《电声换能器用防水膜在超宽带满带和超声频段的传输损耗测量方法》

T/CECAXXXX—2022ICS 33.160.50CCSM72T/CECAFORMTEXTXXXX—2022电声换能器用防水膜在超宽带满带和超声频段的传输损耗测量方法Measurementmethodfortransmissionlossofwaterproofmembraneinsuper-widebandandultrasonicbandforelectro-acousticaltransducer在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。（征求意见稿）FORMTEXT（本稿完成日期：2025-11-06）FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX发布FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX实施中国电子元件行业协会发布团体标准T/CECAXXXX—2024III电声换能器用防水膜在超宽带满带和超声频段的传输损耗测量方法1范围本文件规定了电声换能器用防水膜在超宽带满带（200Hz-20kHz）及超声频段（20kHz–25.6kHz）传输损耗的测量方法。本文件适用于具备IP67及以上防水等级且具有防水透声功能的各类电声产品（包括但不限于手机、耳机、真无线耳机、平板电脑、智能手表、汽车音响、车载麦克风、导航仪、助听器、听诊器、户外通讯设备、对讲机以及智能穿戴设备等消费电子产品）的测量。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/T3947-1996声学名词术语GB/T4208-2022外壳防护等级(IP代码)GB/T3785.1-2023电声学声级计第1部分:规范GB/T18696.1声学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第1部分:驻波比法T/CECA79《电声换能器用防水膜模切件的声阻抗测量方法》ISO10534-2声学阻抗管中吸声系数和阻抗的测定第2部分:传递函数法3术语和定义GB/T3947-1996界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1防水膜waterproofmembrane由高分子材料（如PTFE、PU、TPU等）制成，可单层或与网布复合，并具备透声功能的阻水薄膜。注：本标准中，默认成型产品常以防水膜切件的形式存在，且外径满足1.5mm–6mm。3.2超宽带满带ultra-widefullband覆盖人耳听觉全频的声波频段，考虑到人耳的生理特性，频率范围定位200Hz-20kHz。3.3超声频段ultrasonicband频率范围20kHz-25.6kHz的声波频段，属于超声波范畴。本文件选取此频带典型频率点，评估防水膜在超声频段的透声特性。3.4传声器灵敏度microphonesensitivity在规定的频率和标准声压下，传声器的开路输出电压与作用在传声器膜片上的声压之比。3.5传输损耗transmissionloss声波通过防水膜时的能量衰减。在本文件里，对防水膜（x=0）予以平面波激励，计算其复透射系数t(f)，传输损耗具体表达式为：……（1）式中：TL——传输损耗，单位为分贝（dB）。3.6波导管截止频率cut-offfrequency声波在圆形波导管中传播的频率上限。在波导内径确定的情况下，可得到管内平面波传播的截止频率fc，计算公式为：……（2）式中：fc——截止频率，单位为赫兹（Hz）；c——声速，单位为米每秒(m/s)，其典型值在20℃下其值为343m/sd——波导管内径，单位为米(m)。4缩略语下列缩略语适用于本文件。ADC（Analog-to-DigitalConverter）：模数转换器；DAC（Digital-to-AnalogConverter）：数模转换器；THD（TotalHarmonicDistortion）：总谐波失真；TL（TransmissionLoss）：传输损耗；IEPE（IntegratedElectronicsPiezoElectric）：集成电子压电；5测试环境条件5.1试验条件参考环境条件如下：——温度：23±2℃；——相对湿度：50±10%；大气压：95-105kPa。——背景噪声：<30dB(A)（测量频带内）；——环境气流<明显可测速度（无显著对流）；——环境振动<0.1g。——测量前按环境温度计算声速：c=331+0.6T（m/s,T为℃）。推荐在每次测量前记录温度/湿度并存入报告附件。6测试设备6.1系统总体为实现超宽带满带测量，采用两种规格管体，以适用不同的测量频带。大管适用频段：低频段200Hz–5kHz-内径：29mm-长度：1.5–3m小管适用频段：高频段5–25.6kHz-内径：6mm-长度：0.2–0.6m6.2适配器设计6.2.1概述为保证“被测样品（直径1.5–6mm）”在波导端的可重复、气密、同轴安装并能在200Hz–25.6kHz内得到可比的TL测量，宜采用下列适配器策略：6.2.1设计目标保证样品在测量/参考两种工况下的几何一致性（即：同一适配器、相同夹紧/密封方式下分别做无膜/有膜测量）；适配器有效开口直径≤6mm，并可按样品直径更换内衬或衬套；适配器装样后，与波导管环形缝隙泄漏<0.1%；适配器可重复定位：径向偏心<0.2mm、轴向位置可重复<0.2mm。6.2.2适配器的物理结构为兼容29mm和6mm两种管径并覆盖样品直径1.5–6mm，推荐模块化适配器由三部分组成：母体法兰：与波导管端口配合（分别为29mm内径或6mm内径）。可换内衬：前端形成有效开，按样品孔径生产一组衬套：如1.5,1.8,3.0,5.0,6.0mm。衬套上的有效开口略小于标称尺寸，壁厚不低于1.2mm，衬套与法兰内壁有密封槽，建议衬套采用金属材质。夹持压盖：把防水膜样品平整压在内衬中心，确保样品平整无褶皱。增加一金属压盖，压盖厚度不低于1.5mm，通过螺丝与内衬固定，实现对防水膜有效的钳定。6.3测试仪器6.3.1信号发生器应具备生成正弦、扫频及白噪声等多种类型信号的能力，信号频率范围需覆盖200Hz至25.6kHz。为确保信号质量，其数模转换器（DAC）的分辨率不低于16位，采样率应不低于192kHz，谐波失真率在200Hz–25.6kHz范围内不超过0.1%。6.3.2功率放大器输入阻抗应不低于10kΩ，带宽范围为10Hz–50kHz（-3dB点），总谐波失真（THD）不超过0.5%。6.3.3扬声器有效工作频段为200Hz–25.6kHz。考虑到扬声器的物理特性，根据测试频带需求分段选择：低频（200Hz–5kHz），使用中低音扬声器（频响±3dB）；高频（5kHz–25.6kHz）使用高音扬声器（频响±3dB）。扬声器通过过渡端，与波导管实现平滑连接。6.3.4扬声器壳体为扬声器提供稳固的安装支撑结构，并具备良好的气密性，以减少声泄露。壳体材料为金属，密封泄漏<0.1%。6.3.5波导管确保管内平面波的有效传播。大管内径29mm，长度1.5-3m；小管内径5mm，长度0.2-0.6m。波导管壁厚度不得低于3mm，材料为金属，波导管内壁应光滑。针对不同尺寸测试样品，使用6.2.2节中的适配器，完成样品的安装。6.3.6传声器用于接收声波信号并将其转换为电信号，频率响应范围应覆盖200Hz至25.6kHz。建议选用1/4英寸或更小规格的传声器，以减少对声场的扰动；传声器膜片应与声波传播方向垂直。传声器数量为四支，其中在声源和待测样品之间安装两支，在待测样品之后与管末端之间安装另外两支。传声器间距应合理优化，以平衡信噪比和分辨率。6.3.7信号调理应具备为传声器提供IEPE电源的功能，并支持可调增益，通带纹波不超过0.5dB（200Hz–25.6kHz）。6.3.8数据采集设备模数转换（ADC）分辨率不得低于16位，采样率应不低于192kHz。建议集成LabVIEW或MATLAB环境，用于信号处理与分析。7测试原理与步骤7.1测试原理1-传声器，2-传声器，3-传声器，4-传声器，5-待测样品，6-波导管，7-扬声器，8-扬声器壳体，9-信号发生器，10-吸声末端，11-信号调理，12-数据采集设备图1测试原理示意图如图1所示，把样品（防水膜）放在平面x=0处。在平面（即管内只有前向/后向平面波）假设下，沿轴向x的声压可以表示为前向和平向波的叠加，如公式（3）和公式（4）所示：入射侧（左，x<0）……（3）其中：A：在样品面x=0处指向右的（前向）入射平面波复幅（含幅值与相位）。B：在样品面处指向左的（反射）波的复幅。透射侧（右，x>0）……（4）其中C：在样品面处指向右的（前向）透射波复幅。D：在透射侧指向左的反向分量。为波数）。透射系数：即有多少入射波穿过去成为向右传播的透射波，也就是比较透射前向分量C与入射前向分量A。因此按定义可得透射系数t(f)，如公式（5）所示：……（5）传输损耗TL(f)在各频率下值可通过公式（6）计算获得：……（6）7.2测试步骤测试步骤如下：a）系统准备：组装双管，控制环境，校正声速，使用标准声校准器（94dB,1kHz）校准传声器灵敏度，误差<0.2dB；b）无膜测试：将传声器置于优化间距，发扫频信号，通过功放驱动扬声器产生音频，采集四路传声器信号，根据公式(6)计算TL无膜c）有膜测试：将防水膜平整固定于波导管端口，重复发射与无膜测试相同的激励信号，通过功放驱动扬声器产生音频，采集四路传声器信号，计算TL有膜d）信号处理：计算传输损耗值（TL），拼接低/高频数据，得到全频带传递损失。如公式（7）所示：……（7）e）将上述测试过程重复三次，记录三次TL的平均值作为最终的传输损耗值。8测试结果示例对某直径1.8mm的防水膜进行测试，按照第7部分进行测试，测试结果用曲线图表示，如图2所示。图2传输损耗曲线测试结果示意图

参 考 文 献[1]GBJ88-1985驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范[2]GB/T18696.1-2004声学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第1部分:驻波比法[3]Al