1、ZTZYG 中华人民共和国国家计量检定规程JJG 389-2003 仿真耳Artificial Ears 2003 - 09 -23发布2004 - 03 -23实施国家质量监督检验检疫总局发布JJG 389- 2003 仿真耳检定规程f JJG 389-2003 Verification Regulation of : 代替JJG389-1985; Artificial Ears 本规程经国家质量监督检验检疫总局2003年09月23日批准，并自2004年03月23日起施行。归口单位:全国声学计量技术委员会主要起草单位:中国计量科学研究院本规程委托全国声学计量技术委员会负责解释JJG 389-
2、2003 本规程主要起草人:帅正萍(中国计量科学研究院)陈剑林(中国计量科学研究院)参加起草人:张美娥(中国计量科学研究院)邱建华(中国计量科学研究院)白、涅(中国计量科学研究院)郑晓援(中国计量科学研究院)JJG 389- 2003 目录1 范围(1 ) 2 引用文献(1 ) 3 概述(1 ) 4 计量性能要求(1 ) 4.1 频率范围(1 ) 4.2 声搞合腔(1 ) 4.3 静压力均衡(1 ) 4.4 传声器(1 ) 5 通用技术要求(2 ) 5.1 材料(2 ) 5.2 铭牌、标志和使用说明书(2 ) 6 计量器具控制(3 ) 6.1 首次检定和后续检定(3 ) 6.2 使用中的检验(
3、6 ) 附录A检定证书和检定结果通知书内页格式(8 ) 附录B仿真耳测量不确定度的评定们的JJG 3892003 仿真耳检定规程本规程依据国际标准IEC60318一1998电声-人头和人耳模拟器。1 范围本规程适用于仿真耳的首次检定、后续检定和1吏用中检验。2 引用文献本规程引用下列文献:IEC60318. 1- 1998 Partl: Ear simulator for the calibration of supra-aural earphones IEC60318.2一1998 Part2 : An interim acoustic coupler for the calibration
4、 of audion毗ncearphones in the extended high-frequency range IEC60318.3 - 1998 Part3: Acoustic coupler for the calibration of supral - aural earphones used in a叫iometryIEC61094.1一1992Part1: Specifications for laboratory standard microphones IEC61094 .4 - 1995 Part4: Specifications for working standar
5、d microphones 刀F1059-1999测量不确定度评定与表示使用本规程时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。3 概述仿真耳也称耳模拟器，它是由一个经校准过、并规定型号的声压型测量传声器和声搞合腔或由模拟耳道口声阻抗的声学组件组成，用于对耳机的客观校准。4 计量性能要求4.1 频率范围仿真耳的频率范围一般为20Hz-10kHz;对仅用于检定测听耳机的仿真耳，频率范围可在125Hz-8kHz之间;对用于扩展高频范围内检定测昕耳机用的临时搞合腔，扩展频率范围应为8kHz- 16kHzo 4.2 声藕合腔声祸合腔的结构和有效体积应符合IEC60318:1998的相关规定。4.3 静压力
6、均衡当用一个孔塞塞住或打开静压力均压孔时，在100Hz-10kHz频率范围内，在耳机端产生的声压差应不大于O.2dBo4.4 传声器仿真耳的传声器应符合IEC61094-4:1995的技术要求，其频率响应的允差规定见表1，传声器的声压灵敏度级(包括测量系统)在规定频率范围内应是己知的，其测量扩展不确定度应不大于O.2dB(k = 2)。JJG 389- 2003 5 通用技术要求5.1 材料仿真耳应使用坚硬的、稳定的非磁性材料(如黄铜)制成。5.2铭牌标志和使用说明书5.2.1 仿真耳应具有以下清晰而耐久的标志:1)制造商的名称;2)产品的型号和序列号。5.2.2 非供操作者使用的部件，应采用
7、密封或标记的方法加以保护，以免影响仿真耳的准确度。5.2.3 每台仿真耳应附有使用说明书，包括所有附件的资料。表1传声器频率响应的允差(dB)频率1Hz类型WSl类型WS220 :t 0.5 土0.525 :t 0.5 土0.531.5 :t 0.5 :t 0.5 40 士0.5:t 0.5 50 :t 0.5 :t 0.5 63 :t 0.5 :t 0.5 80 土0.5:t 0.5 100 :t 0.5 :t 0.5 125 :t 0.5 :t 0.5 160 :t 0.5 士0.5200 :t 0.5 :t 0.5 250 参考参考315 士0.5:t 0.5 400 土0.5:t 0.
8、5 500 土0.5土0.5630 :t 0.5 土0.5800 :t 0.5 土0.51000 :t 0.5 土0.51250 :t 0.5 土0.51600 :t 0.5 :t 0.5 2000 土0.5:t 0.5 2 JJG 389-2003 表1(续)频率1Hz类型WSl2500 :l: 0.75 3150 土1.04000 土1.255000 土1.56300 士1.75 8000 士2.010o + 2.0; - 6.0 12500 + 2.0; - 10.0 160 +2.0; - 注:WSl表示l英寸据传声器，WS2表示1/2英寸传声器。6 计量器具控制计量器具控制包括首次检
9、定、后续检定以及使用中的检验。6.1 首次检定和后续检定6. 1. 1 检定条件6. 1.1. 1 计量标准和主要配套设备1)声校准器类型WS2:l: O.5 一:l: 0.5 :l: 0.5 :t 0.75 :l: 1. 0 士1.25士1.5士1.75:t 2.0 声校准器的准确度等级应符合JJG176- 1995 声校准器检定规程中规定的0级或1级的要求。2)实验室标准传声器在检定频率上，实验室标准传声器的声压灵敏度级校准的测量扩展不确定度应优于( 0 . 05 - O. 1) dB (k = 2)。3)正弦信号发生器正弦信号发生器的频率范围为20Hz-16kHz，幅频特性优于:t0 .
10、ldB，输出信号的谐波失真不大于0.1%，在检定期间的幅值稳定度优于:t0.02dB。4)测量放大器测量放大器的频率范围为20Hz-16kHz，频率响应优于:t0.2dB，谐波失真不大于0.1% ，在检定期间的稳定度优于土0.02dB。5)带通滤波器带通滤波器应符合JJG449-2001 倍频程和1/3倍频程滤波器检定规程中规定的。级或l级倍频程和1/3倍频程滤波器的要求。6)交流电压表 1:英寸.= 0.0254米3 JJG 389-2003 在检定频率范围内，其最大允许误差应优于:t0.5%。7)有源搞合腔检定频率上，在5V有效值电压输入时，有游、搞合腔中声信号的谐波失真应不大于1%。8)
11、高阻抗标准耳机高阻抗标准耳机的频率范围为20Hz-20kHz，谐波失真不大于0.1%，在检定期间的声压稳定度优于:t0.02dBo 9)参考仿真耳参考仿真耳的频率泡围为50Hz-10kHz，声压灵敏度级校准的测量扩展不确定度应优于1.0dB(k = 3)。10)气压计在检定环境条件内，气压计的最大允差应优于士0.2kPa。11)温度计在检定环境条件内，温度计的最大允差应优于土0.2C。12)温度计在检定环境条件内，湿度计的最大允差应优于土4%06. 1.1.2 参考环境条件温度:23 c 相对湿度:50% 气压:101.3kPa 6. 1.1.3 检定环境条件温度:23 c士3C相对湿度:50
12、% :t 20% 气压:101. 3kPa :t 3.0kPa 6.1.2检定项目仿真耳的检定项目见表20表2仿真耳的首次检定、后续检定和使用中检验项目一览表项目首次检定后续检定外观检查+ + 使用说明书+ 频率范围+ + + + 声搞合腔(113倍频程)(倍频程)静压力均衡+ + + 传声器频率响应(113倍频程)(倍频程)灵敏度调节(包括测量系统)-注:+表示需要检定的项目，-表示不需要检定的项目。4 使用中检验+ + -一一一一一一一一一JJG 389-2003 6. 1. 3 检定方法6. 1. 3.1 外观检查仿真耳应具有清晰的铭牌和标志，包括产品名称、型号、序列号和制造商的名称等，
13、外观不应有机械损伤。6. 1.3.2 频率范围与声搞合腔被检仿真耳声藕合腔的有效体积的差异是通过与参考仿真耳的声压量值比较求得，参考仿真耳(包括传声器)与被检仿真耳的类型应相同。检定装置如图1所示。静态力4.5N士O.5N交流屯压表正弦信号发生器带通滤波器仿真耳图1声搞合腔检定示意图1)用气导昕力基准中的参考仿真耳，将高阻抗标准耳机正向搞合到参考仿真耳上，并在耳机上垂直施加4.5N:tO.5N的作用力，在仿真耳规定频率范围内的标称113倍频程(首次检定)或倍频程(后续检定)中心频率以及750Hz和1.5kHz频率点上，分别调节正弦信号发生器的频率和电压输出使测量放大器上有一个合适的指示，并读取
14、交流电压表上的示值。2)将被检仿真耳的声搞合腔(不包括仿真耳的前置放大器和传声器)替代参考仿真耳的声调合腔，重复6.1.3.21)的步骤，并保持正弦信号发生器的频率和电压输出与上述相同，读取交流电压表上的示值。3)计算出被检仿真耳祸合腔与参考仿真耳桐合腔相应的声压级差值，即为被检仿真耳在规定频率范围内、由搞合腔有效体积的偏差所引起的声压级的偏差。6. l.3.3 静压力均衡检定装置如图1所示。1 )将被检仿真耳的均压孔用孔塞(或针)塞住，将高阻抗标准耳机正向搞合到被检仿真耳上，并在耳机上垂直施加4.5N:tO.刊的作用力，在100Hz-10kHz频率范围内的标称1/3倍频程中心频率以及750H
15、z和1.5kHz频率点上，分别调节正弦信号发生器的频率和电压输出，使测量放大器上有一个合适的指示。2)将被检仿真耳的均压孔打开，重复6.1.3.31)的步骤，并保持正弦信号发生器的频率和电压输出与上述相间，分别读取测量放大器上的声压级示值。3)计算被检仿真耳用孔塞(或针)塞住均压孔时读取的声压级与打开均压孔时读取的声压级之差，在100Hz-10kHz频率范围内应不大于O.2dBo6. 1. 3.4 传声器频率响应被检仿真耳中的传声器的声压灵敏度级是与一经互易法校准过的实验室标准传声器JJG 389- 2003 在有源搞合腔中通过比较法求得，有源楠合腔可同时插入实验室标准传声器和被检传声器，也可
16、仅插入一只传声器，用替代法比较，检定装置分别见图2a、图2b。正弦信号发生器交流电压表( a) 正弦信号发生器测量放大器交流电压表) ，。( 图2传声器频率响应检定示意图1)在仿真耳规定的频率范围内，按标称113倍频程中心频率以及750Hz和1.5kHz频率点上，分别调节正弦信号发生器的频率，并相应读取实验室标准传声器在交流电压表上的示值及被检传声器在交流电压表上的示值，并计算出相应声压级的差值。2)当用图2a所示的装置进行检定时，应将实验室标准传声器(包括前置放大器)与被检传声器(包括前置放大器)在相应的测量放大器上进行对换，重复上述1)的步骤，然后求出二次差值的平均值。3)用被检传声器与实
17、验室标准传声器的差值，加上实验室标准传声器的己知声压灵敏度级，即为被检传声器的声压灵敏度级。4)被检传声器在各频率点上相对250Hz时的声压灵敏度级，即为传声器的频率响应，其频率响应不应超过表1的规定。6. 1. 4 检定结果的处理经检定合格的仿真耳发给检定证书;检定不合格的仿真耳发给检定结果通知书，并注明不合格的项目，检定证书和检定结果通知书的内页格式见附录Ao6. 1. 5 检定周期仿真耳的检定周期一般不超过2年。6.2 使用中的检验6.2.1 检验项目使用中检验的项目见表206.2.2 检验方法6.2.2.1 外观检查JJG 389-23 外观检查应符合本规程6.1.3.1条的要求。6.
18、2.2.2 灵敏度调节检定装置如图3所示，仿真耳的输出连接到测量放大器上，用声校准器正向直接搞合到仿真耳中的传声器上，调节测量放大器的增益，使测量放大器的示值为声校准器的校准值。注:如传声器的声压灵敏度较低，可按传声器的修正值进行修正。测量放大器仿真耳图3灵敏度调节检验示意图7 JJG 389-2003 附录A检定证书和检定结果通知书内页格式A.l 检定证书内页格式检定结果一、外观检查:二、频率范围与声鹊合腔:频率1Hz20 31. 5 63 125 250 声压级差值IdB频率1kHz1.5 2 4 8 声压级差值IdB三、传声器频率响应(参考250Hz): 频率1Hz20 31. 5 63
19、 125 250 频率响应IdB 频率1kHz1 1.5 2 4 8 频率响应IdB 8 共页第页500 750 lO 16 500 750 LO 16 JJG 389- 2003 检定结果共页第页检定环境条件:温度: 相对湿度:% 庐压:kPa 检定依据:JJG 389-2003仿真耳检定规程测量扩展不确定度:使用的标准装置名称:说明:A.2 检定结果通知书内页格式检定结果通知书内页格式的栏目与检定证书相同，但在检定结果通知书中应标明不合格项目。9 JJG 389一2003附录B仿真耳测量不确定度的评定仿真耳频率响应的测量误差主要由声搞合腔的腔体积允差所引起的声压级偏差及传声器的频率响应允差
20、两部分组成。以下就测听频率范围内对仿真耳的声锢合腔以及传声器频率响应的试验结果作特定的不确定度分析。B1 搞合腔B1. 1 数学模型声祸合腔试验依据规程6.1.3.2条检定方法，被检仿真耳与参考仿真耳声桐合腔中所产生的声压级差值b.Lp可用以下数学公式表达。b. Lp=Lp-Lpo 式中:Lp一一被检仿真耳声搞合腔中产生的声压级，dB; Lp。一一参考仿真耳声搞合腔中产生的声压级，dB。B1. 2 灵敏度系数由(1)式可知，Lp与LPo互不相干，其方差为u;(b. Lp) = cu2(Lp) + c:u2(Lpo) 、，唱-A/，、式中灵敏度系数为() (6. Lp) Cl =一一一一一一=1
21、 J (Lp) J (b. Lp) C句=一一一一一=- 1 J (L Po) B1. 3 A类标准不确定度的评定试验在标称倍频程中心频率上进行，对4152仿真耳、频率范围为63Hz-10kHz，对4153仿真耳、频率范围为31.5Hz-16kHz，分别独立测量6次，测量得到的声压级差值分别见表B.1和表B.2，最大标准偏差为O.12dB。表B.l4152/1387368仿真耳的声压级差值(dB) 次数63Hz 125Hz 250Hz 500Hz 1kHz 2kHz 4kHz 8kHz 10kHz 0.00 + 0.04 + 0.04 +0.09 +0.04 + 0.04 + 0.03 + 0
22、.05 - 0.17 2 + 0.04 + 0.04 + 0.04 +0.09 +0.04 + 0.04 + 0.03 + 0.09 一0.173 - 0.04 + 0.04 +0.04 +0.09 +0.04 + 0.04 + 0.03 + 0.15 - 0.18 4 - 0.04 + 0.04 + 0.04 +0.09 + 0.04 + 0.04 + 0.03 + 0.10 - 0.19 5 - 0.04 0 .00 + 0.04 + 0.04 + 0.04 + 0.04 + 0.03 + 0.07 - 0.18 6 - 0.09 0.00 +0.04 + 0.04 + 0.04 + 0.
23、04 0.00 + 0 .08 - 0.18 - 0.03 + 0.03 + 0.07 + 0.04 + 0.04 + 0.03 + 0.09 - 0.18 x +0.04 (1n_l 0.04 0.02 0.00 0.03 0.00 0.00 0.01 0.03 0.01 10 JJG 389- 2003 表B.24153/1092216仿真耳的声压级差值(dB) 次数31.5Hz 63Hz 125Hz 250Hz 1 5Hz 1kHz 2kHz 4kHz 8kHz 16kHz + 0.35 + 0.58 +0.79 + 0.60 + 0.03 +0.73 + 1.54 - 0.36 - 0
24、.01 - 0.09 2 + 0.26 + 0.50 + 0.87 + 0.57 + 0.05 + 0.79 + 1. 41 - 0.38 - 0.07 -0.19 3 + 0.26 + 0 .42 +0.80 +0.57 + 0.14 + 0.73 + 1.43 - 0.38 - 0.09 - 0.03 4 +0.26 +0.42 + 0.72 + 0.44 -0.08 + 0.67 + 1.38 - 0.39 -0.05 - 0.16 5 + 0.09 + 0.33 + 0.72 + 0.41 - 0.05 +0.52 + 1.55 - 0.38 -0.06 + 0.08 6 + 0.35
25、 + 0.50 + 0.79 + 0.61 +0.05 + 0.58 + 1.41 - 0.38 - 0.06 + 0.10 Z +0.26 + 0.46 + 0.78 + 0.53 I + 0.02 + 0.67 + 1.45 - 0.38 - 0.06 - 0.05 再-1 0.09 0.09 0.06 0.10 0.07 0.01 0.03 0.12 B1 .4 B类标准不确定度评定检定采用比较法，与正弦信号发生器幅频特性、测结放大器的频率响应元关，因此误差来源主要有以下两部分组成。1 )气导听力零级基准的频率范围为50Hz-10kHz，测量扩展不确定度小于1.0dB(k=3)，贝UUl
26、 = 1.0/3 = 0.333 (dB)。2)交流电压表的最大允许误差为主0.5%(0.043dB)，以均匀分布考虑，取k=巧，则问=0.043 J3 = 0.025 (dB)，以独立测量二次考虑声搞合腔测量的不确定度来源汇总于表B.3o表B.3声辑合腔测量的不确定度来源汇总表标准不确定度序号来源符号声压级差值测量1 = SI 2 气导昕力零级基准传递误差U2 3 交流电压表测量误差3 B1.5 合成标准不确定度以上分量独立无关，合成标准不确定度为uf1(ALp)=dd+dd+2uj ur1(6Lp) = ,)(0.12)2 + (0.333)2 +2x (0.025 )2 =0.356(d
27、B) B2 传声器频率响应B2.1 A类标准不确定度的评定数值/dB0.12 0.333 0.025 传声器频率响应试验依据规程6.1.3.4条检定方法，用被检仿真耳的传声器与实验室标准传声器进行声压灵敏度级的比较。分别独立测量6次，测量得到的被检仿真耳的JJG 389-2003 传声器声压灵敏度级见表B.4和表B.5，在20Hz-10kHz频率范围内，其最大标准偏差为0.07dB。表B.44144/1304811传声器的声压灵敏度级(d) 次数20Hz 63Hz 125Hz 250Hz 500Hz 1kHz 2kHz 4kHz 8kHz 10kHz - 26.42 - 26.37 - 26.
28、44 - 26.44 - 26.26 - 26.37 - 25.22 - 25.25 - 28.55 - 31. 87 2 - 26.44 - 26.43 - 26 .44 - 26.44 - 26.25 - 26.37 - 25.19 - 25.16 - 28.58 - 31. 92 3 - 26.44 - 26 .43 - 26.44 - 26.42 - 26.27 - 26.37 - 25.19 -25.19 - 28.53 - 31 .91 4 - 26 .43 - 26.43 - 26.43 - 26 .41 - 26.31 - 26.29 - 25 .19 - 25.16 - 28
29、.61 - 31. 86 5 - 26.42 - 26 .42 - 26.43 - 26 .40 - 26.31 - 26.37 - 25.20 - 25.20 - 28.59 - 31. 85 6 - 26.26 - 26 .43 - 26.44 - 26 .43 - 26.31 - 26.36 - 25.21 - 25.12 - 28.55 -31. 90 Z - 26.40 - 26 .42 - 26 .44 - 26.42 - 26.29 - 26.36 - 25.20 - 25.18 - 28.57 - 31. 89 . - I 0.07 0.02 0.01 0.02 0.03 0.
30、03 0.01 0.04 0.03 0.03 表B.54134/1157672传声器的声压灵敏度级(dB) 次数20Hz 31.5Hz 63Hz 125Hz 250Hz 500Hz 1kHz 2kHz 4kHz 8kHz 16kHz - 38.22 - 38.17 - 38.14 - 37.55 - 37.54 - 37.56 - 37.54 - 37.50 - 37.31 - 36.68 - 36.71 2 - 38.20 - 38.15 - 38.13 - 37.54 - 37.54 - 37.56 - 37.54 - 37.51 - 37.31 - 36.69 - 36.74 3 - 3
31、8.20 -38.16 - 38.13 - 37.54 - 37.54 - 37.55 - 37.54 - 37.50 - 37.31 - 36.66 - 36.61 4 - 38.19 - 38.15 -38.13 - 37.54 - 37.54 - 37.55 - 37.54 - 37.50 - 37.32 - 36.68 5 - 38.18 - 38.14 - 38.13 - 37.55 - 37.55 - 37.55 - 37.54 - 37.51 - 37.31 - 36.70 6 - 38.18 - 38.15 - 38.13 - 37 .57 - 37.54 - 37.55 -
32、37.54 - 37.50 - 37.31 - 36.68 z - 38.20 - 38 . 15 - 38.13 - 37.55 - 37.54 - 37.55 - 37.54 - 37.50 - 37.31 - 36 .68 - 36.71 0 n - 1 0.02 0.01 0.00 0.01 0.00 0.01 0.00 0.01 0.00 0.01 0.07 B2.2 B类标准不确定度评定检定采用比较法，与正弦信号发生器幅频特性、测量放大器的频率响应无关，因此误差来源主要有以下两部分组成。1)空气声声压基准:对112英寸电容传声器，在20Hz-20kHz频率范围，测量扩展不确定度小于
33、0.08dB(k = 2) ;对1英寸传声器，在20Hz-10kHz频率范围内，测量扩展不确定度小于0.08dB(k = 2) ，则U2= O. 08/2 = 0.04 (dB ) 2)交流电压表的最大允许误差为土0.5%(0.043dB)，以均匀分布考虑，取k=13, 则问=0.043/13 = 0.025 (dB)，以独立测量二次考虑。传声器频率响应测量的不确定度来源汇总于表B.6o12 JJG 389- 2003 表B.6传声器频率响应测量的不确定度来源汇总表标准不确定度序号来m、符号数值/dB一J一被检传卢器声斥灵敏度级视IJM:1 = 51 0.07 2 实验军标准传声器的传通误差l
34、tz 0.040 3 交流电JI表测量诀差UJ 0.025 B2.3 合成标准不确定度以仁分量独立元关，合成标准不确定度为ud= J d+u; +2ui = J ( 0 . 07) 2 + ( 0 . 040) 2 + 2 x ( 0 . 025) 2 = O. 088 ( clB ) m 仿真耳频率响应的测量不确定度仿真耳的测量不确定度主要来源于声搁合腔和传声器频率响应测量的不确定度两部分。由上述分布已知:声榈合腔U，.1的合成标准不确定度为0.356dB;传声器频率响应Uc2的合成标准不确定度为O.088dB; 以上分量独立元关，则仿真耳频率响应的测量标准不确定度:up=而57可= J(0
35、.356)2 + (0.088 )2 = 0.367 (d ) 取包含因子k= 2，其扩展不确定度U= kUe = 2 X 0.367 = 0.73 (dB)，取U= l.0 ( dB ) (k = 2)。13 中华人民共和国国家计量检定规程仿真耳JJG 389-2003 国家质量监督检验检捷总局发布* 中国计量出版社出版北京肩1平墨西街申2号邮政编鸽1侧13咆话(010)64275360 E-m副I 北京市池鑫印刷厂印刷新华书店北京发行所发行版权所有不得翻印 捕。mmx 1230 mm 16开本印张1.25字敛19千字2003年12月1版2003年12月第1次印刷印数1-1500统一书号155026- 1746 定价:15.元
