资料介绍
音准仪校准规范
JJF 1136—2005
本规范经国家质量监督检验检疫总局2005年10月9日批准，并自2006 年1月9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： 广州市计量测试所
参加起草单位： 国家轻工业乐器质量监督检测中心(广州)
广州珠江钢琴集团有限公司
本规范由全国声学计量技术委员会负责解释
本规范主要起草人：
周伦彬 (广州市计量测试所)
谭山 (广州市计量测试所)
张国庆 (广州市计量测试所)
参加起草人：
潘绮珊 (国家轻工业乐器质量监督检测中心(广州))
戴斌 (广州市计量测试所)
江泓 (广州市计量测试所)
寇淑霞 (国家轻工业乐器质量监督检测中心(广州))
陈燕珊 (广州珠江钢琴集团有限公司)
本规范依据 GB/T 3451—1982《标准调音频率》和 ISO 16—1975《声学- 标准调音频率》对标准调音频率(标准音高)、音分等平均律音乐声学术语进行表述。同时为参考对照方便，本规范参照QB 2100—1995《十二平均律音名标注方法》将律音音名和频率对照表在附录A中附上。
1 范围
本规范适用于指针式、数字式、单盘和多盘闪光式、走马灯式或采用其他测量原理及显示方式测量十二平均律音音调及相对偏差的音准仪的校准。
2 引用文献
本规范引用了下列文献：
GB/T3947—1996 《声学名词术语》
GB/T 3102.7—1993 《声学的量和单位》
GB/T 3451—1982 《 标准调音频率》
ISO 16—1975 《声学-标准调音频率(标准音调)》
JJF 1034—2005 《声学计量名词及定义》
JJF 1059—1999 《 测量不确定度评定与表示》
QB 2100—1995 《十二平均律音名标注方法》
使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。
3 术语和计量单位
本规范采用GB/T 3947—1996、JJF 1034—2005中有关术语定义。
本规范采用GB/T 3102.7—1993中规定的量和单位。
3.1 音 tone
a. 有音调的声觉。
b. 能引起有音调的声觉的声波。
c. 乐律中较大的音程(即全音)。
3.2 纯音pure tone,simple tone,pure sound
a. 有单一音调的声觉。
b. 瞬时值为一简单正弦式时间函数的声波。
3.3 复音，复声 complex tone,complex sound
a. 具有一个以上音调的声觉。
b. 由一定频率不同的简单正弦式成分合成的声波。
3.4 分音partial tone
a. 复音中可以用耳分清为纯音而不能再分的成分。
b. 复音中的一个物理成分。
注：分音的频率可以比主频高或低，可以是后者的整数倍或整分数，也可以不是，分音的频率不是主频的整数倍或整分数时，称为非谐分音。
3.5 谐音harmonic
频率为基频的整数倍的分音。
注：频率为基频 n 倍的分音称为n 次谐音。
3.6 律音 note,tonic
有音调和长短的声觉，或者引起这种声觉的振动。表示律音的符号称为音符 (note)。
3.7 音符 (音名)note
表示律音的符号也称音名，按十二平均率标注的音名及对应的频率值见附录A。
3.8 频程，音程 interval
两个音之间的距离，如以频率比的以2为底的对数来表示，则称为频程;如以音调来表示，则为音程。
3.9 八度 octave
在音乐声学中倍频程常称作八度。
注：作为声学单位其符号为 oct, 更小单位是半音和音分，半音=1/12oct, 音分=1/1200oct。
3.10 音分 cent
两个相比等于2的1200次方根的频率间的频程。
注：两个音的音调间的频程，用音分表示，等于频率比的以2为底的对数乘以1200,因此1200 音分等于12个半音等于1倍频程。
3.11 乐律，音阶 [musical]scale
许多律音(或音符)为适合音乐的要求，从低到高按一定音程的排列。
3.12 平均律，等程音阶 equally tempered scale
把一个倍频程分为12个等频程的乐律。
3.13 半音音阶(音)chromatic scale
由十二个半音组成的音阶。
3.14 标准调音频率，标准音高 standard tuning frequency,standard musical pitch 律音A4 的频率，即440Hz。
注：对乐器调音要求在环境温度为15℃或制造者所规定的温度进行。
4 概述
音准仪是用于测量律音音调是否准确及偏差大小(音分)的专用声学测量仪器，普遍用于钢琴、风琴、手风琴或电子琴等平均律乐器在制造、演奏过程中对标准音调、音高和其他音名所对应的音调、音高的检测与调校。
音准仪按测量原理和音分指示方式的不同，可分为指针式、数字式、闪光式、走马灯式等。但是，不管音准仪采用何种原理和指示方式，它都必须具备对输入的声信号或电信号指示其音调与偏差的基本功能。
5 计量特性
5.1 外观
被校音准仪的结构、配件显示器、操作功能等不应有影响校准结果的缺陷。
5.2 标准音高测量
律音A4 为标准音高，其频率为440Hz。
音准仪以440Hz为调音频率测量 A4标准音高时最大允许误差为±1 cent。
当音准仪有内部电校准信号输出时，其输出信号频率实测值相对 A4 标准音高的频率标准值误差一般不超过±0.5cent ( 或±0.13Hz)。
1.制造商给出的标准音高测量允许误差优于±1cent 时，也可以按制造商给出的技术指标进行校准。
2.用于调校一些特殊乐器如古乐器时，标准音高可能不是440Hz, 此时应将音高 ( pitch) 旋钮置于要求的频率值并按此频率值校准各音调的频率值也要重新计算。一般pitch 在(410～450)Hz范围调节。
5.3 律音音高测量
音准仪律音音高及对应的频率测量范围为律音音高的测量范围，一般由制造厂在使用说明书中给出。而音准仪的律音音高测量(0音分偏差时)在其对应的律音音高测量范围内最大允许误差为±2cent。
注：用于张弦或粗调工序的专用音准仪的最大允许误差为±5cent。
5.4 调音信号输出
音准仪的调音信号输出最大允许误差为±2cent。
注：用于张弦或粗调工序的专用音准仪的最大允许误差可以放宽到±5 cent。
5.5 音分指示分辨率
音准仪的最大分辨率一般不低于±1 cent, 在离音分指示中心位置 ( Ocent) 较远时分辨率可低于1cent。
5.6 音分指示范围和最大允许误差
音准仪的音分指示范围一般不低于(0~±50)cent 或(0～100) cent ; 在 ( 0 ~ ±50) cent 或(0～100) cent 范围内最大允许误差为±2cent。
5.7 电信号输入幅度和触发电平
对标准音高，输入信号在(0.02～1.0)V ( 有效值)范围内任何能使音准仪正常工作的触发电平都可以;若对输入信号电平有特殊要求的，制造商应在使用说明书中加以注明。
其余音名、音高测量时输入信号的触发电平相对于标准音高的触发电平一般应在 ±3dB以内;若有特殊要求，制造商应在说明书中加以注明。
5.8 声信号输入灵敏度和频率响应特性
在音准仪可测量的音高及频率范围内，其声信号输入灵敏度一般应对距声源1m, 声级为(50～80) dB 的纯音信号能正常测量并稳定指示音高及音分;而其声信号触发灵敏度的频率响应特性参数可参考制造商给出的具体技术指标。
6 校准条件
6.1 环境条件
1)环境温度：(20±10)℃;
2)环境湿度：(35～85)%;
3)大气压力：(83.0～110.0) kPa;
4)其他条件：以不影响对音准仪的正常校准为限。
6.2 ( 测量)标准及其他设备
1)正弦信号发生器
频率范围优于10Hz～10kHz, 频率最大允许误差为1×10⁻⁵,在下限频率的分辨率应达到1mHz并连续可调，输出信号幅度应优于(0.02～1.0) V 并连续可调，输出信号的总失真不超过0.5%。
2)数字电压表
4位半的交流数字电压表。
3)数字频率计
在所需的频率范围内，其频率误差应优于±1×10⁻⁵。
4)声压级测试系统
具有平坦的频率响应功能 ( Flat), 在31.5Hz～8000Hz 范围满足IEC61672-1:2002 《电声-声级计-第一部分：技术要求》(2级)。
5 ) 声源 系统
能发出30Hz～8000Hz的纯正弦音信号，距声源中心1m 处的声压级不低于80dB。
6)声测试环境
30Hz～8000Hz频率范围内声压级均不超过60dB, 若条件可能优先考虑消声室、半消声室(或消声箱、低频耦合腔)。
7 校准项目和校准方法
7.1)校准项目
音准仪的校准一般包含以下项目：
表 1 音准仪校准项目一览表
7.2 校准方法
7.2.1 标准音高测量
音准仪标准音高校准示意图见图1。
图1 标准音高校准示意图
将正弦信号发生器的信号输出直接接到被校音准仪的电信号输入端。音准仪若有内部调零和校准功能的应在开机预热后先调零、校准;标准音高可调节的首先应调到 440Hz, 音高测量设为律音A4 ( 有自动调谐功能可免去此项)。正弦信号发生器的频率也设为440Hz, 逐步加大信号幅度至音准仪能稳定的指示或读数(一般信号幅度不超过 1V, 或参照使用说明书要求设定)。待音准仪和信号发生器达到要求的开机预热时间， 指示或读数完全稳定后，轻微地调节信号发生器的频率微调旋钮，使音准仪在标准音高的音分指示为零，记录此时信号发生器的频率实际值fitch。按下式计算标准音高的误差 (用音分表示):
式中：E(440)——440Hz 标准音高的音分误差， cent;
fpitchys—— 标准音高频率(即标准调音频率440 Hz),Hz;
Jfpich— 标准音高实测频率实际值， Hz。
注：1200/log1₀2=3986.3,是比值与音分之间换算的系数。
若音准仪具有标准音高自校及信号输出功能，可用频率计直接测量后带入(1)式计算。
标准音高可以设定为440Hz以外的其他数值在需要校准时，均可按以上相同的方式，在计算音分误差时， fpich值应按设定的值代入即可。
注：音准仪律音音高测量范围的确定可按7.2.1给出的方法得到，只是信号发生器的频率值按该型号律音音高测量范围最低和最高音名所对应的频率设置并测量。
7.2.2 律音音高测量
音准仪律音音高测量校准示意图见图1,校准方法参考7.2. 1,只需将标准音高换成音准仪音高测量范围内被校准的音高。各音名音高对应的频率标称值见附录 A。建议
选择第4组 C4～B4十二个半音及测量范围内其他各组的A 音如 A0,A1,A2,A3,A4, A5,A6,A7,A8 为首选校准点，按下式计算被校音名音高的误差(以音分表示):
式中：Etone——被校音名音高以音分表示的误差，cent;
ftone/s——被校音名音高频率标称值(见附录A),Hz;
ftone——被校音名音高实测频率实际值，Hz。
注：音准仪律音音高测量范围可按7.2. 1给出的方法得到;只是信号发生器的频率值按该型号律音音高测量范围中最低与最高音各所对应的频率设置并测量。
7.2.3 调音信号输出
音准仪调音信号输出校准示意图见图2。
图 2 调音信号输出校准示意图
将音准仪置于调音信号输出或手动调谐方式，选择被校音调音名发出声音信号，声压级测试系统置于线性响应或平坦频率计权，输出信号接到频率计。将该音调在频率计上的实测值与其标称值(见附录A) 比较，根据公式(2)计算误差。
注：音准仪调音信号输出带有电信号输出端口时，也可将频率计直接接入到该输出端进行测量。
7.2.4 音分指示分辨率
音准仪音分测量分辨率校准示意图见图1。
a) 音准仪在零音分正/负位置的最小刻度(或指示灯等其他方式) 通常为±1cent。
b) 输入标准音高 ( A4) 信号，调节信号频率使指示为0音分位置时，以此时实际的频率为参考，做±1 cent 的调整，在音准仪上的指示也应随之产生清晰的相应变动。
c) 闪光盘式和走马灯式音准仪，若有音分刻度的微调调谐度盘，同7.2.4.b), 随着输入信号调节±1cent 时，音准仪又回到稳定的调谐状态;若无微调调谐度盘或其他微调装置，至少在输入信号变化±1cent 时，调谐状态会有明显的改变，显示非调谐或非同步状态。当输入信号调回零音分时，音准仪也能回到调谐或同步状态。
7.2.5 音分指示
音准仪音分测量校准示意图见图1。参照7.2.1的基本方法开机预热、校准、调零。 选择音准仪测量范围内的任意一音调为参考(为了设置频率和计算的方便，建议选择各组 A 音为参考，如A4 等)。调节信号发生器的信号频率，使音准仪指向被校音分(建议为20和40音分)的示值。并按下式计算音分指示误差：
式中：Ecen——音准仪音分指示误差，cent;
fen/s——被校音分示值对应的标称频率计算值，Hz; fcen——被校音分示值对应的实测频率实际值，Hz。
feenu。由下式计算：
式中：xcen—— 被校音分示值(可以是正/负或零),cent。
7.2.6 电信号输入幅度及触发电平
a) 校准示意图见图1。校准方法参考7.2.1。选择标准音高 A4 频率为参考，输人信号电平从零开始逐渐加大，至音准仪正常工作，指示出标准音高 A4 及音分值，仔细调节到调谐状态(音分指示或同步稳定),记录此时输入电信号幅度(电压)有效值。
b) 锁定频率，继续调高信号幅度，观察调谐状态是否稳定。
注：制造商对输入信号幅度范围有特定要求的，按其给出的范围校准。
选择其他律音，重复7.2.6a) 的过程，记录对应的触发电平，并以A4的触发电平为0dB 参考。
7.2.7 声信号输入灵敏度及频率响应特性校准示意图见图3。
图 3 声信号输入灵敏度及频率响应特性校准示意图
在音准仪可测量的音高及频率范围内，逐步加大信号使音准仪工作在稳定调谐状态，在相同位置测量声压级值，作为该音高及频率的声信号触发灵敏度值。其频率响应特性应符合制造商所给出的技术要求。
施加(50～80)dB 的声信号时，音准仪能正常工作指示。
8 校准结果的表达
8.1 在音准仪校准过程中得到的数据应记入校准记录，校准记录至少应包含附录C 里所需的内容。
8.2 所有测量得到的数据应先计算后修约，计算后的位数应比计算前的位数至少多保留一位，以待修约处理：出具校准数据均保留一位小数。
8.3 音准仪的校准结果应在校准证书上反映;校准证书应包括：校准实验室、委托单位、被校对象、校准环境、技术依据、测量标准的有效性，以及测量结果不确定度等有效信息。校准证书的内页格式可参见附录C。
8.4 音准仪校准结果的测量不确定度实例参见附录B。
9 复校准时间间隔
音准仪的复校时间间隔可根据实际使用情况自行决定;建议复校准时间间隔为1 年。
附录 A
注：括号内的音名符号为轻工行业标准QB 2100—1995《十二平均律音名标注方法》所命名的标记，便于乐器制造行业、音乐曲谱的对照使用。
表 ( 续 )
表(续)
附录 B
音准仪测量结果不确定度评定实例
音准仪是用于测量律音音调是否准确及偏差大小(音分)的专用声学测量仪器，其中律音音高的测量从方法到程序都具有一定的代表性，故在此以音准仪的律音音高的测量为例来分析测算其测量结果不确定度。
B.1 测量方法
根据规范中关于律音音高测量方法的阐述，首先将正弦信号发生器的信号输出直接接到被校音准仪的电信号输入端。音准仪若有内部调零和校准功能的应在开机预热后先调零、校准;标准音高可调节的首先应调到440 Hz, 音高测量设为律音 A4 ( 有自动调谐功能可免去此项)。正弦信号发生器的频率也设为440Hz, 逐步加大信号幅度至音准仪能稳定的指示或读数(一般信号幅度不超过1V, 或参照使用说明书要求设定)。待音准仪和信号发生器达到要求的开机预热时间，指示或读数完全稳定后，轻微地调节信号发生器的频率微调旋钮，使音准仪在标准音高的音分指示为零，记录此时信号发生器的频率实际值。按下式计算标准音高的误差(用音分表示)。
B.2 数学模型
根据规范，被校音准仪的音名音高的误差(以音分表示)计算公式为
fone/s—— 被校音名音高频率标称值(见附录 A),Hz; ftone—— 被校音名音高实测频率实际值，Hz。
B.3 方差和传播系数
依u²(y)=∑ [aflax; ]²u²( x;)
u²(Eton)=c²(ftne/s)u²(ftone/s)+c²(fone)u²(ftone) 其中：
B.4 标准不确定度分量的分析测算
B.4.1 被校律音音高频率的分量 u(ftone/s) B.4.1.1 被校音准仪重复性引入的分量 s
经实验得到重复测量10次的实验标准差为21mHz
s=21mHz
自由度：(s)=n-1=10-1=9
B.4.1.2 被校音准仪指针对线偏差引入的分量 u₁
AT- 3 型音准仪的分辨力为1cent/格，对线可准确到格，按均匀分布处理，则以音分 (cent)表示的标准不确定度为
转换为频率(Hz)表示则：
自由度：v₁ =∞
u(fanel)=√s²+u²=√21²+7.337²=22mHz
B.4.2 标准装置引入的分量 u(frone)
忽略信号电压对测量频率的影响，则标准装置引入的不确定度完全由标准信号发生器的频率准确度和调节细度引起。B&K1050的调节细度为1mHz,频率准确度为1×10-⁶。 B.4.2.1 标准信号发生器的频率调节细度引起的分量 u₂
B&K1050的调节细度为1mHz,按均匀分布处理，则：
自由度：v₂ =
B.4.2.2 由标准信号发生器的频率准确度引入的分量 u₃
B&K1050的频率准确度为1×10⁻⁶,按均匀分布处理，则：
自由度：v₃ =∞
B.4.2.3 分量u(f rone)的值和自由度
u(fon)=√u2+u3=√0.29²+2.54²=2.60mHz
自由度：
B.5 标准不确定度分量一览表
B.6 合成标准不确定度
u。(Etonm)=√c²(faonels)u²(fone/n)+c²(fon)u²(frn)
=√3.935²×(22×10-³)²+(-3.935)²(2.6×10-³)²=0.087(cent)
B.7 有效自
B.8 音准仪的律音音高测量结果的扩展不确定度
U=to.95(11)×u.(Etone)=2.11×0.087=0.176(cent)
(p=95%;v=11)
附录 C
校准证书内页格式
