1, 2.2.2, 2.2.3, 2.3.1.1 или 2.3.1.2 и 2.3.2.
Проведение измерения
3.3.3.1. Метод I. Измерение в свободном и диффузном звуковых полях
За результат измерения принимают значение, вычисленное по формуле
Частотную характеристику коэффициента направленности строят на центральных частотах третьоктавных полос, в которых его определяют. Для этого на диаграммный диск (п.4.2) наносят значения коэффициента направленности в виде отрезков. Концы отрезков соединяют между собой.
3.3.3.2. Метод II. Измерение в свободном звуковом поле
За результат измерений принимают значение, вычисленное по формуле
При осесимметричной диаграмме направленности достаточно провести вычисления для углов падения от 0 до 180°.
При осесимметричной диаграмме направленности допускается также определять коэффициент направленности при помощи координатной сетки (п.4.3), на которую наносят диаграмму направленности (п.3.3.2).
Коэффициент направленности определяют как отношение площади координатной сетки к площади, ограниченной нанесенной кривой, вертикальными прямыми и осью абсцисс. Площадь вычисляют планиметрированием или суммированием площадей, на которые предварительно разбивают искомую площадь в
целом.
3.3.4. Индекс направленности
Условия измерения - по п.3.3.3.
Проведение измерения
За результат измерения принимают значение, вычисленное по формуле
Частотную характеристику индекса направленности строят на центральных частотах третьоктавных полос, в которых его определяют. Для этого на диаграммный диск (п.4.2) наносят значения индекса направленности в виде отрезков. Полученные концы отрезков соединяют между собой.
3.3.5. Перепад чувствительности по свободному полю
Условия измерения - по пп.2.1, 2.2.2, 2.2.3, 2.3.1.
Угол падения звуковой волны произвольный.
За результат измерения принимают значение, вычисленное по формуле
3.3.5.1. Перепад чувствительности "фронт-тыл"
3.3.5.2. Средний перепад чувствительности "фронт-тыл" в свободном поле
За результат измерения принимают значение, вычисленное по формуле
Подсчет проводят на дискретных частотах октавного ряда в пределах, указанных в НТД (технической документации).
3.3.5.3. Средний перепад речевой чувствительности "фронт-тыл"
Средний перепад речевой чувствительности "фронт-тыл" определяют по данным измерений парафонической чувствительности по п.3.2.2 и вычисляют по формуле (23). Подсчет проводят на дискретных частотах третьоктавного ряда в эффективном речевом диапазоне частот.
3.3.6. Индекс направленности "фронт-тыл"
Условия измерения - по пп.2.1, 2.2.2, 2.2.3, 2.3.1.2, 2.3.2.
Проведение измерения
За результат измерения принимают значение, вычисленное по формуле
3.3.7. Коэффициент подавления шума
Условия измерения - по пп.2.1.2, 2.1.4, 2.2.2, 2.2.3, 2.3.1, 2.3.2.
Частоты, на которых проводят измерения, указывают в НТД (технической документации).
Размещение микрофона относительно рабочей точки излучения в диффузном поле такое же, как при измерении в поле излучателя "искусственный рот".
Проведение измерения
За результат измерения принимают значение, вычисленное по формуле
3.4. Уровень предельного звукового давления
Условия измерения - по пп.2.1.2, 2.1.4, 2.2.2, 2.2.3.
Проведение измерения
3.4.1. Метод I для микрофонов любого типа (черт.9)
Черт.9
Уровень звукового давления, воздействующего на микрофон в заданном направлении и на частоте измерений, плавно увеличивают до тех пор, пока коэффициент гармонических искажений на выходе микрофона не достигнет указанного в НТД (технической документации) значения.
Примечание. При определении соответствия уровня предельного звукового давления требованиям НТД (технической документации) допускается проводить измерения коэффициента гармонических искажений при заданном в НТД (технической документации) уровне.
3.4.2. Метод II для микрофонов - приемников давления
Измерения уровня предельного звукового давления для микрофонов - приемников давления можно проводить по структурной схеме черт.9, где в качестве устройства для создания высоких уровней давления используют "трубу-резонатор", представленную на черт.17 приложения 3.
Измерения проводят по методу I п.3.4.1.
3.4.3. Метод III для конденсаторных микрофонов (черт.10)
Черт.10
Для конденсаторных микрофонов уровень предельного звукового давления может быть определен по методу I или II, или по результатам измерений напряжения гармонических составляющих на выходе микрофона при замещении капсюля микрофона конденсатором с емкостью, равной емкости капсюля, заданной в НТД (технической документации).
Коэффициент гармонических искажений вычисляют по формуле (26).
Уровень предельного звукового давления вычисляют по формуле (27).
3.5. Уровень эквивалентного звукового давления, обусловленного собственным шумом микрофона (черт.11)
Черт.11
Условия измерения - по пп.2.1.2, 2.1.4, 2.2.2, 2.2.3.
Проведение измерения
Допускается проводить измерения при закрытом звукопоглощающим материалом входном отверстии микрофона.
Уровень эквивалентного звукового давления, обусловленного собственным шумом конденсаторных микрофонов, может быть определен по результатам измерений напряжения шума на выходе измерительного тракта при замещении капсюля микрофона конденсатором с емкостью, равной емкости капсюля, заданной в НТД (технической документации).
Измерение проводят в любом помещении.
3.6. Уровень эквивалентного звукового давления, обусловленного воздействием ветра (черт.12)
Черт.12
Условия измерения - по пп.2.1.2, 2.2.2, 2.2.3.
Для проведения измерения можно использовать один из методов:
маятника;
вращающегося устройства;
движущегося транспортного средства;
аэродинамической трубы.
Проведение измерения
Микрофон ориентируют по отношению к направлению ветровой помехи так, чтобы выходное напряжение было максимальным.
Измеряют напряжение на выходе микрофона при действии ветровой помехи и регистрируют результат измерения на самописце уровня или по вольтметру. Уровень эквивалентного звукового давления определяют в октавных или третьоктавных полосах частот со средними частотами предпочтительного ряда, входящими в номинальный диапазон частот микрофона.
Измерения повторяют для различных значений скорости и направления ветровой помехи.
Результаты представляют в виде таблицы или графика.
3.7. Уровень эквивалентного звукового давления, обусловленного воздействием вибрации (вибровосприимчивость)
Условия измерения - по пп.2.1.4, 2.2.2, 2.2.3.
Ускорение, длительность и направления максимального и минимального воздействия вибрации устанавливают в НТД (технической документации).
Микрофон жестко крепят к столу вибростенда. Рабочая ось вибростола должна совпадать с направлением воздействия на микрофон. Вибродатчик, используемый для контроля ускорения в устройстве автоматического регулирования сигнала, должен находиться на крепежном приспособлении микрофона как можно ближе к месту крепления микрофона и быть жестко связан с ним.
Проведение измерения
Измерения проводят в диапазоне частот или на фиксированных частотах, установленных в НТД (технической документации) по структурной схеме черт.13.
Черт.13
Измерения проводят на синусоидальном сигнале при поддержании постоянного значения ускорения вибростенда в заданном частотном диапазоне при помощи автоматического регулирования напряжением с выхода вибродатчика.
Измеряют частотную характеристику напряжения с выхода микрофона при установленном в НТД (технической документации) ускорении и регистрируют результат измерения на бланке самописца или по вольтметру.
3.8. Уровень эквивалентного звукового давления, обусловленного воздействием электромагнитного поля (черт.14)
Черт.14
Условия измерения - по пп.2.1.4, 2.2.2, 2.2.3.
Синусоидальное электромагнитное поле создается на частоте сети питания 50 Гц или на частоте, установленной в НТД (технической документации).
Микрофон совмещают с рабочим центром устройства для создания однородного магнитного поля, совпадающим с его геометрическим центром.
Проведение измерения
В устройстве создают электромагнитное поле со значением напряженности, заданным в НТД (технической документации). Напряженность магнитного поля измеряют с помощью специальной измерительной катушки, конструкция которой приведена в приложении 3, черт.22. Микрофон поворачивают в рабочей области электромагнитного поля и находят такое положение, при котором наводимая ЭДС максимальна. Измеряют напряжение на выходе микрофона на частоте сети питания и ее гармоник до 5-й включительно.
3.9. Изменение чувствительности микрофона и ее частотной характеристики в рабочем диапазоне температур и относительной влажности (теплоустойчивость, холодоустойчивость, влагоустойчивость)
Условия измерения - по пп.2.1.2, 2.1.4.
Климатические условия измерения устанавливают в НТД (технической документации).
Размещение микрофонов и излучателя
Микрофоны: управляющий, используемый для стабилизации звукового давления (при необходимости), измерительный и испытуемый - располагают в климатической камере так, чтобы их рабочие оси находились в плоскости, перпендикулярной рабочей оси излучения и проходящей через рабочую точку. Рабочую точку выбирают на расстоянии не менее 0,05 м от рабочего центра излучения. Расстояние между микрофонами - минимально возможное, чтобы поверхности микрофонов не соприкасались.
Проведение измерения
3.9.1. Метод I при непосредственном воздействии тепла (холода, влаги)
Измерения проводят автоматическим методом или "по точкам". В камеру тепла (холода, влаги) помещают излучатель, измерительный и испытуемый микрофоны.
При нормальных климатических условиях измеряют напряжение на выходе испытуемого и измерительного микрофонов под действием звукового давления.
Климатические условия в камере изменяют до значений, установленных в НТД (технической документации).
Измеряют напряжение на выходе испытуемого и измерительного микрофонов при воздействии того же звукового давления, что и в нормальных климатических условиях и при тех же значениях параметров измерительного тракта.
3.9.2. Метод II
Изменение частотной характеристики чувствительности микрофона в рабочем диапазоне температур и относительной влажности допускается при невозможности обеспечения условий измерений по п.3.9.1 определять путем измерения частотной характеристики чувствительности микрофона в свободном поле до и после климатического воздействия по методам п.3.2.1. При этом время между изъятием микрофона из условий рабочих температур (относительной влажности) и повторным измерением чувствительности должно быть не более 15 мин.
3.10. Теплопрочность, холодопрочность, вибропрочность, ударная прочность микрофонов
Условия измерения - по пп.2.1.2, 2.1.4.
Условия воздействия внешних факторов, объем и последовательность измерений устанавливают в НТД (технической документации).
Проведение измерения
До и после механических и климатических воздействий измеряют характеристики микрофонов, установленные в НТД (технической документации), по методам, приведенным в настоящем стандарте.
4. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
4.1. Частотные характеристики чувствительности микрофона представляют на диаграммных бланках с логарифмической шкалой частот и линейной шкалой уровней. Диаграммные бланки должны соответствовать требованиям ГОСТ 7826*.
Длина отрезков, соответствующих отношению частот 100:1 или 10:1, должна быть равна разности уровней 10, 25 или 50 дБ.
Допускается использовать бланки с другими масштабами и размерами в соответствии с конструкцией применяемой аппаратуры, соответствующей требованиям разд.1.
4.2. Диаграммы направленности представляют на диаграммном диске в полярных координатах.
Диаграммные диски должны соответствовать требованиям ГОСТ 7826.
По радиусу диска должен быть указан уровень 10, 25 или 50 дБ.
Допускается использовать диски с другими масштабами и размерами в соответствии с конструкцией применяемой аппаратуры, соответствующей требованиям разд.1.
4.3. Координатная сетка для определения коэффициента направленности приведена на черт.15.
Черт.15
4.4. На основании проведенных испытаний составляют, при необходимости, протокол результатов измерений с указанием погрешности измерений.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное
ПОЯСНЕНИЯ ТЕРМИНОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В НАСТОЯЩЕМ СТАНДАРТЕ
Термин | Пояснение |
Звуковые поля (идеальные условия) | |
Звуковое поле | Пространство, в котором обнаруживаются звуковые колебания, создаваемые источником звука |
Свободное звуковое поле | Звуковое поле, на формирование которого не влияют отражения от окружающих поверхностей |
Плоская звуковая волна | Звуковая волна, в которой звуковые лучи параллельны, а звуковое давление во всех точках поверхности, перпендикулярной к направлению распространения звука, неизменно |
Сферическая звуковая волна | Расходящаяся звуковая волна, в которой звуковые лучи совпадают с радиусами сферы, в центре которой находится источник звука, а звуковое давление уменьшается обратно пропорционально расстоянию от источника звука |
Диффузное звуковое поле | Звуковое поле, в котором звуковые волны падают в произвольном направлении под случайными углами и плотность звуковой энергии равномерна |
Звуковое поле излучателя "искусственный рот" | Звуковое поле, максимально приближающееся к полю, создаваемому ртом говорящего человека, и изменение уровня звукового давления  , в котором с увеличением расстояния 0,01 до 0,05 м от рабочего центра излучения соответствует кривой, представленной на черт.16  Расстояние от рабочего центра излучения, м  допусковая область Черт.16
|
Рабочая область поля | Область звукового поля, в пределах которой обеспечивается допустимое значение той составляющей погрешности измерения параметров и характеристик микрофона, которая обусловлена отклонением свободного звукового поля от идеальных условий |
Рабочая точка поля | Точка поля, с которой совмещают при измерениях рабочий центр микрофона |
Излучатель | Устройство, при помощи которого электрические колебания преобразуются в акустические |
Рабочая плоскость излучения | Плоскость излучающих отверстий излучателя, устанавливаемая в НТД (технической документации) на излучатель конкретного типа. Для излучателя, содержащего несколько излучающих отверстий, не лежащих в одной плоскости, за рабочую плоскость излучения, как правило, принимают ту, на которой расположены излучающие отверстия высокочастотных излучателей |
Рабочий центр излучения | Точка, лежащая на рабочей плоскости излучения, от которой отсчитывают расстояния.
Примечание. Если рабочий центр излучения не указан, то за него следует принимать: геометрический центр симметрии отверстия - для излучателя, имеющего одно излучающее отверстие; геометрический центр симметрии излучающих отверстий или проекции этих отверстий на рабочую плоскость излучения - для однополосного излучателя; геометрический центр симметрии излучающих отверстий высокочастотных излучателей - для многополосного излучателя
|
Рабочая ось излучения | Прямая, проходящая через рабочий центр излучения в направлении его преимущественного использования, устанавливают в НТД (технической документации) на излучатель.
Примечание. Если рабочая ось излучения не установлена, то за нее принимают прямую, проходящую через рабочий центр излучения и перпендикулярную к рабочей плоскости излучения
|
Номинальная мощность излучателя | Электрическая мощность, устанавливаемая в НТД (технической документации) на излучатель |
Номинальное электрическое сопротивление излучателя | Активное сопротивление, которым замещают излучатель при измерении электрической мощности, потребляемой от источника сигнала |
| Испытательные сигналы |
Синусоидальный сигнал | Гармоническое колебание с постоянными или медленно меняющимися амплитудой и частотой и с произвольной начальной фазой |
Шумовой сигнал | Стационарный случайный сигнал с нулевым средним значением и с нормальным распределением вероятности мгновенных значений линейных величин |
Полосовой шум | Шумовой сигнал, у которого уровень спектральной плотности мощности определен в некоторой полосе частот, а за пределами этой полосы пренебрежимо мал |
Белый шум | Шумовой сигнал, у которого уровень спектральной плотности мощности постоянен во всем диапазоне частот измерения |
Розовый шум | Шумовой сигнал, у которого уровень спектральной плотности мощности с повышением частоты убывает с постоянной крутизной, равной 3 дБ/октаву во всем диапазоне частот измерения |
Уровень помех | Суммарный уровень эквивалентного звукового давления, обусловленного электрическими, акустическими и прочими помехами, вызывающими на выходе микрофона напряжение при отсутствии полезного сигнала, определенный относительно давления 2 ·10 Па |
| Микрофоны |
Микрофон | Устройство, при помощи которого акустические колебания воздушной среды преобразуются в электрические |
Микрофон измерительный | Микрофон, используемый при измерениях и имеющий нормированные метрологические характеристики |
Микрофон, идентичный испытуемому, используемый в качестве измерительного | Микрофон того же типа и конструктивного оформления, что и испытуемый, используемый для измерения и имеющий нормированные метрологические характеристики |
Микрофон ближнего действия | Микрофон, рассчитанный на работу при расположении вблизи источника звука (на расстоянии не более 0,1 м) |
Микрофон - приемник давления | Микрофон, подвижный элемент которого принимает звуковое давление только с одной стороны и чувствительность которого не зависит от угла падения звуковых волн при условии малого размера диаметра микрофона по сравнению с длиной волны |
Микрофон - приемник градиента давления | Микрофон, подвижный элемент которого принимает звуковое давление с двух сторон и характеристика направленности которого при условии симметрии приемной части относительно подвижного элемента имеет форму восьмерки |
Микрофон комбинированный | Микрофон, сочетающий в себе элементы приемника давления и градиента давления (или несимметричный относительно подвижного элемента приемника градиента давления) и характеристику направленности которого для условий плоской волны определяют по формуле  , где  - вклад компоненты давления;  - вклад компоненты градиента давления. Примечание. При =0,5 микрофон имеет характеристику направленности в виде кардиоиды; при =0,63 - в виде суперкардиоиды; при =0,75 - в виде гиперкардиоиды |
Микрофон ненаправленный | Микрофон, чувствительность которого не зависит от направления падения звуковых волн |
Микрофон направленный | Микрофон, чувствительность которого зависит от направления падения звуковых волн |
Микрофон односторонненаправленный | Микрофон направленный, чувствительность которого в направлении падения звуковых волн (по фронту) значительно превышает чувствительность по тылу (индекс направленности - не менее 3 дБ, перепад чувствительности "фронт-тыл" - не менее 6 дБ) |
Микрофон остронаправленный | Микрофон направленный, чувствительность которого сильно зависит от направления падения звуковых волн (индекс направленности - не менее 6 дБ) |
Рабочий центр микрофона | Точка на поверхности микрофона, определенная изготовителем для целей измерения, устанавливаемая в НТД |
Рабочая ось микрофона | Прямая, проходящая через рабочий центр микрофона в направлении его преимущественного использования при измерениях, при необходимости устанавливаемая изготовителем в НТД (технической документации) |
Угол падения звуковой волны | Угол между рабочей осью микрофона и направлением падения звуковой волны вдоль рабочей оси излучения |
Параметры и характеристики микрофонов | |
Номинальная чувствительность | Чувствительность, устанавливаемая в НТД (технической документации) |
Номинальное электрическое сопротивление микрофона | Модуль полного электрического сопротивления микрофона, устанавливаемый в НТД (технической документации) |
Номинальное электрическое сопротивление нагрузки | Модуль полного электрического сопротивления нагрузки, устанавливаемый в НТД (технической документации) |
Номинальное выходное напряжение | Напряжение, равное ЭДС на выходе микрофона, соответствующей заданному звуковому давлению 0,2 Па (3 Па - для микрофонов ближнего действия), устанавливается в НТД (при необходимости) для согласования микрофона с усилителем |
Номинальный диапазон частот микрофона | Диапазон частот, в котором определяют параметры и характеристики микрофона, устанавливается в НТД или (и) технической документации |
Напряжение холостого хода | Напряжение, равное ЭДС микрофона, развиваемой на сопротивлении нагрузки, превышающем модуль полного электрического сопротивления микрофона не менее чем в 20 раз |
Полное электрическое сопротивление | Комплексная величина, равная отношению напряжения на выходе микрофона к результирующему току |
Чувствительность | Отношение ЭДС, развиваемой на выходе микрофона, к действующему звуковому давлению на заданной частоте |
Чувствительность в режиме нагрузки | Отношение напряжения на выходе микрофона, развиваемого на электрическом сопротивлении нагрузки, к звуковому давлению, действующему на микрофон |
Чувствительность по свободному полю | Чувствительность микрофона, измеренная по отношению к звуковому давлению в рабочей точке свободного звукового поля, не искаженного присутствием микрофона, при указанном угле падения звуковой волны |
Чувствительность по диффузному полю | Чувствительность микрофона, измеренная по отношению к звуковому давлению в рабочей точке диффузного поля, не искаженного присутствием микрофона |
Парафоническая чувствительность | Чувствительность микрофона, измеренная по отношению к звуковому давлению в рабочей точке звукового поля излучателя "искусственный рот", не искаженного присутствием микрофона |
Чувствительность по давлению | Чувствительность микрофона, измеренная по отношению к звуковому давлению, действующему на его звукоприемную поверхность и распределенного по ней равномерно |
Характеристическая чувствительность | Чувствительность, усредненная в эффективно воспроизводимом диапазоне частот или в диапазоне частот, установленном в НТД (технической документации) |
Характеристическая речевая чувствительность | Чувствительность, взвешенная и усредненная в эффективном речевом диапазоне частот в соответствии со спектральным распределением плотности мощности речи |
Типовая частотная характеристика чувствительности | Частотная характеристика чувствительности, присущая микрофону данного типа и определяемая и вносимая в НТД на этапе серийного производства |
Уровень чувствительности | Двадцать десятичных логарифмов отношения чувствительности микрофона к чувствительности, равной 1 В/Па |
Частотная характеристика чувствительности или уровня чувствительности | Зависимость чувствительности или уровня чувствительности микрофона от частоты при определенных условиях.
Примечание. Если угол падения звуковой волны не указан, то имеется в виду угол 0°
|
Неравномерность частотной характеристики чувствительности | Отношение, выраженное в децибелах, максимального к минимальному значению чувствительности в заданном диапазоне частот.
Примечание. Пики и провалы частотной характеристики уже  октавы не учитывают |
Крутизна частотной характеристики чувствительности | Отношение изменения чувствительности к частотному интервалу, выраженному в октавах, на котором это изменение произошло |
Характеристика направленности | Зависимость чувствительности микрофона по свободному полю на заданной частоте (в полосе частот) от угла падения звуковой волны |
Частотные характеристики направленности | Зависимость характеристики направленности от частоты, представляемая семейством частотных характеристик чувствительности для различных углов падения звуковой волны |
Коэффициент направленности | Отношение квадрата чувствительности микрофона, измеренной на заданной частоте (в полосе частот), в условиях свободного поля, на рабочей оси, к среднему по всем направлениям квадрату чувствительности, измеренной при тех же условиях, или отношение квадрата чувствительности микрофона по свободному полю к квадрату чувствительности микрофона по диффузному полю, измеренной на той же частоте и при том же значении звукового давления |
Диаграмма направленности | Графическое представление характеристики направленности |
Перепад чувствительности | Отношение, выраженное в децибелах, значений чувствительностей при падении на микрофон звуковых волн вдоль двух произвольно выбранных направлений |
Перепад чувствительности "фронт-тыл" | Перепад чувствительности при углах падения звуковой волны 0 и 180° |
Индекс направленности | Десятикратный десятичный логарифм коэффициента направленности |
Эффективный речевой диапазон частот | Диапазон частот, эквивалентный среднестатистическому диапазону частот речи |
Эффективно воспроизводимый диапазон частот | Частотный интервал, в пределах которого неравномерность частотной характеристики чувствительности не отличается от установленного в НТД (технической документации) значения |
Уровень предельного звукового давления | Уровень звукового давления, при котором коэффициент гармонических искажений микрофона не превышает установленного в НТД (технической документации) значения.
Примечание. Если в НТД (технической документации) задан уровень предельного звукового давления, то при этом уровне коэффициент гармоник не должен быть более значения, заданного в НТД (технической документации) |
Уровень эквивалентного звукового давления, обусловленный помехами | Двадцать десятичных логарифмов отношения звукового давления, вызывающего на выходе микрофона напряжение, равное напряжению от воздействия внешних и внутренних помех при отсутствии звукового поля, к звуковому давлению, равному 2 ·10 Па |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ИЗМЕРЕНИЯ
Методика предназначена для определения акустических условий измерения параметров и характеристик микрофонов в звукомерной заглушенной камере, на открытом воздухе, в помещении на соответствие требованиям к условиям свободного звукового поля, приведенным в п.2.3.1.
1. Средства измерения
При проверке акустических условий на соответствие требованиям к условиям свободного поля следует использовать средства измерения, входящие в схему черт.5.
2. Условия измерения
Измерения следует проводить в нормальных климатических условиях в соответствии с требованиями п.2.2.3.
3. Подготовка к измерениям
3.1. Излучатель устанавливают в одно из следующих положений, при котором рабочая ось излучения расположена:
в продольном сечении помещения;
в одном из диагональных сечений помещения.
Рабочий центр излучения удаляют на максимально возможное расстояние от точки пересечения его рабочей оси с отражающей поверхностью и на расстояние не менее (1,0±0,1) м от боковых поверхностей помещения.
3.2. Измерительный микрофон размещают в камере так, чтобы его рабочий центр совпал с предполагаемой рабочей точкой поля, расположенной на расстоянии не менее 1,0 м от рабочего центра излучения и на его рабочей оси.
3.3. Собирают измерительную схему в соответствии с черт.5, исключив устройство автоматического регулирования и измерительный микрофон, используемый для стабилизации звукового давления.
3.4. Приборы включают в сеть и выдерживают в течение времени, необходимого для обеспечения нормального режима работы, в соответствии с паспортом.
4. Проведение измерения
4.1. Устанавливают измерительный микрофон в предполагаемой рабочей точке поля и в точки, отстоящие друг от друга на расстоянии не менее 0,05 м и расположенные вдоль вертикальной и горизонтальной осей, проходящих через рабочую точку поля.
При расположении микрофона в каждой из указанных в п.4.1 точек на бланке самописца записывают частотную характеристику напряжения с выхода микрофона в диапазоне частот измерения микрофонов.
5. Обработка результатов измерений
5.1. Сравнивают измеренные значения звукового давления и находят:
1) область, в которой отличие значений звуковых давлений не превышает требований пп.2.3.1, 2.3.1.1.
Область принимают за рабочую область поля, обеспечивающую условия свободного поля сферической звуковой волны;
2) область, в которой отличие значений звуковых давлений не превышает требований пп.2.3.1, 2.3.1.2.
Область принимают за рабочую область, обеспечивающую условия свободного поля плоской звуковой волны.
Если в минимально допустимой зоне пространства не обеспечиваются требования к рабочей области для условий, приведенных в п.2.3.1.1 или 2.3.1.2, при одном из выбранных размещений излучателя, то проводят поиск рабочей области, изменяя расположение излучателя.
5.2. Фиксируют расположение излучателя и его рабочего центра, обеспечивающие минимально допустимую область пространства, в которой соблюдаются условия свободного поля по п.2.3.1.
Область принимают за рабочую область поля.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Рекомендуемое
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ СХЕМЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
1. Рекомендуемая схема устройства для создания свободного поля плоской звуковой волны "бесконечная труба"
1 - секция с излучателем (п.1.11.2); 2 - участок формирования плоской бегущей волны; 3 - дополнительный звукопоглощающий конус; 4 - рабочая часть устройства; 5 - звукопоглощающая конструкция
Черт.17
Длина устройства должна быть не менее половины длины волны, соответствующей нижней граничной частоте измерения. Конструкция стен, звукопоглощающая конструкция, размер и расположение излучателя должны обеспечивать отсутствие поперечных колебаний. Внутренний поперечный размер должен быть не более половины длины волны, соответствующей верхней граничной частоте измерений и обеспечивать расположение рабочего центра микрофона в средней трети сечения.
2. Рекомендуемая схема устройства для измерения предельного звукового давления микрофонов - приемников давления "труба-резонатор"
1 - устройство "труба-резонатор"; 2 - излучатель (п.1.11.2)
Черт.18
Измерения проводят при настройке обеих труб в резонанс: большой - на половину длины волны; малой - на четверть длины волны.
Диаметр излучателя должен соответствовать диаметру большой трубы.
Микрофон устанавливают в малую трубу, обеспечивая при этом герметизацию устройства.
3. Рекомендуемые схемы устройств для создания ветровой помехи
Устройство должно обеспечивать плавное изменение средней скорости потока воздуха, воздействующего на испытуемый микрофон, от 0 до 8 м/с.
Уровень спектральной плотности звукового давления ветровой помехи, измеренной измерительным микрофоном, должен соответствовать характеристике, приведенной на черт.18.
Отношение напряжения на выходе фильтра микрофона, соответствующего воздействию ветровой помехи, к напряжению от шумов и вибраций, не связанных с воздействием ветровой помехи на микрофон, должно соответствовать требованиям п.2.1.4.
3.1. Устройство "аэродинамическая труба"
Черт.19
Размеры рабочей части установки должны превышать наибольший размер микрофона не менее чем в два раза.
3.2. Устройство "маятник"
1 - низкочастотный генератор сигналов (п.1.2.1); 2 - анализатор спектра (п.1.5); 3 - самописец уровня (п.1.2); 4 - испытуемый микрофон; 5 - излучатель (п.1.11.2); 6 - инерционная масса; 7 - кронштейн; 8 - горизонтальная ось; 9 - звукомерная заглушенная камера (п.1.18)
Черт.20
На излучатель подают электрический сигнал и с выхода микрофона на самописце уровня регистрируют калибровочный уровень напряжения, соответствующий воздействующему звуковому давлению. Звуковое давление, воздействующее на микрофон, определяют по формуле (34) приложения 2. Затем измерения проводят при отключенном сигнале.
Кронштейн отклоняют от состояния равновесия на угол, определяемый максимальной скоростью ветрового потока, и отпускают его. В результате колебательного движения кронштейна создается воздушный поток, имитирующий ветровую помеху. За один период колебания кронштейна скорость ветрового потока изменяется от нуля (в крайних положениях кронштейна) до максимального значения (в вертикальном положении кронштейна). Необходимую скорость ветра устанавливают, изменяя длину маятника.
4. Рекомендуемая схема устройства для создания однородного электромагнитного поля
1 - катушки; 2 - область сферы, в которую помещают испытуемый микрофон
Черт.21
Черт.22
Перед проведением измерений катушку рекомендуется отградуировать в магнитном поле с известной напряженностью.
Приведенное устройство обеспечивает в рабочей области поля отклонение от однородности не более 2%.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Справочное
РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ
Алгоритм расчета
Погрешность рассчитывают в соответствии с требованиями ГОСТ 8.207 и ГОСТ 8.381.
определяют по формуле
Случайную составляющую погрешности измерения вычисляют по формуле
при числе слагаемых более 4
При числе слагаемых менее 4
В окончательном результате представляют относительную погрешность, выраженную в логарифмической форме, в децибелах
Примеры расчета погрешностей измерения
Чувствительность микрофона, измеренная способом замещения
1.1. Метод "по точкам"
Подставив формулы (39), (40) в формулу (38), получаем
где
Подставив формулу (49) в формулу (55), а формулы с (52) по (63) в формулу (50), получаем
(при числе слагаемых менее 4),
(при числе слагаемых более 4),
1.2. Метод автоматический
Проведя (аналогично предыдущему методу) преобразования, получаем
 |
(73) |
Расчетные значения погрешностей результатов измерений чувствительности микрофонов, проводимых в звукомерной заглушенной камере, приведены в табл.2. При расчете за неисключенные систематические погрешности приняты максимально допустимые границы величин, входящих в формулы (70) и (73). Эти границы взяты из требований к средствам измерений и акустическим условиям измерений настоящего стандарта. Допустимые границы погрешностей средств измерений определены при их эксплуатации в нормальных для них климатических условиях.
Таблица 2
Метод измерения | Значения погрешностей, входящих в формулы (70) и (73) в относительных единицах |  , дБ | |||
По точкам: |  | |  | |
|
сравнением с микрофоном - приемником давления | 0,06 | 0,025 | 0,06 | 0,12 | 1,93 |
сравнением с идентичным микрофоном | 0,06 | 0,025 | 0,12 | - | 1,58 |
Автоматический: | | | | |
|
сравнением с микрофоном - приемником давления | 0,08 | 0,06 | 0,06 | 0,12 | 2,07 |
сравнением с идентичным микрофоном | 0,08 | 0,06 | 0,12 | - | 2,00 |
Уменьшить погрешность измерения при необходимости возможно, уменьшая входящие неисключенные систематические и случайные погрешности измерения. Уменьшить неисключенные систематические погрешности измерения можно, используя средства измерений повышенной точности и определив для измерений рабочую область, в которой составляющая погрешности, обусловленная отклонением реального поля от идеальных условий, находится в пределах менее ±1,0 дБ (например ±0,5 дБ).
Уменьшить случайную погрешность возможно, увеличив количество наблюдений.
Если при измерении чувствительности звукопринимающие поверхности микрофонов находятся в пределах рабочей области, в которой неравномерность звукового давления не более 0,5 дБ, то погрешность за счет отклонения от идеальных условий не должна превысить ±0,5 дБ.
Таблица 3
Метод измерения | Значения погрешностей, входящих в формулу (70) в относительных единицах | , дБ | |||
По точкам: |  | | | |
|
сравнением с микрофоном - приемником давления | 0,12 | 0,01 | 0,06 | 0,06 | 0,8 |
сравнением с идентичным микрофоном | 0,02 | 0,01 | 0,06 | - | 0,5 |
2. Расчет погрешностей измерения неравномерности частотной характеристики чувствительности микрофона; перепада чувствительности "фронт-тыл"; крутизны частотной характеристики чувствительности, модуля полного электрического сопротивления проводился аналогично методу I.
Результат расчета максимально допустимых границ погрешностей измерения указанных характеристик приведен в табл.4.
Таблица 4
Измеряемая характеристика | Метод измерения | , дБ |
Неравномерность частотной характеристики чувствительности | По точкам: |
|
| сравнением с микрофоном - приемником давления | 1,86 |
| сравнением с идентичным микрофоном | 1,93 |
| Автоматический: |
|
| сравнением с микрофоном - приемником давления | 2,00 |
| сравнением с идентичным микрофоном | 2,14 |
Перепад чувствительности "фронт-тыл" | По точкам: |
|
| сравнением с микрофоном - приемником давления | 2,40 |
| сравнением с идентичным микрофоном | 1,93 |
| Автоматический: |
|
| сравнением с микрофоном - приемником давления | 3,00 |
| сравнением с идентичным микрофоном | 2,92 |
Крутизна частотной характеристики чувствительности | По точкам сравнением с микрофоном - приемником давления | 2,00 |
Модуль полного электрического сопротивления | Автоматический электрический | 0,10 |
| По точкам электроакустический | 0,075 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Справочное
Весовые коэффициенты для вычисления коэффициента направленности
Угол падения звуковой волны | Весовые коэффициенты (  ) для шагов разбиения | ||||
| 5 ° ( =72) | 10 ° ( =36) | 15 ° ( =24) | 30 ° ( =12) | |
0, | 180° | 0,5 | 0,19 | 0,42 | 1,80 |
5, | 175 | 0,38 | - | 0,45 | 1,7 |
10, | 170 | 0,76 | 1,52 | - | - |
15, | 165 | 1,13 | - | 3,39 | - |
20, | 160 | 1,49 | 2,98 | 3,35 | - |
25, | 155 | 1,84 | - | - | - |
30, | 150 | 2,2 | 4,36 | 6,53 | 12,94 |
35, | 145 | 2,5 | - | - | - |
40, | 140 | 2,8 | 5,6 | - | - |
45, | 135 | 3,08 | - | 9,25 | - |
50, | 130 | 3,34 | 6,68 | - | - |
55, | 125 | 3,57 | - | - | - |
60, | 120 | 3,78 | 7,55 | 11,30 | 22,42 |
65, | 115 | 3,95 | - | - | - |
70, | 110 | 4,1 | 8,19 | - | - |
75, | 105 | 4,21 | - | 12,61 | - |
80, | 100 | 4,29 | 8,58 | - | - |
85, | 95 | 4,34 | - | - | - |
90 |
| 4,36 | 8,72 | 13,06 | 25,88 |