GB/T 43537-2023 声系统设备 耳机及个人音乐播放器 最大声压级测量方法
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资料介绍
ICS 31. 160.99 CCS M 72
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T 43537—2023
声系统设备 耳机及个人音乐播放器
最大声压级测量方法
Sound system equipment—Headphonesand earphonesassociated with
personalmusicplayers—Measurementmethodsofmaximum soundpressurelevel
2023-12-28发布 2024-07-01实施
国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会
发
布
GB/T 43537—2023
目 次
前言 Ⅰ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 缩略语 2
5 与耳机成套销售的不可分开使用的个人音乐播放器的测量方法 2
5. 1 概述 2
5. 2 测试原理 2
5. 3 测试信号 3
5. 4 测量方法 3
6 耳机 、个人音乐播放器的测量方法 5
6. 1 概述 5
6. 2 测量条件 5
6. 3 音乐播放器特性和测量方法 5
6. 4 耳机特性和测量方法 6
7 声剂量管理的测量方法 6
7. 1 限值和校准 6
7. 2 测量方法 7
附录 A (资料性) 听音设备声学安全的试验程序示例 10
附录 B (资料性) 如何达到基础防护的示例 12
附录 C (资料性) 背景信息 13
参考文献 15
GB/T 43537—2023
前 言
本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。
本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出 。
本文件由全国音频 、视频及多媒体系统与设备标准化技术委员会(SAC/TC242)归 口 。
本文件起草单位 : 中国电子技术标准化研究院 、福建省产品质量检验研究院 、南京大学 、深圳赛西信息技术有限公司 、OPPO 广东移动通信有限公司 、歌尔股份有限公司 、北京泰瑞特检测技术服务有限责任公司 、佳禾智能科技股份有限公司 、缤特力通讯科技(苏州)有限公司 、北京瑞森新谱科技股份有限公司 、三星电子(中国)研发中心 、深圳创维数字技术有限公司 。
本文件主要起草人 :董桂官、吴王震、张健、何鹏林、刘华益、刘云柱、王莹、沈勇、严笔祥、江超、徐永生、赵静 、胡中骥 、徐小兵 、胡光熹 、张晓辉 、张志海 、张彦强 、阮向远 、孙齐锋 、谢斌斌 、钟成剑 、才辉 、郑春君 、宋文平 、陈飞 。
Ⅰ
GB/T 43537—2023
声系统设备 耳机及个人音乐播放器
最大声压级测量方法
1 范围
本文件描述了消费者使用的耳机及个人音乐播放器产生的最大声压级的测量方法 ,包括使用耳机的设备或耳机 ,成套提供的且使用有线或无线等通用接口配接的耳机和个人音乐播放器的组合的测量方法 。
本文件适用于消费者使用的耳机及可配接耳机的个人音乐播放器的设计 、制造和检验 。
本文件不适用于电源供电的高保真家用设备 、监听耳机 、医疗用途的耳机(听力困难等)或者作为主动听力保护装置的一部分使用的耳机和骨导耳机 。
注 : 其他安全要求例如办公场所或者工业环境的噪声保护不受本文件的影响 。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。
GB/T 3241 电声学 倍频程和分数倍频程滤波器
GB/T 3785. 1 电声学 声级计 第 1部分 :规范
GB 4943. 1—2022 音视频 、信息技术和通信技术设备 第 1部分 :安全要求
GB/T 6163 调频广播接收机测量方法
GB/T 12060. 1 声系统设备 第 1部分 :概述
GB/T 12060. 7 声系统设备 第 7部分 :头戴耳机和耳机测量方法
IEC 60094-7 磁带录放音系统 第 7 部分 : 商用和家用盒式 录 音 磁 带(Magnetic tape sound re- cording and reproducing systems—Part7:Cassette for commercialtape records and domestic use)
IEC 60318-7 电声学 人头模拟器和耳模拟器 第 7 部分 : 近耳声源测量用头和躯干模拟器(E- lectroacoustics—Simulators of human head and ear—Part7: Head and torso simulator for the meas- urementof sound sources closeto the ear)
IEC 62368-1 音视频 、信息技术和通信技术设备 第 1 部分 :安全要求(Audio/video,information and communication technology equipment—Part1:Safety requirements)
ITU-T P. 57 仿真耳(Artificial ears)
ITU-T P. 58 电话测量用头和躯干模拟器(Head and torso simulator fortelephonometry)
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件 。
3. 1
等效连续 A 计权声压级 equivalentcontinuousA-weighted sound pressurelevel
LAeq,T
等效连续 A计权声压级定义如下 :
1
GB/T 43537—2023
式中 :
pA (t) — 声音信号的瞬时 A计权声压 ;
LAeq,T — 以 20 μPa为基准的等效的持续 A计权声压级 ,取决于积分时间间隔 T=t2 -t1 ;
p0 — 20 μPa的参考声压 。
3.2
模拟节目信号特性电压 simulated programmesignalcharacteristicvoltage
输出声压级达到 94 dB时的输入宽带信号的均方根电压大小 。
3.3
个人音乐播放器 personalmusicplayers
由一般人员使用的便携式设备 ,并且 :
— 允许使用人员使用耳机收听音乐或音像内容/节目 ;
— 播放器能随身携带(其尺寸适于放在衣服口袋里携带) ,使用人员走动中能持续使用 。 3.4
声剂量计算 calculation ofsound dose;CSD
对使用人员接收声剂量进行统计的计算 。
3.5
瞬时声暴露级 momentary sound exposurelevel;MEL
使用人员瞬时接收的声暴露的级别 。
4 缩略语
下列缩略语适用于本文件 。
dBFS:相对于满度的分贝值(Decibels Fullscale)
HATS:头和躯干模拟器(Head And Torso Simulator)
5 与耳机成套销售的不可分开使用的个人音乐播放器的测量方法
5. 1 概述
HATS的自由场频率响应是在自由场条件下 , 当声源正对时 , HATS位于测量参考点的耳模拟器麦克风处声压级与无 HATS时的测试点声压级之间的差值 ,该差值关于频率的函数 。
HATS的扩散场频率响应是在扩散场条件下 , HATS位于测试参考点时的耳模拟器麦克风处声压级与无 HATS时的测试点声压级之间的差值 ,该差值关于频率的函数 。
5.2 测试原理
测试时使用的 HATS应与 IEC 60318-7定义的一致 ,也可使用 ITU-T P. 58和 ITU-T P. 57中定义的用于电话测试的 HATS。使用不同材料特性的耳廓将会导致不同的结果 ,应说明耳廓的类型 。本文件描述了两种不同类型的 HATS测试 ,应在测试报告中说明选用的 HATS类型 。
耳模拟器麦克风测量的声压级代表了耳鼓膜处的压力 ,不同于经由 HATS在自由场或者扩散场中的传递函数换算得到的声压 。使用自由场(0°方位角和 0°仰角) 或者扩散场响应进行换算(除非特殊说明 ,一般使用扩散场声压级) ;使用 A计权曲线 ;测试结果以 “扩散场(或自由场)的等效连续 A计权声压
2
GB/T 43537—2023
级(LAeq,T ) ”形式给出 ,应在测试报告中说明使用扩散场或自由场 。
注 : 附录 A给出了一种听音设备声学安全的试验程序示例 。
5.3 测试信号
5.3. 1 通则
实际的音乐信号在振幅和频谱方面都是连续变动的 ,不宜用作测试信号 。 由于耳机的频率响应曲线可能表现出较大波动 ,在某一确定频率(例如 1 kHz) 下采用正弦信号无法进行精确测量 。测试信号应覆盖整个音频频带 ,该信号的频谱内容代表了音乐信号 。
用于测试耳机的最大声压级的测试信号应为 GB/T 12060. 1 中定义的模拟节目信号 。该信号应具有 1. 8~ 2. 2 的峰值因数 ,易于在不同媒介上存储 。
注 1: GB/T 12060. 1 中定义了一个称为 “模拟节目信号 ”的测试 信 号 ,其 定 义 是 : “一 种 平 均 功 率 谱 密 度 类 似 于 包 含了讲话和各种音乐的宽频带的节目素材信号平均功率谱密度平均值的信号 ”。
注 2: 更高的峰值因数产生的模拟噪声信号能通过修正调整到给定的范围 。对于数字接口只要模拟信号 的 峰 值 没有超出 A/D转换范围 ,该值也能调整 。
便携式盒式磁带和 CD播放器是播放装置 ,需要制作测试盒式磁带和测试 CD。
5.3.2 模拟录音机的测试信号电平
对于模拟磁带录制的盒式磁带 ,“0 dB”电平录制定义为在 315 Hz频率时的 250 nWb/m 的磁通量值(见 IEC 60094-2) 。
测试录音带的录音电平在设置时应计及模拟节目信号的峰值因数 ,并满足以下要求 :
— 测试录音带应为 IEC 60094-7规定的 1类磁带 ;
— 测试信号应在有效值为 -6dB(参考 315 Hz频率时的 250 nWb/m)下录制 ;
— 应关闭降噪系统 。
5.3.3 FM 收音机的测试信号电平
按 GB/T 6163描述的方法测试调频声音广播接收机 。
为了与最大峰值频偏(由正弦调制波形决定)的定义一致 ,并考虑预加重的影响 ,加在射频发生器输入端的测试信号有效值应设为 -6dB(相对于产生峰 -峰频偏为 ±75 kHz 的频率为 250 Hz 的正弦波幅值) 。
注 : 接收机输出信号峰-峰值与射频载频的峰值频偏成正比 。
5.3.4 数字音乐播放器测试电平
本条也适用于作为其他数字设备一部分的 DAB播放器和音乐播放器 ,例如移动电话 。
测试信号是 GB/T 12060. 1 中定义的模拟节目信号 。对于使用数字信号输入的耳机 ,施加于耳机的测试信号均方根值幅度为 -10dBFS,其中 0 dBFS定义为相当于数字信号满刻度时的模拟正弦信号的最大均方根幅值 。
测试信号应在测试前录制并输入到个人音乐播放器的存储器里或者以无损的格式(例如 WAV 格式)记录在适当的媒体上 。被录制的测试信号不应被限幅 。
注 : 有损压缩会以不可预知的方式改变测试信号的频率内容 。
5.4 测量方法
5.4. 1 概述
被测设备播放测试信号(工作状态见 5. 4. 3) , 耳机正确放置在 HATS上 , 通过和 HATS 的人耳模
3
GB/T 43537—2023
拟器中的麦克风连接的 1/3倍频程分析仪 ,测量个人音乐播放器的耳机在左耳和右耳产生的声压级 。
在 1/3倍频程上将从 HATS得到的声压级依据 HATS的自由场(0°方位角和 0°仰角)或者扩散场频率响应转换为自由场或扩散场声压级(除非特殊说明 ,一般使用扩散场声压级) ;使用 A计权曲线 ;需要在测量方法中规定耳廓类型 ,见 5. 2。
图 1是建议的测量布置 。
图 1 测量布置
5.4.2 耳机的佩戴
不同的制造商可能提供不同类型和形状的耳机 ,详细定义按 GB/T 12060. 7,主要的耳机类型包括 :
— 压耳式耳机 ;
— 耳罩式耳机 ;
— 贴耳甲式耳机 ;
— 耳塞式耳机 ;
— 入耳式耳机 。
测试过程中应正确佩戴耳机 ,并参照制造商的使用指导 。
压耳式耳机和耳罩式耳机应被放置在 HATS上 ,并使测量的声压级最大化 。
注 : 在安装过程中监控声压输出(如通过实时分析仪) ,能更容易找到最大声压级对应的佩戴位置 。
5.4.3 工作状态
在测试期间 ,所使用的电源的电压偏差不超过 ±3% 。
在能使用多种音乐播放应用程序的设备上 ,如果制造商提供的默认的音乐播放应用程序能以无损的方式重现测试信号 , 那 么 应 使 用 该 应 用 程 序 。 如 果 制 造 商 提 供 的 程 序 无 法 以 无 损 格 式 重 现 测 试 信号 ,或者未提供播放应用程序 ,应选择合适的 、公用的音乐播放应用程序 。
测试时 ,应在如下设置情况下进行 。
— 降噪系统 :关闭 。
— 音量控制 :所有开放给用户的硬件 、操作系统 、应用程序的音量和增益设置均被激活并且置于最大位置 。
— 音调控制 :开放给一般用户的所有频率均衡设置被开启并且调整到使声压级最大的位置 。
所有的硬件和软件处理系统 ,增益和音调控制设置均应调整到使声压级最大的位置 。
5.4.4 最大声压级的测量和评估测量设备应符合 :
4
GB/T 43537—2023
—GB/T 3785. 1,1 级声级计 ;
—GB/T 3241,1 级 1/3倍频程分析仪 。
对于每个耳朵重复测试 5 次 ,每次测试前耳机都应摘下并重新放置 。
每次测量都应采用 30 s或更长的平均时间来确定等效连续 A计权声压级 LAeq,T 。
取所有 LAeq,T 测量结果的平均值作为测试结果的最大声压级 。
如果播放器具有耳机的接 口 ,应依据 6. 3. 2. 3 和 6. 3. 2. 4测量其输出特性 。
除了测量得到的 LAeq,T ,还应记录 HATS的型号 、耳廓的型号 、均衡的类型以及所使用的音乐播放应用程序 。
6 耳机、个人音乐播放器的测量方法
6. 1 概述
本章规定的测量方法 ,适用于单独或者分别提供的耳机或个人音乐播放器 ,或者成套提供的且使用有线或无线等通用接口配接的耳机和个人音乐播放器 。
6.2 测量条件
最大声压级的测量条件见 5. 3、5. 4。
6.3 音乐播放器特性和测量方法
6.3. 1 最大输出电压Vm
音乐播放器的最大输出电压是在耳机输出在 6. 3. 2 中给出的条件下测定的宽带值 。
6.3.2 测量条件和方法
6.3.2. 1 输入信号
音乐播放器测试信号应按 5. 3 的规定录制在相关的媒介上 。
6.3.2.2 操作条件
在测试期间 ,所使用的电源电压偏差不超过 ±3% 。
在测试时 ,所有的控制应调整到使声压级最大的位置 。
— 降噪系统 :关闭 。
— 音量控制 :所有开放给用户的硬件 、操作系统 、应用程序的音量和增益设置均应被激活并且置于最大位置 。
— 音调控制 :开放给一般用户的所有频率均衡设置应被开启并且调整到使声压级最大的位置 。
所有的硬件和软件处理系统 ,其增益和音调控制设置均应设置在能最大化声音级输出 。
模拟音频输出应在每个通道使用 32 Ω 的电阻性负载 。
6.3.2.3 模拟音频输出测量方法
测量仪器应符合 :
—GB/T 3785. 1,1 级声级计 ;
—GB/T 3241,1 级 1/3倍频程分析仪 。
最大输出电压 Vm 应被定义为负载端不计权的均方根值电压(r.m. s) ,平均时间为 30 s或更长 。
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GB/T 43537—2023
6.3.2.4 数字音频输出测量方法
最大输出值 Lm 定义为 30 s或更长的平均时间的数字信号的平均值 。
数字 输 入 测 试 信 号 的 幅 度 在 第 5 章 中 定 义 为 - 10 dBFS。 出 于 安 全 考 虑 数 字 播 放 器 应 输 出 由GB 4943. 1—2022 中 10. 6. 6 和 IEC 62368-1规定的幅度 。
6.4 耳机特性和测量方法
6.4. 1 测量设备
测量设备和 HATS麦克风相连时 ,应和 GB/T 3785. 1 中定义的一致 。测量仪表应能测量 A计权声压级 。
6.4.2 测量安装步骤和条件
6.4.2. 1 输入信号
测试信号应为 GB/T 12060. 1 中定义的模拟节目信号 ,见 5. 3。
6.4.2.2 模拟信号输入设备的源阻抗
测试信号源的输出阻抗应不大于 2 Ω。
6.4.2.3 声学测量方法
使用 5. 2定义的 HATS来进行声学测量 。
6.4.2.4 耳机佩戴
耳机应佩戴在 HATS的正确位置 ,并参照制造商的使用指导 ,确保测得的声压级最大 。
连接到播放器使用的耳机一般都是双耳的 ,单耳的耳机也可据此测试 。 耳机应按照 5. 4. 2 的规定佩戴在 HATS上 ,应检查耳机佩戴在 HATS上的位置使得 HATS测量得到的声压级最大 。耳机的左声道和右声道都应测量 。
6.4.2.5 测量和评估
声压级依据 5. 4. 4测试 。模拟耳机输入端的模拟节目信号特性电压是声压级达到 94dB(A)时的输入信号电压 。在保证耳机工作于线性区的范围内时 ,该值也可由对应其他声压级输出时的输入信号电压换算得到 。
数字耳机等效连续 A计权声压级是根据 5. 4测试的输出声压级 ,其输入信号由 6. 4. 2. 1定义 。
7 声剂量管理的测量方法
7. 1 限值和校准
7. 1. 1 通则
本章内容基于第 5 章和第 6章的测量方法 。输出限值和电声回路的校准保持不变 ,但应计及实际音频的影响以确定最大和最小增益设置 。针对测试信号(见 5. 3) ,声暴露等级与模拟输出电压(均方根值)之间的关系保持不变 ;例如 ,80 dB声压级对应 15 mV输出电压 ,见图 2。 附录 B 给出了基于声剂量管理实现防护的示例 ; 附录 C给出了引入声剂量管理的必要性的相关背景信息 。
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GB/T 43537—2023
注 : 电声回路是用于 MEL、CSD计算的系统 。
图 2 标准测试信号下声压级和模拟输出电压(mV,均方根值)的关系 ,
CSD参考值和基于 MEL 的警告值
7. 1.2 耳机类型的变化
当制造商使用了检测插入耳机的灵敏度的方法或提供用户可选择的选项时 ,如果声音限值保持不变 ,则该灵敏度可用来重新校准用于限值和声剂量计算的电声回路 。
7. 1.3 耳机配戴的变化
如果制造商使用了计及耳机佩戴变化的系统 ,该系统中声音等级的估算更准确 ;如果声音限值保持不变 ,则该声音等级可用于限值和声剂量计算 。
7.2 测量方法
7.2. 1 通则
基于第 5 章定义的使用 HATS测试声音的方法 , 以下给出了测试个人音乐播放器声暴露和声剂量估算的方法 。
额外的信号和更多的测试程序可用于更严格地测试待测样机的警告系统 ,例如测试音乐等 。本文件仅要求使用第 5 章和第 6章中规定的测试信号进行测试 。
7.2.2 含耳机/插头的个人音乐播放器
按照以下方法测试含耳机/插头的个人音乐播放器 。
a) 基于声暴露的警告 :按照第 5 章方法进行测试 。播放测试信号并调整个人音乐播放器增益控
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制 ,直到 MEL警告正好被激活 。测量 HATS的扩散场等效声暴露级 ,并确认其在限值要求的 ±3dB范围内 。如 果 个 人 音 乐 播 放 器 最 大 声 压 级 不 超 过 99 dB, 则 不 需 要 基 于 声 暴 露 的警告 。
b) 声剂量估算 :重置 CSD,并调整增益直至接近 100 dB扩散场等效声压级进行测量 。基于表 1和测得的声压级 ,来验证 CSD达到 100%所需的时间 ;持续时间应在 ±3 dB时间当量范围内(见表 1) ,验证是否给出了适当的 CSD警告 。继续播放并验证当达到 500% CSD 时 ,确认声压级降低至 80 dB±3dB的范围内 ;持续时间应在 ±3 dB 时间当量范围内(见表 1) 。 如果个人音乐播放器最大声压级不超过 80 dB,则不需要声剂量估算 ;如果个人音乐播放器最大声压级介于 80 dB~ 100 dB之间 ,设定为最大增益并使用插值法来验证其声剂量估算 。
c) EBU R128兼容性(可选测试) :将测试信号衰减 12 dB,并验证增益足以产生不小于 90 dB 的声压级 。
7.2.3 不含耳机/插头的个人音乐播放器
按照以下方法测试不含耳机/插头的个人音乐播放器 。
a) 暴露警告 :播放测试信号并调整个人音乐播放器增益控制 ,直到 MEL警告正好被激活 。测量输出电压均方根值 ,并确认其在限值范围内 :133 mV~ 169 mV(即 ±1dB) 。如果个人音乐播放器最大输出电压不超过 133 mV,则不需要暴露警告 。
b) 剂量估算 :重置 CSD,并调整增益直至每通道接近 150 mV输出电压均方根值 。基于表 1 和测得的电压 ,来验证 CSD达到 100%所 需 的 时 间 ; 持 续 时 间 应 在 ±1 dB 时 间 当 量 范 围 内(见 表1) ,验证是否给出了适当的 CSD警告 。继续播放并验证当达到 500% CSD 时 ,确认输出电压降低至 15 mV±1dB的范围内 ;持续时间应在 ±1dB时间当量范围内(见表 1) 。如果个人音乐播放器最大输出电压不超过 15 mV,则不需要剂量估算 ; 如果个人音乐播放器最大输出电压介于 15 mV~ 150 mV之间 ,设定为最大增益并使用插值法来验证其剂量估算 。
c) EBU R128兼容性(可选测试) :将测试信号衰减 12 dB,并验证增益能达到足够高以产生不小于 47 mV 的输出电压均方根值 。
表 1 测试 CSD警告(基于声压级或电平)
声压级 SPL
dB(A)
模拟电平均方根值
mV
100%CSD 时长min
500%CSD 时长min
103. 0
211. 9
12
59. 5
102. 5
200. 0
13. 5
67
102. 0
188. 8
15
75
101. 5
178. 3
17
84
101. 0
168. 3
19
94. 5
100. 5
158. 9
21
106
100. 0
150. 0
23. 5
119
99. 5
141. 6
26. 5
133. 5
99. 0
133. 7
30
150
98. 5
126. 2
33. 5
168. 5
98. 0
119. 1
37. 5
189
8
GB/T 43537—2023
表 1 测试 CSD警告(基于声压级或电平) (续)
声压级 SPL
dB(A)
模拟电平均方根值
mV
100%CSD 时长min
500%CSD 时长min
97. 5
112. 5
42
212
97. 0
106. 2
47. 5
238
96. 5
100. 3
53
267. 5
96. 0
94. 6
59. 5
300
95. 5
89. 3
67
337
95. 0
84. 4
75
378
94. 5
79. 6
84
424
94. 0
75. 2
94. 5
476. 5
93. 5
71. 0
106
534. 5
93. 0
67. 0
119
600
92. 5
63. 3
133
673. 5
92. 0
59. 7
150
756
当测试 CSD 时 ,表 1 可用于当个人音乐播放器增益控制无法精确地设定声压级或电平为特定值的情况(时长保留到 0. 5 min) 。
9
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