JJF1346-2012次声及超声滤波器校准规范.pdf

F 中华人民共和国国家计量技术规范JJF 1346-2012 次声及超声滤波器校准规范Calibration Specirication for Infrasonic and Ultrasonic Filters 2012-04-17发布2012-07-17实施j毯飞国家质量监督检验检疫总局发布. JJF 1346-2012 次声及起声滤波器校准规范Calibration Specification for Infrasonic and ul trasonic Filters 归口单位:全同声学计量技术委员会i JJF1346-2012! 起草单位:中国船舶重工集团公司第七O一研究所中同计量科学研究院衡阳仪表电气设备有限公司湖北省计虽测试技术研究院本规范委托全国声学计量技术委员会负责解释JJF 1346-2012 本规范起草人:朱传焕(中国船舶重工集团公司第七O一研究所张恒萍(中国船舶重工集团公司第七。一研究所)唐君(中同船舶童工集团公司第七0一研究所)陈剑林(中国计最科学研究院)边文萍(1扣国计量科学研究院)刘?如|衡(衡阳仪表电气设备有限公司)姚秋平(湖北省计;4:测试技术研究院)JJF 1346-2012 目录引言.( II ) l 范围E. . ( 1 ) 2 引用文件. .(门3 术语和计量单位 u. . . . (门3. 1 参考频率. . (1) 3.2 线性工作范围. . . . . . ( 1 ) 4 概述 ,. . . .,. . (门5 计量特性. ., . (2) 5. 1 相对衰减u -. . . (2) 5.2 线性工作范阳,. . . (2) 6 校准条件.国EE，. (2) 6. 1 环境条件. .( 2 ) 6. 2 标准器及 其他设备 . . . . (幻7 校准项目和校准方法. . . . (2) 7. 1 校准项目 -. . . (2) 7. 2 校准为法. . , . . .,. . . . . . . . . . . . (3) 8 校准结果表达 .,. -. .(5) 8. 1 校准数据处理. . . . . . . . . . . . . , .守. . . (5) 8.2 校准证书4E. ( 5 ) 8.3 校准结果的测量不确定度u. . (5) 9 复校时间间隔. . . . ( 5 ) 附录A校准证书的内容. - . (6) 附录B测量不确定度的评定实例. . . . . (9) I JJF 1346-2012 引本规范的编制依据是JJFI071二2010(国家汁量校准规范编写规则，本规范主要参考了JJG4492001 (倍频程和1/3倍频程滤波器和lS07196: 1995 (声学次声测量用频率计权特性(Acoustics-Frequency-weightingcharacteristic for infrasound measurement)。U JJF 1346-2012 次声及超声滤波器校准规范1 范围本规范规定了频率范围为1Hz50 Hz和2kHz100 kHz的次声及超声波、波器(以下简称滤汲器)的计量特性、校准条件和校准方法。本规范适用于频率范围为1Hz50 Hz和2kHz-100 kHz的次卢及超声滤披器的校准。2 引用文件本规范引用F列文件，JJG 449- 2001 倍频程和1/3倍频程滤波器JJF 1001- 2011 通用计:!术语及定义JJF 1034- 2005 卢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 3102. 5 1993 电学和磁学的量和单位(j 3102. 7一1993卢学的量和单位IS0 7196, 1995 声学次声测量用频率计权特性(Acoustics-Frequency-weighting characteristic for infrasound measurement) 凡是沌日期的性|用文件，仅注日期的版本适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 术语和计量单位JJF 1001-2011、JJF1034-2005、(jl:l3102.5-1993和GI:l3102.7-1993中界定的有关术语、定义、量和计量单位及以下术语和定义适用于本规范。3. 1 参考频率reference frequencies 滤汲1m各模式下，在规定的频率范围内.用以计算.相对衰减的某一特定频率。3.2 线性工作范围linear operating range 对于规定的次声及超声滤波器带宽和电平范围，在1Hz100 kHz频率范11;内电平线性误差保持在规定的最大允许误差内时，稳、态正弦输入信号电平的范围，单位为分贝(dB), 4 概述次声及超声滤波器是一种在次声及超声频带范围内的滤汲装置，可提供各种经频带滤议的i苦的信息.它可以是测业系统中的一个组件，也可以是单独的仪器。一般次声及超声滤扳器包含6种不同模式.超声(Ultra)、超声加权(Ul)、音频(U)、次声(nfra)、次声加权1(Gl )、次声加权2(G2).它们分别起到不同频段的滤波作用。JJF 1346-2012 5 计量特性5. 1 相对衰减表1给出了次声及超声滤波器不同模式下相对衰减量(参考IS07196)，最大允许误差一般为:tO.5dB. 模式参考频率J，l 16 kH, Uhra 12.: kH7. (;1 C2 5. 2 线性对于误差-川6 6. 1 相对湿度:6.2 标准器及其他表I次声及超声滤波器的相对衰减相对衰减频率范围1Hz-200 k 幅度范围0.1mV- 5 V，幅度稳定性在校准周期内不大于0.02dB。6. 2. 2 信号分析仪耳线性频率测量范围为1Hz200 kHz，幅值测量范围为0.1mVlO V，幅值测量最大允许误差为士2%。6.2.3 频率计频率测量范围为1Hz200 k日z，频率测量最大允许误差为士0.01%。7 校准项目和校准方法7. 1 校准项目次声及超声滤波器的校准项目如表2所示。Z JJF 1346-2012 表z次声及超声滤法器校准项目一览表项目名称相对衰减线性工作范国技术要求的条款号校准方法的条款号5. 7.2. 1 5.2 7.2.2 7.2 校准方法7. 2. 1 相对衰减7.2.1.1 校准示意图如图1所示，声滤波器).调节正弦信号发器输出电平，使其为的输入信号频率将滤波苦苦设置到超声(Ultra)模式02.5kHz超考频率元，调节正弦信号发生电平范回内，制造厂规定7.2.1.2 K 且于-7. 2. 1. 3 :jI守JF关) I ( 式中:ref -参Lin厂一一参考频ft为参考。7.2.1.4 依次调节正弦信号发生指韧Ui:DTr亏tlJ频率为J，/8.J,/4. J,/ 2. 2元.4元，8j, (或者用户要求的测试频率).并保持其输出信号电干不变，用信号分析仪测量滤波器在各个测试频率上的输入信号和输出信号的电平，按公式(2)依次计算出相应的测t式频率点衰减Ai。A=L附，一Lou， . ，(2) 式中:Ai-一测试频率点衰减，础，Lin.一一测试频率点的滤波器输入信号电平.dB (以1V为参考); Iout.一一测试频率点的滤波器输出信号也平.dB (以1V为参考)。7.2.1.5 按公式(3)计算出滤波器在各测试频率上的相对衰减IV.记录测量结果。IV =AiA时(3) 3 JJF 1346一-2012式中-M-相对衰减，拙，A，-一测试频率点的衰减.dB; A 7.2.1.6 改变滤波器的模式至次声(lnfra)模式(20归z次声滤波器)重复7.2.1.1-7.2.1.5步骤，测量滤波器在次声滤波模式下每个测试频率上的相对衰减，记录测量结果。7.2.1.7 若次声及超声滤波器有其他模式，如Ul，Gl、G2，U模式，则将滤波器分别设置J相应模式，重复7.2.1.1-7. 2. 1. 5步骤，测量滤波器在其他模式下每个测试频率上的相对衰减，记录测量结果。7.2.2 线性工作范围7. 2. 2. 1 超声和次声滤波器线性士作范围的校准原理如阁l所示，滤波器线性工作范罔的校耳t应在参考电平范围内进行。7. 2. 2. 2 滤波器设置到超严(Ultra)模式(12.5kHz超声滤波器。7.2.2. 3 调节正弦信号发生器，使其输L信号的频率等于被校滤汲器Ultra模式参考频率(12.5kH7.).输出信号也平为被校滤波器的参考输入信习电平Lin川用信号分析仪测量被校滤汲器对应于参考输入信号电平的输出信号电平L()Ul.r，按式(1)计算参考衰减A.cfQ 7. 2. 2. 1 以5dB的步进(在距线性工作范围的t边界或下边界为5dB以内步进为1 dB)逐步增加或减小正弦信号发生器的输出信号电平，用信号分析仪测量被校滤波器的输入信号电平Lin.i和输出信号电平L叫ti公式(4)计算滤波器不同输人信号也平的电平主2L1i: .6, = I.DIl1iL 式中2.6.一滤波器不同输入信号电平的电平差.dB; Lin.i滤汲器的输入信号电平d (以V为参考); L o ut.i -滤波器的输出信号电平.dB (以1V为参考)。72.2.5 按公式(5)计算滤波器的电于俨线性误差.6L:LlL =.6, -A.d 式中.6L-一滤汲器电平线性误羌.dB; .6，一-滤波器不同输入信号电平的电平差.dB; Are1一参考衰减.dB。(4) (5) 7. 2. 2.6 电平线性误差首先超出士0.5dB时的输入信号电平，分别为滤波器线性工作?在国上、下边界，记录测量约果。7. 2. 2. 7 将滤波器设置到lnfra模式(20Hz次声滋波).重复7.2.2.3-7.2.2.6步骤，测量次声模式线性工作范围，记录测量校准结果。7.2. 2.8 若次声及超声滤波器有U(10 Hz-12. 5 kHz带通滤波)模式，则设置到 E JJF 1346-2012 相应模式，重复7.2. 2. 3-7. 2. 2. 6步骤，测量滤波器其他模式下的线性工作范围，记录测量结果。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。出具校准数据的有效位数按如下方法修约.对次声及超声滤波器的相对亵减、线性工作范围，修约到0.01dB. 8. 2 校准证书经校准的仪器应出具也FEE式见附录A.8. 3 校准结cl甘iIIfrt不翩甏度次声及超琦ft议，校准结果的测量不确定度按JJF1059 l仪器的使在实际情况5 JJF 1346-2012 附录A校准证书的内容A.l 校准证书至少应包括以下信息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(如果不在实验室内进行校准); ) 年户的名称和地址;g)被校次声及超声滤波器的型号、规格及出厂编号，h)本技术规范的名称及代号;i)本次校准所用测量标准溯源性及有效饨的说明;j)校准环境的描述，k)校准结果及其测业不确定度的说明;l)校准iE1)签发人的签名、职务或等效标识，以及签发日期;m)校liF.结果仅对被校对象有效的声明，n)未经实验室书面批准，不得部分复制i书的声明。A.2 雄荐的次声及超声滤波器校准证书的内页格式如下:6 次声CJnfra)超声(Ullra)超声jm扭(UJ)次声加权1(GJ) 次声加权2(;2) 晋频(u)JJF 1346-2012 校准结果第频率相对衰减Id卡一2.5 Hz 5 Hz 10 Hz 20 H, (参考频率)40 Hz -一一一一一一一一一一十一一5OHz 3.25 kHz. 6.25 kH7. 页，共-一-8.00 kH, 12. kH, (参考频率-_. :1:0主汁丁二一:工 2. 0 kH一-.-一4. 0 kH 卜二-旦旦斗一一一三王二二2.5 H, 5 Hz 10 Hz 20 H在(参考频率)40 Hz 50 Hz 2.5 Hz 5 H, 10 H, 一.一-一十20 H, (参考频率)40 H7. 一一一一50 Hz 10 fi, 气2.5kH, 页7 JJF 1346-2012 i二、线性工作范围校准结果校准结果第页，共页模式线性工作范围/d误差/dR超声(Ultra)汰声(Inra)超声加权(U1)一一次声加仅1(GI) 次声加权2(G2) 音频(U)三、测量不确定度8 JJF 1346-2012 附录B测量不确定度的评定实例相对衰减是次声及超声滤波器的关键性指标。本附隶给出了相对衰减不确定度评定示例。总l数学模型囱公式(2)、(3)可知，滤波器相对衰减计算公式为公式(B.1): . A = LJn., -LOUi -Arpf ) l nu ( 式中LlA一一-虑披器相对衰减，dB; Lin.i一一滤波器输入信号电平，dB (以lV为参考); Louti-一滤波器输出信号也平，dB (以lV为参考hArt1 参考哀减，dB。由于Lin川II)Ul，i、Arcf不相关，相IJA虫叮，对公式(巳1)中的LlA求偏导，得到头做系数分别 为o6A咱6A6A啕 m =瓦二1，cg: =在.，二=-!I cb，.，=瓦:;i=i。B.2 不确定度来源1) 测娃重复性司l人的标准不确;.L)主分量u八，按A类标准不1iff1定皮评定，2) 滤汲器输入信号也平测量引人的不确定度分tftUBI !按B类标准不确也度评定，3) 滤波器输山;it;也干测量引人的不确定度分UU时，扫(I3类标准不确定度评定，4) 参考衰减引人的不确定度分TRU旧，按R类标准不确定度评定。B.3 标准不确定度A类评定在相同测量条件下，对某型次声和坦芦滤被器，某个测试频率的相对衰减值重复V!1旺6次，得到测量结果如表13.1 JiJr示。表B.1 相对衰减的测量结果单位dll 模式Infra U (Audio) Ultra 测试频率20 Hz 40 Hz M 10 Hz 20 Hz M 6. 25 kH, 12. 5 kHz M l饮0.010 0.060 O. 050 0.069 0.015 0.051 0.067 0.016 0.051 2次0. 015 0. 069 0.051 0.058 0.013 O. 015 0.068 0. 010 0.058 3次0.021 Q. 075 0.0:;- 0.0;)8 0.02古。.033o. 1JG7 0.02主0.042 相对4次0.027 0.078 0.051 0.059 0.015 0.011 0.058 O. 019 0. 039 衰减d 5次0. 018 0.072 0.054 Q.057 0. 027 0.030 0.058 0.023 0. 035 口k0.024 0.072 - 0. 048 0.049 0.011 0.038 0. 051 0.027 0.024 平均值0.019 2 0.071 0. 058 1 0.058 3 0. 0177 0. 040 6 0.061 5 0.020 0 0.041 5 标准偏差0. 002 563 0.008 802 0.011 98 r-N-ON-咀-v问民JJF 1346- 2012 对于Ultra模式:(-:;) = 0. 011 9