实验报告-体积速度源

时间：2020-11-08 10:54:03 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人

相关热词搜索：体积 速度 实验

　《 体积声源校准规范 》实验报告

　 《 体积声源校准规范 》 编制组

　2020 年 年 10 月 月

　 《 体积声源校准规范 》实验报告

　 目 目 录

　 1 实验介绍 ...................................................................... 3 2 计量特性 ...................................................................... 4 2.1 声压级测量误差 .............................................................. 4 2.2 工作频率范围 ................................................ 错误! ! 未定义书签。

　2.3 定位误差 .................................................... 错误! ! 未定义书签。

　2.4 声光图像时间一致性 .......................................... 错误! ! 未定义书签。

　3 实验结果 ...................................................................... 4 3.1 声压级测量误差和工作频率范围 ................................................ 4 3.2 定位误差 .................................................... 错误! ! 未定义书签。

　3.3 声光图像时间一致性 .......................................... 错误! ! 未定义书签。

　4 不确定度评定 .................................................................. 5 4.1 声压级误差的测量不确定度评定 ................................................ 5 4.2 定位误差的测量不确定度评定 .................................. 错误! ! 未定义书签。

　4.3 声光图像一致性的测量不确定度评定 ............................ 错误! ! 未定义书签。

　《 体积声源校准规范 》实验报告

　1 实验介绍 实验目的：验证《体积声源校准规范》(征求意见稿)的科学合理性。

　时间：2020年8月～2020年10月 地点：中国计量科学研究院消声室 环境条件：温度：（10~30）℃，相对湿度：（20~80) %

　 实验样机：北京声望声电技术有限公司的体积声源 使用仪器包括：

　 声学分析仪  自由场传声器单元  声校准器

　2 计量特性

　2.1

　声 功率级 级 在规定的频率范围内，其能够产生宽带稳态声，1/3 倍频程声功率级之间的级差一般在 6 dB 范围内。

　 3 实验结果 3.1 声功率级 体积声源放置在半消声室地面中心位置处，20 只丹麦 B&K 公司的 4190-L-001型自由场传声器单元布置在半径 2 m 的半球形测量表面上，通过延长线缆连接至控制间的丹麦 B&K 公司的 3560D 型多通道声分析仪。测试前，先用丹麦 B&K 公司的 4231 型声校准器对 20 只自由场传声器单元进行灵敏度校准；随后体积声源发出声信号，待信号稳定（一般 1 分钟即可）后测试半球测量表面上的 60 s 等效连续时间声压级，通过公式计算出体积声源发出的声功率级。

　表 2 半球面法测试声功率级(dB) 频率/Hz 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均值 标准偏差 100 70.3

　70.3

　70.4

　70.1

　70.2

　70.5

　70.5

　70.3

　70.2

　70.1

　70.3

　0.12

　125 64.6

　64.5

　64.6

　64.5

　64.6

　64.6

　64.7

　64.6

　64.6

　64.5

　64.6

　0.07

　160 76.8

　76.7

　76.7

　76.6

　76.7

　76.7

　76.8

　76.8

　76.8

　76.6

　76.7

　0.08

　200 72.7

　72.5

　72.5

　72.6

　72.6

　72.5

　72.6

　72.7

　72.7

　72.5

　72.6

　0.07

　250 80.3

　80.1

　80.1

　80.1

　80.2

　80.1

　80.2

　80.3

　80.3

　80.2

　80.2

　0.08

　315 82.1

　81.7

　81.8

　81.9

　81.9

　81.9

　81.9

　81.8

　81.9

　82.2

　81.9

　0.14

　400 85.5

　85.4

　85.5

　85.4

　85.4

　85.4

　85.6

　85.4

　85.3

　85.6

　85.5

　0.08

　500 88.9

　89.1

　89.4

　89.2

　89.1

　89.2

　89.2

　89.3

　89.3

　89.0

　89.2

　0.15

　630 88.3

　88.5

　88.7

　88.5

　88.5

　88.6

　88.5

　88.5

　88.5

　88.2

　88.5

　0.14

　800 87.8

　87.5

　88.1

　87.3

　87.6

　87.7

　87.6

　87.7

　87.7

　87.8

　87.7

　0.21

　1000 91.4

　91.1

　91.4

　91.2

　91.4

　91.2

　91.1

　91.1

　91.2

　91.5

　91.3

　0.15

　1250 96.7

　96.8

　96.8

　96.6

　96.8

　96.8

　96.7

　96.6

　96.9

　96.7

　96.7

　0.08

　1600 96.2

　96.0

　96.0

　96.1

　96.3

　95.9

　95.8

　95.8

　96.3

　96.2

　96.1

　0.20

　2000 93.2

　93.3

　93.4

　92.9

　93.1

　92.6

　92.5

　92.8

　93.1

　93.4

　93.0

　0.32

　2500 89.6

　89.4

　89.6

　88.8

　89.4

　88.8

　88.0

　89.0

　89.2

　89.3

　89.1

　0.49

　3150 82.9

　83.2

　82.9

　82.5

　83.1

　82.8

　82.1

　82.8

　83.1

　83.0

　82.8

　0.31

　4000 90.6

　91.3

　91.3

　90.7

　91.2

　91.0

　90.1

　91.3

　91.9

　91.6

　91.1

　0.52

　5000 89.4

　89.4

　88.8

　88.2

　88.9

　88.3

　87.9

　88.8

　89.2

　88.8

　88.8

　0.49

　6300 87.9

　88.6

　88.0

　87.8

　87.6

　87.9

　87.8

　87.6

　87.3

　88.1

　87.9

　0.33

　8000 86.5

　86.2

　86.2

　86.3

　86.3

　85.9

　85.2

　85.0

　84.8

　86.0

　85.8

　0.59

　10000 81.6

　82.4

　82.9

　83.0

　82.8

　82.2

　81.5

　80.7

　80.3

　81.6

　81.9

　0.93

　4 不确定度评定 分别对声压级误差、定位误差和声光图像一致性进行不确定度评定。

　4.1 声功率 级的测量不确定度评定 4.1.1 测量模型 噪声源辐射的辐射声功率级 L W 的一般表达式由下式给出：

　010lg( )w pf slm rep mic boun angle imp metSL LS               

　dB

　(C-1) pf L ：表面声压级，dB； S：测量表面的面积，m 2 ； S 0 ：S 0= 1 m 2 ； slm ：测量仪器误差的容许输入量；

　rep ：引起被测噪声源运行条件误差的容许输入量； mic：有限数量传声器位置误差的容许输入量； boun ：测试室边界条件引起误差的容许输入量；

　angle ：声源发射声的方向与测量表面法向之间角度差异的容许输入量； imp ：声源向周围发射声能量因辐射阻抗引起误差的容许输入量； met ：因气象条件引起误差的容许输入量。

　4.1.2 灵敏度系数确定 测试声功率级的不确定度来源主要为上面所需要考虑的各种因素，下面计算每一项因素的灵敏度系数：

　pf L 引入的不确定度是重复性的标准偏差，根据式(1)其灵敏度系数为 1； S 引入的不确定度主要是由测量半径的不准确所引入的，根据式(1)其灵敏度系数为 10/ln10*1/S≈0.17； slm 引入的不确定度主要由传声器引入的不确定度，前置放大器引入的不确定度和分析仪引入不确定度共同组成，根据式(1)其灵敏度系数为 1； rep 引入的不确定度，可包括在不同时间测试的声功率级的标准偏差中，根据式

　(1)其灵敏度系数为 1； mic 引入的不确定度，可通过同轴圆法和 40 点测试的声功率级的偏差得到，根据式(1)其灵敏度系数为 1； boun 引入的不确定度，由于半消声室的自由场空间远大于测试时所使用的半径为 2 m 半球表面，因此在本消声室中测试声功率级受边界条件影响可忽略不计，或者参照标准中给出的值代入计算，根据式(1)其灵敏度系数为 1； angle 引入的不确定度，由于采用的噪声源为近似点声源，因此本项所引入的不确定度是很小的，可参照标准中给出的不确定度评定实例中所选用的值，根据式(1)其灵敏度系数为 1； imp 引入的不确定度，可参照标准中给出的不确定度评定实例中所选用的值，根据式(1)其灵敏度系数为 1； met 引入的不确定度，可参照标准中给出的不确定度评定实例中所选用的值，根据式(1)其灵敏度系数为 1。

　4.1.3 标准不确定度的 A 类评定 pf L 引入的不确定度是重复性的标准偏差，在相同条件下对体积声源的频带声功率级重复测量 10 次，得到的结果见表 4.1。

　表 4.1 体积声源频带声功率级重复性(dB) 频率/Hz 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均值 标准偏差 100 70.3

　70.3

　70.4

　70.1

　70.2

　70.5

　70.5

　70.3

　70.2

　70.1

　70.3

　0.12

　125 64.6

　64.5

　64.6

　64.5

　64.6

　64.6

　64.7

　64.6

　64.6

　64.5

　64.6

　0.07

　160 76.8

　76.7

　76.7

　76.6

　76.7

　76.7

　76.8

　76.8

　76.8

　76.6

　76.7

　0.08

　200 72.7

　72.5

　72.5

　72.6

　72.6

　72.5

　72.6

　72.7

　72.7

　72.5

　72.6

　0.07

　250 80.3

　80.1

　80.1

　80.1

　80.2

　80.1

　80.2

　80.3

　80.3

　80.2

　80.2

　0.08

　315 82.1

　81.7

　81.8

　81.9

　81.9

　81.9

　81.9

　81.8

　81.9

　82.2

　81.9

　0.14

　400 85.5

　85.4

　85.5

　85.4

　85.4

　85.4

　85.6

　85.4

　85.3

　85.6

　85.5

　0.08

　500 88.9

　89.1

　89.4

　89.2

　89.1

　89.2

　89.2

　89.3

　89.3

　89.0

　89.2

　0.15

　630 88.3

　88.5

　88.7

　88.5

　88.5

　88.6

　88.5

　88.5

　88.5

　88.2

　88.5

　0.14

　800 87.8

　87.5

　88.1

　87.3

　87.6

　87.7

　87.6

　87.7

　87.7

　87.8

　87.7

　0.21

　1000 91.4

　91.1

　91.4

　91.2

　91.4

　91.2

　91.1

　91.1

　91.2

　91.5

　91.3

　0.15

　1250 96.7

　96.8

　96.8

　96.6

　96.8

　96.8

　96.7

　96.6

　96.9

　96.7

　96.7

　0.08

　1600 96.2

　96.0

　96.0

　96.1

　96.3

　95.9

　95.8

　95.8

　96.3

　96.2

　96.1

　0.20

　2000 93.2

　93.3

　93.4

　92.9

　93.1

　92.6

　92.5

　92.8

　93.1

　93.4

　93.0

　0.32

　2500 89.6

　89.4

　89.6

　88.8

　89.4

　88.8

　88.0

　89.0

　89.2

　89.3

　89.1

　0.49

　3150 82.9

　83.2

　82.9

　82.5

　83.1

　82.8

　82.1

　82.8

　83.1

　83.0

　82.8

　0.31

　4000 90.6

　91.3

　91.3

　90.7

　91.2

　91.0

　90.1

　91.3

　91.9

　91.6

　91.1

　0.52

　5000 89.4

　89.4

　88.8

　88.2

　88.9

　88.3

　87.9

　88.8

　89.2

　88.8

　88.8

　0.49

　6300 87.9

　88.6

　88.0

　87.8

　87.6

　87.9

　87.8

　87.6

　87.3

　88.1

　87.9

　0.33

　8000 86.5

　86.2

　86.2

　86.3

　86.3

　85.9

　85.2

　85.0

　84.8

　86.0

　85.8

　0.59

　10000 81.6

　82.4

　82.9

　83.0

　82.8

　82.2

　81.5

　80.7

　80.3

　81.6

　81.9

　0.93

　 4.1.4 标准不确定度的 B 类评定 频带声功率级和A计权声功率级检定时，B类方法评定的不确定度主要来源于：

　1）S 引入的不确定度主要是由测量半径的不准确所引入的，测量半径主要受卷尺的分辨率和实验室者的影响，卷尺引入的误差为 0.01 m，其引入的不确定度为 4210 28 . 6 2   dr dS  dB， 以 均 匀 分 布 考 虑3 k ， 则4 4210 63 . 3 3 / 10 28 . 6     u dB； 2）slm 引入的不确定度主要由声校准器、传声器、前置放大器和多通道声分析仪引入的不确定度共同组成，根据各个仪器的校准证书可以得到其标准确定度，声校准器的不确定度为 0.20 dB，正态分布 k=2，则 μ 31 =0.20/2=0.10 dB，传声器的不确定度为 0.24 dB，正态分布 k=2，则 μ 32 =0.24/2=0.12 dB，前置放大器的不确定度为 0.09 dB，正态分布 k=2，则 μ 33 =0.09/2=0.45 dB，分析仪的不确定度为 0.20 dB，正态分布k=2，则 μ 34 =0.20/2=0.10 dB，则 20 . 0234233232231 3     u u u u u

　dB； 3）rep 引入的不确定度，可包括在不同时间测试的声功率级的标准偏差中，可参照标准中给出的不确定度评定实例中所选用的值 μ 4 =0.10 dB； 4）mic 引入的不确定度，可通过同轴圆法和 40 点测试的声功率级的偏差得到，其最大偏差为 0.17 dB，以均匀分布考虑 3 k  ，则 10 . 0 3 / 17 . 05  u

　dB； 5）boun 引入的不确定度，由于半消声室的自由场空间远大于测试时所使用的半径为 2 m 半球表面，因此在本消声室中测试声功率级受边界条件影响可忽略不计，参照标准中给出的值 μ 6 =0.10 dB； 6）angle 引入的不确定度，由于采用的噪声源近似点声源，因此本项所引入的不确定度是很小的，可参照标准中给出的不确定度评定实例中所选用的值 μ 7 =0.02 dB； 7）imp 引入的不确定度，可参照标准中给出的不确定度评定实例中所选用的值μ 8 =0.004 dB；

　8）met 引入的不确定度，可参照标准中给出的不确定度评定实例中所选用的值μ 9 =0.04 dB。

　以上分量独立无关，合成标准不确定度为 292928282727262625252424232322222121u c u c u c u c u c u c u c u c u c u c         

　表 4.2 合成标准不确定度 频率/Hz 100 125 160 200 250 315 400 μ c /dB

　0.28

　0.26

　0.26

　0.26

　0.26

　0.29

　0.26

　频率/Hz 500 630 800 1000 1250 1600 2000 μ c /dB

　0.29

　0.29

　0.32

　0.29

　0.26

　0.32

　0.41

　频率/Hz 2500 3150 4000 5000 6300 8000 10000 μ c /dB

　0.55

　0.40

　0.57

　0.55

　0.41

　0.64

　0.97

　取包含因子 k=2，其扩展不确定度 U=ku c

　表 4.3 扩展 不确定度 频率/Hz 100 125 160 200 250 315 400 μ c /dB

　0.6

　0.5

　0.5

　0.5

　0.5

　0.6

　0.5

　频率/Hz 500 630 800 1000 1250 1600 2000 μ c /dB

　0.6

　0.6

　0.6

　0.6

　0.5

　0.6

　0.8

　频率/Hz 2500 3150 4000 5000 6300 8000 10000 μ c /dB

　1.1

　0.8

　1.1

　1.1

　0.8

　1.3

　1.9