JJF 1191-2008 测听室声学特性校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF 1191—2008

测听室声学特性校准规范

2008-03-24发布 2008-06-24实施

国家 质量 监督 检验 检疫 总局 发布

测听室声学特性校准规范Calibration Specification forAcoustic PerformanceofAudiometryRooms

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本规 范经 国家 质量 监督 检验 检疫 总局 2008年 3 月 24 日批 准 , 并自2008年 6月 24 日起施行。

归口单位 : 全国声学计量技术委员会

起草单位 : 上海市计量测试技术研究院

中国计量科学研究院

本规范委托全国声学计量技术委员会负责解释

本规范主要起草人 :

顾建秀 (上海市计量测试技术研究院)邱建华 (中国计量科学研究院)

参加起草人 :

华林虎 (上海市计量测试技术研究院)张翊 (上海市计量测试技术研究院)

陈建国 (上海市计量测试技术研究院)

陈继红 (上海市计量测试技术研究院)

目录

1 范围

本规范规定了对测听室声场声学特性的测量方法。

该测听室适用于以气导耳机、扬声器或骨振器作为发声器件 , 使用纯音、调频音、窄带噪声或录制的语言材料作为测听信号的听阈检查。

主要目的是使受试者在频率范围为 125Hz~ 12.5kHz 的听阈测定时 , 能确保 测听结果的准确度和复现性。

本规范也适用于测量耳声发射和听觉诱发电位的测听室声学特性的测试。

2 引用文献

本规范引用下列文献

JJG 176—2005《声校准器》

JJG 449—2001《倍频程和 1/3倍频程滤波器》

JJF 1034—2005《声学计量名词术语及定义》

JJF 1059—1999《测量不确定度评定与表示》

GB/T 3102.7—1993《声学的量和单位》

GB/T 16296—1996《声学测听方法第 2 部分 : 用纯 音及 窄带 测试 信号 的声 场测听》 (eqvISO 8253-2 ∶ 1992)

GB/T 16403—1996《声学测听方法纯音气导和骨导听阈基本测听法》 (eqvISO

GB/T 20441.4—2006《测量传声器第 4部分 : 工作标准传声器规范》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

本规范除采用下列术语和定义外 , JJF 1034—2005中有关的术语和定义以及 GB/T 3102.7—1993规定的量和单位适用于本规范。

3.1 参考点 reference point

当受试者位于声场受试位置时 , 受试者两耳道口连接直线的中点。

3.2 参考轴 reference axis

与扬声器辐射面垂直的轴线。对单辐射体或喇叭式扬声器 , 该轴穿过膜片或喇叭的几何中心。对于复合扬声器 , 轴线位置由制造厂规定。

4 概述

测听室是一种用于对受试者进行听力测试用的房间 , 其壁面由吸声、 隔声材料和构件组成 , 使边界能有效吸收所入射声音。测听室中应保持足够低的本底噪声 , 以避免测

听室中的本底噪声掩蔽测试音信号。在用耳机、骨振器或者扬声器发送测试音信号作测听时 , 应根据不同的发声方法 , 分别规定本底噪声的允许值 , 使其不至于影响受试者的听力测定。在用扬声器发送测试信号作测听时 , 应考虑测听室内声场的要求。

5 计量特性

5.1 本底噪声声压级

测听室中的本底噪声声压级应不超过会掩蔽测试信号的某些规定值 , 对测听室的本底噪声声压级的要求 , 取决于发送测听信号的方式 , 即测听信号是经耳机、骨振器还是扬声器发送的。

当用压耳式耳机发送测听信号作气导测听时测听室内允许的最大本底噪声声压级应不超过表 1 的规定。

表 1 用典型通用的压耳式耳机作气导测听时允许的 1/3倍频带的最大本底噪声声压级 (Lmax)

表 1 (续)

如果要测的最小听阈级不是 0 dB, 可将表 1 的值加上相应要测的最小听阈级。 例如 , 所要测量的最小听阈级是 -10 dB, 则测听室中允许的最大本底噪声声压级也要相应地减去 10 dB。

5.1.1 当用骨振器发送测听信号作骨导测听时 , 测听室内允许的最大本底噪声级应不超过表 2 的规定的。

表 2 用骨振器作骨导测听时 , 测听室内允许的 1/3倍频带最大本底噪声声压级 (Lmax)

表 2 (续)

如果要测的最小听阈级不是 0 dB, 可将表 2 的值加上相应要测的最小听阈级。

5.1.2 当用扬声器发送测听信号作测听时 , 测听室内允许的最大本底噪声声压级应不超过表 3 的规定。

表 3 声场测听时 , 测听室内允许的 1/3倍频带最大本底噪声声压级 (Lmax)

表 3 (续)

如果要测的最小听阈级不是 0 dB, 可将表 3 的值加上相应要测的最小听阈级。

5.2 声场特性

满足以下二种声场条件要求的测听室可以符合绝大多数用户的使用情形。

5.2.1 准自由场

5.2.1.1 测听室内扬声器应位于受试者头部高度位置 , 参考轴正穿参考点 , 参考点与扬声器参考点间的距离应至少 1 m。

5.2.1.2 当受试者和座椅不在场时 , 且其他工作条件保持不变时 , 扬声器参考轴垂直的平面内 , 在参考点上、下、左、右 0.15 m 位置的声压级与参考点处的声压级偏离 ,对任意测试信号均应不超过 ±2dB。

5.2.1.3 当受 试者 和座 椅不 在场 时 , 扬声 器在 参考 轴上 离参 考点 前 0.10 m 及后0.10 m的声压级的测量值与声压距离反比定律理论值的偏离 , 应不超过 ±1dB。

5.2.2 扩散声场

5.2.2.1 当受试者和座椅不在场时 , 用全方向性传声器在离参考点 0.15 m 的前、后、上、下、左、右各位置的声压级与参考点处的声压级偏离 , 对任意测试信号均应不超过±2.5 dB。 同时作用于左、右两极端位置声压级间的差值应不超过 3 dB。

5.2.2.2 在 500Hz及其以上频率 , 当采用正入射无规灵敏度指数为 5 dB的指向性传声器测量入射声时 , 给出在参考点最大与最小读数的两个方向的声压级偏差应小于 5 dB。

6 校准条件

6.1 环境条件

空气温度 : (18~28)℃ ;

相对湿度 : (30~90)% ;

气压 : (86~106)kPa。

6.2 标准器及其他设备

1) 测量放大器

频率范围为 100Hz~20kHz, 频率响应应优于 ±0.2 dB, 在检定期间的稳定度应优于 ±0.1 dB。

测量放大器的短路 A计权噪声应低于 1.5μV。

2) 低噪声传声器 (包括前置放大器)

在 20Hz~20kHz频率范围内的 1/3倍频程声压级的测量范围至少为 -7dB至 100dB。

3) 强指向性传声器

在 500Hz~8kHz频率范围内 , 正入射无规灵敏度指数 ≥5dB。

4) 测量传声器

测量传声器应满足 GB/T 20441.4—2006中 WS2F或 WS2D型的要求。

5) 1/3倍频程滤波器

1/3倍频程带通滤波器应满足 JJG 449—2001中 1级的要求。

6) 声频信号发生器

声频信号发生器在 10Hz~20kHz 的频率范围内 , 频率误差应不超过 ±0.25% , 输出信号的总谐波失真应小于 0.5%。在校准期间的幅值稳定度应优于 ±0.1 dB。

7) 功率放大器

在测量所需的频率范围内 , 频率响应应优于 ±0.2 dB, 在校准期间的稳定度应优于±0.1 dB。

8) 声校准器

声校准器满足 JJG 176—2005 中 1级的要求。

7 校准项目和校准方法

7.1 校准项目

测听室声学特性的校准项目见表 4。

表 4 测听室声学特性校准项目一览表

表 5 各种不同种类的测听室需校准的项目一览表

7.2 校准方法

7.2.1 用于纯音气导和骨导听阈测听的测听室

适用于经气导耳朵、骨振器发送测听信号的测听室。

7.2.1.1 基本检查

基本检查包括以下内容 :

1) 被校测听室基本描述 ;

2) 测听室内部的几何形状 ;

3) 采用的隔声隔振结构 , 吸声构件的形式、结构尺寸、 吸声材料、安装吸声构件后净空间的尺寸 ;

4) 地面的材料 ;

5) 隔声门的构造及关闭严密情况 ;

6) 电缆线通过的管道端口密封情况 , 室内除测量用设备外是否有其他反射物体 ;

7) 室内通风情况。

基本检查结果应完整记录并在校准报告中详细描述。

7.2.1.2 本底噪声声压级测量装置方框图见图 1。

图 1 本底噪声声压级测量装置方框图

1) 测量前准备

测量测听室内本底噪声声压级时 , 测点应选择在测听室地面的中心位置 , 高度为

1.2 m , 并在受试者不在场的情况下进行。测量时 , 测听室的隔声门应关闭 , 电缆管道及其他漏声的地方应密封。

2) 测量方法

测听室内本底噪声测量条件应和正常测听检查时的条件相同 , 如果测听检查时通风系统是在工作中的 , 则本底噪声测量也应该在该系统运行工作中进行。

测前 , 用声校准器对测量系统进行校准 , 然后依次测量测点处的 1/3倍频带声压级。测量结果应不大于 5.1条中各相应条款的要求。

7.2.2 用于声场测听的测听室

先根据被测测听室的声场条件确定哪种声场特性更适合所考虑的声场 , 然后决定是选用准自由场的计量特性要求还是扩散场的计量特性要求。

7.2.2.1 当测听室可作为准自由场时

1) 基本检查

同 7.2.1.1条。

2) 本底噪声声压级同 7.2.1.2条。

3) 声场对称性

测量装置方框图如图 2所示。

图 2 测听室声场对称性测量装置方框图

İ 测试声源放置

对于测听室 , 测试声场用的场源及其放置的位置应与测听时相同。测听室内声源应位于地面中心位置 , 高度为 1.2 m , 参考轴正穿参考点 , 参考点与扬声器参考点间的距离应至少 1 m。声源可以是 0°声入射 (轴上正对位置) , 也可以是 45°或 90°入射角。

ⅱ 测试传声器的布点

测量应在受试者和座椅不在时 , 且其他工作条件保持不变 , 测量传声器应在声源参

考轴 , 距参考点上、下、左、右各 0.15 m 位置处和参考点处共 5个位置 , 测量声源辐射的声压级。

ⅲ 测试信号的选择

测试声场用的测试信号应与测听时使用的相同。 当测听时使用窄带测试信号或啭音时 , 测试声场用的测试信号也用窄带测试信号或啭音 ; 当测听时使用语言信号时 , 测试声场用的测试信号也用语言信号。

ⅳ 声压级测量

调节测试信号的输出 , 使各测点位置上的声压级在各频段都在合适位置 , 测试传声器指向声源 , 在各测点位置处测量声场的声压级 , 滤波器使用 1/3倍频程带宽 , 在测听常用频率 125Hz~8kHz范围内 , 测量各测点声场的 1/3倍频带声压级。

测量结果应满足 5.2.1.2条的要求。

4) 声场中自 由场特性

ⅰ 测试声源放置

测试声场用的声源放置位置同 7.2.2.1条中 3) 中 i款。

ⅱ 测量传声器的布点

测量应在受试者和座椅不在时 , 且其他工作条件保持不变 , 测量传声器应在参考轴上离参考点前 0.10 m 及后 0.10 m 的位置处 , 测量声源辐射的声压级。

测试信号的选择同 7.2.2.1条中 3) 中 ⅲ 款。

ⅴ 计算声压级衰减与反平方律声压级之间的偏离

根据 4) 条的测量结果 , 对各个测点的每个测量频率 , 按公式 (1) 计算声压级与根据反平方律估计的对应声压级之间的偏离 (ΔLp) :

式中 : ΔLp— 在测量距离 r1 和 r2 处声压级之间的差值 , dB;

Lp1和 Lp2— 在测量距离 r1 和 r2 处的声压级 , dB;

r1 和 r2— 测量距离 , m;

Δr— 假定的声中心与真正声中心的修正值 , dB;

因为 , 考虑到声中心的修正 , 对测试结果影响不是很大 , 在此可以忽略 , 因此 , 可按公式 (2) 计算。

所以 : ΔLp=Lp1 -Lp2 =20lgdB (2)

测得的在测量距离 r1 和 r2 处声压级之间的差值(ΔLp) 与 20lgr2 之间的偏差应满足

r1 5.2.1.3条的要求。

7.2.2.2 当测听室可作为扩散声场时

扩散声场的基本检查内容同 7.2.1.1条。

2) 本底噪声声压级

本底噪声声压级的测量同 7.2.1.2条。

测量应在受 试者 和座 椅不 在时 , 测量 传声 器应 在声 源参 考轴 , 距参 考点 上、下、左、右及前、后各 0.15 m 位置处和参考点处共 7个位置 , 测量声源辐射的声压级。

调节测试信号的输出 , 使各测点位置上的声压级在各频段都在合适位置 , 测试传声器指向声源 , 在各测点位置处测量声场的声压级 , 滤波器使用 1/3倍频程带宽 , 在测听常用频率 125Hz~8000Hz范围内 , 测量各测点声场的 1/3倍频带声压级。

在 500Hz及其以上频率 , 还需用正入射无规灵敏度指数 ≥5dB的传声器在参考点处测量各个方向的入射声的声压级 , 测量应在足够多的方向进行 , 但至少应包括可能会得到最大声压级和最小声压级的两个平面。

测量结果应满足 5.2.2.1条和 5.2.2.2条的要求。

8 校准结果表达

8.1 校准数据处理

所有的数据应先计算 , 后修约 , 出具校准数据均保留一位小数。

8.2 校准证书

测听室经校准后出具校准证书 , 校准证书应包括的信息及推荐的校准证书内页格式见附录 A。

8.3 测量结果不确定度的评定

测听室声学性能测量结果不确定度按 JJF 1059—1999 的要求评定 , 不确定度评定的实例见附录 B。

9 复校时间间隔

建议测听室声学性能的复校时间间隔为 3年。然而 , 复校时间间隔的长短取决于其使用情况 , 如环境条件、使用频率及测量对象等 , 当声场内的声学特性发生变化 , 如隔声性能发生变化、仪器设备、扬声器的位置或环境条件发生变化时 , 都必须对声场的声学特性进行复测并进行听力级零级校准。 因此 , 使用单位可根据实际使用情况自主决定复校的时间间隔。

附录 A

推荐的测听室校准证书的内容

A.1 校准证书应至少包括以下信息 :

a) 标题 , 如 “校准证书”;

b) 证书的编号、页码及总页数 ;

c) 校准实验室的名称和地址 ;

d) 进行校准的日期 ;

e) 进行校准的地点 ;

f) 送校单位的名称和地址 ;

g) 被校测听室的描述和明确标识 ;

h) 校准所依据的技术规范的名称及代号 ;

i) 校准所用计量标准的名称、技术参数及有效性说明 ;

j) 校准时的环境条件 ;

k) 校准结果 ;

l) 校准结果的测量不确定度的说明 ;

m) 复校时间间隔的建议 ;

n) 校准人签名、核验人签名、批准人签名 ;

o) 校准结果仅对被校对象有效的声明 ;

p) 未经校准实验室书面批准 , 不得部分复制校准证书的声明。 A.2 推荐的校准证书内页格式见表 A.1

表 A.1 测听室校准证书的内页格式

附录 B

测量结果不确定度的评定实例

测听室测量结果的不确定度评定 , 评定主要内容是测听室环境噪声测量的不确定度和测听室声场声压级衰减与反平方律关系的测量不确定度。

B.1 测听室环境噪声测量的不确定度 (Ua) 评定

B.1.1 不确定度来源

采用直接测量法 , 利用低噪声测量系统直接测量测听室内环境噪声 , 不确定度主要来源有 : 重复测量的标准差、声测量系统的不确定度影响、包括测量期间测试仪器稳定度的影响、测量系统频率响应的影响、带通滤波器插入损失的影响、读数采样的影响等。 B.1.2 A类标准不确定度的评定

对被检测听室进行环境噪声测量的测量系统短期稳定性引起的对测量结果的影响 ,可在重复性条件下 , 通过连续测量得到测量列 , 采用 A 类评定方法进行评定。 考虑到测点位置的重复性、测试人员读数采样所引起的不确定度以及测量系统的稳定度均包含在重复性条件下所得测量列的分散性中 , 采用在这诸多因数的综合作用下 , 重复进行多次测量 , 直接求出 A类标准不确定度。

对某测听室重复进行 6次测量 , 测量数据见表 B.1

表 B.1 被检测听室 1/3倍频带噪声的 6次测量值

求得在此频率范围内 , 标准偏差最大值为 0.7 dB, 取表中标准偏差的最大值作为

单次间, 1。环境噪声测量 , 独立重复测量 , 连续测量 6次 , 得到三组

测量列 , 分别计算单次实验标准差见表 B.2。

表 B.2 三组实验标准差计算结果

合并样本标准差 sp dB

u1 =sp=0.5 dB

1. 测量系统示值误差引起的不确定度分项的评定

测量系统示值误差优于 ±0.2 dB, 半宽度 a= 0.2 dB, 在此区间服从均匀分布 , 包含因子 k= 3。

u2 =a/k=0.2/ 3=0.12 dB

带通滤波器插入损失引起的测量误差为 ±0.2 dB, 半宽度 a= 0.2 dB, 在此区间服从均匀分布 , 包含因子 k= 3。

u3 =a/k=0.2/ 3=0.12 dB

声压校准设备引起的不确定度最大限值为 0.15 dB, 其包含因子 k= 2.0

B.1.4 测量不确定度来源汇总表

测量不确定度来源汇总表见表 B.3。

表 B.3 测听室环境噪声测量的测量不确定度来源汇总表

B.1.5 合成标准不确定度

以上各量彼此独立 , 互不相关 , 合成标准不确定度为 :

注 : 当各c , 0可..0。.122 +0.082 =0.54dB

B.1.6 扩展不确定度

取包含因子 k= 2, 扩展不确定度 U=kuc= 2× 0.54≈1.1 dB

B.2.1 数学模型和不确定度来源

数学模型 :

式中 : ΔLp— 在测量距离 r1 和 r2 处测得的声压级之间的差值 , dB;

Lp1 和 Lp2— 在测量距离 r1 和 r2 处的声压级 , dB; r1 和 r2— 测量距离 , m;

Δr— 假定的声中心与实际的声中心间的修正值 , dB。

其中 qi=10-0.05Lpi ;

的标准差、声测量系统的不确定度影响、包括测量期间测试仪器稳定度的影响、测试声源稳定性的影响和测量距离的误差等。

B.2.2 A类标准不确定度的评定

在被检测听室 , 测量声压级衰减与反平方律偏差 , 在可重复性条件下测量 , 在参考轴上离参考点前 0.10 m 及后 0.10 m 的位置处测量扬声器辐射的声压级。

用频谱分析仪测量测点声压级 , 声源用粉红噪声发声 , 在各测点位置重复测量 10次 , 采样时间 60 s, 具体测量数据见表 B.4。测点位置的重复性、采样所引起的不确定度以及测量系统的稳定度均包含在测量结果的标准偏差中。

表 B.4 被检测听室声压级衰减与反平方律偏差的 10次测量值

参考点前 0.10 m 处声压级与理论值的偏差

参考点后 0.10 m 处声压级与理论值的偏差

求得单个测量值标准偏差的最大值为 0.11 dB, 取 0.15 dB作为本实验的单次实验

, 1.,定实验的 A类标准不确定度 u1 =s1 =0.15 dB。

a. 测量系统示值误差引起的不确定度分项的评定

测量系统示值误差优于 ±0.2 dB, 半宽度 a=0.2 dB, 在此区间服从均匀分布 , 包

含因子 k= 3。

声源声中心定 位引 起的 最大 误差 估计 应小 于 30 mm, 所引 入的 最大 误差 估计 为

±0.3 dB, 半宽度 a=0.3 dB, 在此区间服从均匀分布 , 包含因子 k= 3。 u3 =a/k=0.3/ 3=0.17dB

距离测量的最大误差估计为 5 mm, 所引入的最大误差估计为 ±0.05 dB, 半宽度

a=0.05 dB, 在此区间服从均匀分布 , 包含因子 k= 3。 u4 =a/k=0.05/ 3=0.03 dB

测量不确定度来源汇总表见表 B.5。

表 B.5 测听室环境噪声测量的测量不确定度来源汇总表

B.2.5 合成标准不确定度

uc = u + u + u + u = 0.152 + 0.122 + 0.172 + 0.032 ≈ 0.3 dB

B.2.6 扩展不确定度

取包含因子 k= 2, 扩展不确定度 U=kuc= 2× 0.3=0.6 dB。