ГОСТ Р МЭК 61094-3-2001
Цей стандарт встановлює первинний метод градуювання лабораторних еталонних мікрофонів за вільним полем з використанням методу взаємності. Він забезпечує високу точність відтворення одиниці звукового тиску, що є критичним для забезпечення єдності акустичних вимірювань.
При проведенні точних акустичних вимірів шуму на робочих місцях слід використовувати прилади, мікрофони яких пройшли метрологічну атестацію в лабораторіях, що керуються цим методом.
Download document
.docx format · available to registered users
Государственная система обеспечения
единства измерений
Первичный метод градуировки по свободному полю лабораторных эталонных микрофонов методом взаимности
Москва
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Всероссийским научно-исследовательским институтом физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ), Техническим комитетом по стандартизации ТК 206 «Эталоны и поверочные схемы»
ВНЕСЕН Управлением метрологии Госстандарта России
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 1 августа 2001 г. №311-ст
3 Настоящий стандарт представляет собой аутентичный текст международного стандарта МЭК 61094-3-95 «Микрофоны измерительные. Первичный метод градуировки по свободному полю лабораторных эталонных микрофонов методом взаимности»
TOC \o "2-3" \h \z \t "Заголовок 1;1" HYPERLINK "" \l "_Toc3972659" 1 Область применения PAGEREF _Toc3972659 \h 1
HYPERLINK "" \l "_Toc3972660" 2 Нормативные ссылки PAGEREF _Toc3972660 \h 2
HYPERLINK "" \l "_Toc3972661" 3 Определения PAGEREF _Toc3972661 \h 2
HYPERLINK "" \l "_Toc3972662" 4 Опорные внешние условия PAGEREF _Toc3972662 \h 3
HYPERLINK "" \l "_Toc3972663" 5 Принципы градуировки по свободному полю методом взаимности PAGEREF _Toc3972663 \h 3
HYPERLINK "" \l "_Toc3972671" 6 Факторы, влияющие на чувствительность по свободному полю PAGEREF _Toc3972671 \h 7
HYPERLINK "" \l "_Toc3972678" 7 Составляющие неопределенности градуировки PAGEREF _Toc3972678 \h 8
HYPERLINK "" \l "_Toc3972686" Приложение А HYPERLINK "" \l "_Toc3972687" Данные о положении акустического центра микрофона PAGEREF _Toc3972687 \h 10
HYPERLINK "" \l "_Toc3972688" Приложение Б HYPERLINK "" \l "_Toc3972689" Данные о коэффициентах затухания звука в воздухе PAGEREF _Toc3972689 \h 11
HYPERLINK "" \l "_Toc3972690" Приложение В HYPERLINK "" \l "_Toc3972691" Влияние окружающей среды на чувствительность микрофона PAGEREF _Toc3972691 \h 12
HYPERLINK "" \l "_Toc3972694" Приложение Г HYPERLINK "" \l "_Toc3972695" Библиография PAGEREF _Toc3972695 \h 13
Государственная система обеспечения единства измерений
Первичный метод градуировки по свободному полю лабораторных
эталонных микрофонов методом взаимности
State system for ensuring the uniformity of measurements. Measurement microphones. Primary method for free-field calibration of laboratory standard microphones by the reciprocity technique
Дата введения 2002-07-01
1 Область применения
Настоящий стандарт:
- распространяется на лабораторные эталонные микрофоны (далее - микрофоны), удовлетворяющие требованиям МЭК 61094-1, и на микрофоны других типов. Микрофоны, полностью удовлетворяющие требованиям МЭК 61094-1 и снабженные специальным адаптером, могут быть градуированы в соответствии с настоящим стандартом со снятым адаптером;
- устанавливает первичный метод определения чувствительности микрофонов по свободному полю, позволяющий получить воспроизводимость и необходимую точность при измерении звукового давления в условиях свободного поля;
- предназначен для применения в лабораториях, в которых работает высококвалифицированный персонал и которые оснащены специализированным оборудованием.
2 Нормативные ссылки
Следующие нормативные документы содержат положения, на которые имеются ссылки в настоящем стандарте и которые входят в состав этого стандарта. Поскольку все нормативные документы периодически пересматриваются, рекомендуется применять последние издания нормативных документов, указанных ниже. Перечни действующих международных стандартов имеются в соответствующих национальных организациях МЭК и ИСО.
МЭК 27-721) Обозначения в электротехнике. Часть 2. Телекоммуникация и электроника
МЭК 50(801)-941) Международный электротехнический словарь (IEV). Глава 801. Акустика и электроакустика
МЭК 61094-1-951) Микрофоны измерительные. Часть 1. Микрофоны лабораторные эталонные. Технические требования
МЭК 61094-2-951) Микрофоны измерительные. Часть 2. Первичный метод градуировки по давлению лабораторных эталонных микрофонов методом взаимности
ИСО 9613-1-931) Акустика. Затухание звука при распространении в окружающей среде. Часть 1. Расчет поглощения звука атмосферой
1) Стандарты МЭК, ИСО - во ВНИИКИ Госстандарта России.
3 Определения
Определения - по МЭК 27, МЭК 50(801), МЭК 61094-1, МЭК 61094-2, ИСО 9613-1 и дополнительные термины со следующими определениями:
обратимый микрофон: Линейный пассивный микрофон, для которого импеданс холостого хода в обратном направлении и передаточный импеданс в прямом направлении равны по значению.
фазовый угол чувствительности микрофона по свободному полю: Фазовый угол на данной частоте для плоской синусоидальной бегущей волны для определенного направления распространения звука при данных внешних условиях между напряжением холостого хода и звуковым давлением в точке расположения акустического центра микрофона до помещения его в звуковое поле, градус или радиан (...° или рад).
акустический центр микрофона-преобразователя: Акустический центр микрофона-преобразователя в режиме излучения на данной частоте синусоидального сигнала и для определенного направления и расстояния есть точка, из которой расходятся волны с фронтом, близким к сферическому, на поверхности в окрестности точки наблюдения.
Примечания
1 В этом случае акустический центр обратимого микрофона-преобразователя при приеме звука и при излучении звука остается одним и тем же.
2 Определение справедливо для звуковых полей со сферическим или почти сферическим волновым фронтом.
эквивалентный точечный преобразователь: Преобразователь, который, будучи помещен в акустическом центре микрофона, воспроизводит характеристики данного микрофона в режимах приема и передачи в данном направлении и диапазоне расстояний.
электрический передаточный импеданс: Для системы, состоящей из двух акустически связанных микрофонов, - это отношение напряжения холостого хода микрофона-приемника к входному току микрофона-излучателя, ом (Ом).
Примечание - Этот импеданс определяют для конструкции заземленного экрана, указанной в 7.2 МЭК 61094-1.
акустический передаточный импеданс: Для системы, состоящей из двух акустически связанных микрофонов, - это отношение звукового давления, действующего на мембрану микрофона-приемника, к объемной скорости, производимой микрофоном-излучателем, в режиме короткого замыкания, паскаль-секунда на кубический метр (Па∙с/м3).
главная ось микрофона: Прямая, проходящая через акустический центр микрофона и перпендикулярная к мембране микрофона.
условия свободного поля: Условия, при которых звуковая волна может распространяться свободно без каких-либо возмущений.
4 Опорные внешние условия
= 23,0 °С.
= 101325 Па.
= 50 %.
Примечание - Опорное значение температуры 23 о С выбрано из практических соображений, требующих проведения градуировки преимущественно при данной или близкой по значению температуре.
5 Принципы градуировки по свободному полю методом взаимности
5.1 Общие сведения
Градуировка микрофонов методом взаимности может быть выполнена либо с помощью трех микрофонов, два из которых должны быть обратимыми, либо с помощью вспомогательного источника звука и двух микрофонов, один из которых должен быть обратимым.
Примечание - Если один из микрофонов необратим, то он может быть использован только в качестве приемника звука.
5.1.1 Общие принципы градуировки при использовании трех микрофонов
Предполагают, что два микрофона акустически связаны в свободном поле. Используя один из них как источник звука, а другой как приемник звука, измеряют электрический передаточный импеданс. Если акустический передаточный импеданс такой системы известен, то можно найти произведение чувствительностей по свободному полю двух связанных микрофонов. Используя парные комбинации микрофонов (1), (2) и (3), получают три независимых произведения, из которых можно вывести уравнение чувствительности по свободному полю каждого из трех микрофонов.
5.1.2 Общие принципы градуировки при использовании двух микрофонов и вспомогательного источника звука
Во-первых, предполагают, что два микрофона акустически связаны между собой в свободном поле. Определяют произведение чувствительностей по свободному полю этих двух микрофонов (см. HYPERLINK "" \l "PO0000014" \o "Пункт 5.1.1" 5.1.1 ). Во-вторых, предполагают, что на оба микрофона воздействует одинаковое звуковое давление от вспомогательного источника звука в свободном поле. Тогда отношение двух выходных напряжений будет равно отношению чувствительностей по свободному полю этих микрофонов. Таким образом из произведения и отношения чувствительностей по свободному полю этих двух микрофонов можно определить чувствительность по свободному полю каждого из двух микрофонов.
Примечание - Чтобы получить отношение чувствительностей по свободному полю, можно использовать метод непосредственного сравнения, а вспомогательным источником звука может быть третий микрофон, размеры и акустические характеристики которого отличаются от таковых у градуируемых микрофонов.
5.2 Основные уравнения
Лабораторные эталонные и подобные им микрофоны можно рассматривать как обратимые, и поэтому систему из двух уравнений для этих микрофонов можно записать в виде
; (1)
- звуковое давление на мембране микрофона;
- напряжение на электрических контактах микрофона;
- объемная скорость акустической части (мембраны) микрофона;
- сила тока, протекающего через электрические контакты микрофона;
- электрический импеданс микрофона при заторможенной мембране;
- акустический импеданс электрически ненагруженного микрофона;
- передаточные импедансы в обратном и прямом направлениях;
- чувствительность микрофона по давлению.
HYPERLINK "" \l "PO0000017" \o "Формула 1" Уравнения (1 ) можно переписать в виде
; (1a)
которые и являются уравнениями взаимности для микрофона.
( HYPERLINK "" \l "PO0000020" \o "Пункт 5.4" 5.4 и HYPERLINK "" \l "PO0000023" \o "Пункт 5.5" 5.5 ).
5.3 Метод замещения напряж
