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1、声 级 计 声 压 级 测 量 不 确 定 度 评 定王 克 新 ， 王 琳 慧( 浙 江 省 温 州 市 计 量 技 术 研 究 院 ， 浙 江 温 州 325001) 摘 要 文 章 根 据 JJG1882002 声 级 计 检 定 规 程 、 JJF10591999 测 量 不 确 定 度 评 定 与 表 示 ， 介 绍 了 声 级 计 声压 级 检 测 的 基 本 原 理 ， 详 细 说 明 了 影 响 测 量 结 果 的 各 个 不 确 定 度 分 量 的 来 源 ， 阐 述 了 声 压 级 测 量 不 确 定 度 评 定 及 表 达 方 式 。 关 键 词 声 级 计 ; 声 压
2、级 ; 不 确 定 度声 级 计 是 声 学 测 量 中 最 常 用 的 基 本 仪 表 ， 可 广 泛用 于 环 境 噪 声 、 机 器 噪 声 、 车 辆 噪 声 以 及 其 他 各 种 噪 声 的 测 量 ， 也 可 用 于 电 声 学 、 建 筑 声 学 等 领 域 的 测 量 。 随 着 声 级 计 使 用 的 频 繁 ， 检 定 的 量 也 随 之 增 大 。 本 文 简 单 介 绍 了 声 级 计 声 压 级 检 测 的 原 理 ， 详 细 说 明 了 影 响 测 量 结 果 的 各 个 不 确 定 度 分 量 的 来 源 ， 阐 述 了 声 压 级 测 量 不 确 定 度 评
3、定 及 表 达 方 式 。果 ， 一 般 可 直 接 使 用 本 不 确 定 度 的 评 定 结 果 。2 数 学 模 型L = L示 L标 = L示 + L场 + Ll L标 L标式 中 : L 为 声 级 计 读 数 装 置 示 值 误 差 ， dB; L示 为 被检 声 级 计 的 读 数 ， dB; L场 为 消 声 室 的 声 场 修 正 值 ，dB; Ll 为 标 准 传 声 器 与 被 检 声 级 计 传 声 器 位 置 不 重合 引 入 的 修 正 值 ， dB; L标 为 声 校 准 器 的 最 大 允 许 误 差 ， dB; L标 为 标 准 传 声 器 的 声 压 级 。
4、1 概 述( 1) 3 不 确 定 度 来 源 分 析依 据 JJG1882002 声 级 计 检 定 规 程 、JJF10591999 测 量 不 确 定 度 评 定 与 表 示 。( 2 ) 环 境 条 件 : 温 度 ( 20 26 ) 、 相 对 湿 度( 1 )u( L示 ) ;( 2)被 检 声 级 计 读 数 误 差 引 入 的 不 确 定 度 消 声 室 声 场 修 正 值 引 入 的 不 确 定 度 u( L场 ) ，( 30 90) % H、 气 压 ( 97 103) kPa。包 含 两 个 分 量 。 消 声 室 声 场 特 性 引 入 的 不 确 定 度 分 量 u(
5、 L场 1 ) ; 消 声 室 声 场 不 均 匀 性 引 入 的 不 确 定 度 分 量 u( L场 2 ) 。( 3) 标 准 传 声 器 与 被 检 声 级 计 传 声 器 位 置 不 重 合引 入 的 不 确 定 度 u ( Ll ) 。( 4) 声 校 准 器 最 大 允 许 误 差 引 入 的 不 确 定 度 u( L标 ) 。( 3 ) 测 量 标 准 : 1 级 声 校 准 器 、 测 试 电 容 传 声器 、 测 量 放 大 器 。( 4)( 5)被 测 对 象 : 1 级 、 2 级 声 级 计 。检 测 方 法 : 采 用 替 代 法 ， 检 测 原 理 如 图 1 所示
6、 。 先 用 1 级 声 校 准 器 对 被 检 声 级 计 进 行 声 校 准 。 接着 采 用 替 代 法 在 消 声 室 内 进 行 声 学 检 测 。 将 标 准 传 声 器 正 对 声 源 ， 将 信 号 发 生 器 的 输 出 频 率 调 整 为 1000Hz， 并 使 距 离 声 源 1m 处 的 标 准 传 声 器 接 收 94. 0dB 声 压 级 ， 然 后 将 被 检 声 级 计 替 代 标 准 传 声 器 ， 使 声 级 计 的 传 声 器 与 标 准 传 声 器 的 位 置 重 合 。 声 级 计 的 示 值 与 标 准 传 声 器 声 压 级 的 差 值 ， 即 为
7、 声 级 计 在 参 考 条 件 下 声 压 级 的 测 量 误 差 。( 5) 标 准 装 置 示 值 误 差 引 入 的 不 确 定 度 u( L标 ) ，包 含 两 个 分 量 。 标 准 传 声 器 和 前 置 放 大 器 的 灵 敏 度 误 差 引 入 的 不 确 定 度 u ( L标 1 ) ， 由 于 前 置 放 大 器 的 灵 敏 度 相 对 标 准 传 声 器 要 高 的 多 ， 其 误 差 所 引 入 的 不 确 定 度 可 忽 略 不 计 ; 标 准 传 声 器 是 通 过 测 量 放 大 器 得 到 示 值 读 数 的 ， 测 量 放 大 器 准 确 度 引 入 的 不
8、 确 定 度 u( L标 2 ) 。44. 1标 准 不 确 定 度 分 量 的 评 定u( L示 ) 标 准 不 确 定 度 的 评 定被 检 声 级 计 的 读 数 误 差 ， 主 要 由 被 检 声 级 计 的 测图 1 测 量 原 理 图( 6) 评 定 结 果 的 使 用 : 符 合 上 述 条 件 下 的 测 量 结 收 稿 日 期 2010 08 26; 修 订 日 期 2011 03 31工 业 计 量 2011 年 增 刊 2 173测 量 不 确 定 度 UNCE TAINTY OF MEASU EMENT量 重 复 性 引 起 。 在 重 复 性 条 件 下 连 续 用
9、被 检 声 级 计 测 4. 5 u( L标 ) 标 准 不 确 定 度 的 评 定( 1) u( L标 1 ) 的 评 定依 据 检 定 规 程 ， 要 求 传 声 器 灵 敏 度 级 校 准 的 测 量量 次 ， 得 数 据 如 : 94. 2， 94. 1， 94. 2， 94. 1，1094. 2， 94. 1， 94. 1， 94. 2， 94. 1， 94. 1dB。扩 展 不 确 定 度 优 于 0. 3dB( k = 3) ， 根 据 检 定 报 告 灵 敏度 校 准 不 确 定 度 为 0. 24dB( k = 2) 。2 ( xi x)si = 槡 = 0. 052dBn
10、10. 24 dB实 际 测 量 情 况 ， 在 重 复 性 条 件 下 ， 连 续 测 量 3次 ， 以 3 次 测 量 算 术 平 均 值 为 测 量 结 果 ， 则 。u( L标 1 ) = = 0. 120dB2( 2) u( L标 2 ) 的 评 定0. 052 dBu( L示 ) = = 0. 030dB 依 据 规 程 要 求 测 量 放 大 器 频 率 范 围 为 10Hz 20kHz， 频 率 响 应优于 0. 2dB。 本 院 使 用 的 测 量 放 大 器槡 3u( L场 ) 标 准 不 确 定 度 的 评 定4. 2 的 频 率 响 应 最 大 误 差 为 0. 2dB
11、， 按 均 匀 分 布 ， k = 槡 3。( 1) u( L场 1 ) 的 评 定 0. 2dBu( L标 2 ) = = 0. 115dB消 声 室 声 场 特 性 在 实 际 使 用 中 要 求 小 于 1. 0dB，( 实 际 检 测 后 也 是 小 于 1. 0dB) 。 声 场 特 性 的 影 响 不 仅 对 标 准 传 声 器 有 ， 对 被 检 声 级 计 也 同 样 存 在 ， 这 个 影响 而 引 入 的 不 确 定 度 分 量 是 很 小 的 ， 可 以 忽 略 不 计 。为 可 靠 起 见 ， 取 u = 0. 15dB， 按 正 态 分 布 ， k = 3。槡 3(
12、3) u( L标 ) 的 评 定2 2u( L ) = 槡 u( L ) + u( L ) = 0. 166dB标 标 1 标 25 标 准 不 确 定 度 汇 总 表输 入 量 的 标 准 不 确 定 度 汇 总 见 表 1。表 1 标 准 不 确 定 度 汇 总 表u u( L场 1 )u( L场 2 ) 评 定= = 0. 050dBk标 准 不 确 定度 分 量 / dB灵 敏 系 数序 号( 2) 不 确 定 度 来 源 概 率 分 布ci消 声 室 声 场 不 均 匀 性 在 实 际 使 用 中 要 求 小 于 0. 5dB， 这 是 对 整 个 消 场 室 而 言 的 。 由 于
13、 标 准 传 声 器 与 被 检 声 级 计 的 传 声 器 基 本 是 重 合 的 ， 所 以 声 场 不 均匀 性 基 本 可 以 忽 略 不 计 。 为 可 靠 起 见 ， 这 里 提 出 u =0. 10dB， 按 正 态 分 布 ， k = 3。被 检 声 级 计 读 数 误 差 u( L示 )消 声 室 声 场 修 正 值 u( L场 )传 声 器 位 置 不 重 合 u( Ll )声 校 准 器 最 大 允 许 误 差 u( L标 ) 标 准 装 置 的 示 值 误 差 u( L标 )123450. 0300. 0600. 0330. 1150. 1661 正 态 分 布/正 态
14、 分 布 均 匀 分 布/1 16 合 成 标 准 不 确 定 度 的 评 定根 据 分 析 ， 以 上 五 个 量 是 各 自 独 立 、 互 不 相 关 的 ，uu( L场 2 ) = = 0. 033dBk( 3) u( L场 ) 的 评 定 所 以 合 成 标 准 不 确 定 度 可 以 由 下 式 得 :u( L) =2 2u( L场 ) = 槡 u( L场 1 ) + u( L场 2 )u( Ll ) 标 准 不 确 定 度 的 评 定= 0. 060dB2 2 2 2 2槡 u ( L示 ) + u ( L场 ) + u ( Ll ) + u ( L标 ) + u ( L标 )
15、=4. 30. 215dB标 准 传 声 器 及 被 检 声 级 计 传 声 器 与 标 准 声 源 之 间的 标 准 距 离 为 1. 0m， 在 替 代 过 程 中 应 该 是 能 做 到 很 好 重 合 的 。 现 在 若 有 2cm 的 不 重 合 ， 它 所 引 起 的 声 压级 L 的 变 化 为 L， 则 有 :L = 10lgl1 / l2 = 0. 088dB实 际 上 标 准 传 声 器 与 被 检 声 级 计 替 代 之 后 的 误 差 不 会 超 过 2cm， 取 u = 0. 10dB。 按 正 态 分 布 ， k = 3。扩 展 不 确 定 度 的 评 定取 k = 2，U = 2 u( L) = 2 0. 215dB = 0. 43dB 0. 4dB测 量 不 确 定 度 报 告声 级 计 声 压 级 测 量 结 果 扩 展 不 确 定 度 为 :U = 0. 4dB; k = 2 参
