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中华人民共和国国家标准扬声器主要性能测试方法发布实施国家技术监督局发布前言本标准非等效采用声系统设备第部分扬声器对扬声器主要性能测试方法进行修订技术内容上在和其第号修改单的基础上根据我国国情增加了一些内容因此在文字上重新作了编排本标准与直接辐射式电动锥形扬声器通用规范和直接辐射式扬声器尺寸组成完整的扬声器国家标准本标准从生效之日起同时代替本标准由中华人民共和国电子工业部提出本标准由全国电声学和视听设备标准化技术委员会归口本标准主要起草单位上海飞乐电声股份有限公司本标准主要起草人朱国春王萱春祝一礼蒋渭鑫中华人民共和国国家标准扬声器主要性能测试方法代替国家技术监督局批准实施范围本标准规定了扬声器主要性能测试方法本标准适用于声系统中的扬声器单元本身也包括带有障板扬声器箱体或号筒的一个或多个扬声器单元和有关器件如内附分频器变压器和其他无源元件组成的扬声器系统本标准不适用于装有放大器的扬声器及有线广播用号筒式扬声器目的本标准的目的是给出扬声器一些特性解释以及使用正弦信号和规定噪声信号的测量方法本标准中给出的测试方法被认为与该特性直接有关注如果有其他测量方法能获得相同的结果那么在测量记录中要说明所有测量方法的详情引用标准下列标准所包含的条文通过在本标准中引用而构成为本标准的条文本标准出版时所示版本均为有效所有标准都会被修订使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性声和振动分析用的和倍频程滤波器噪声源声功率级的测定工程法及准工程法绘制频率特性图和极坐标图的标度和尺寸声级计的电声性能及测试方法音响设备用圆形连器详细规范型圆形连接器可供认证用音响设备用圆形连器详细规范型圆形连接器可供认证用模拟节目信号声学噪声源声功率级的测定混响室精密法和工程法声学噪声源声功率级的测定消声室和半消声室精密法电网电源供电的家用和类似一般用途的电子及有关设备的安全要求声系统设备一般术语解释和计算方法第一篇测量条件测量条件引言为了便于规定测量时扬声器的安装本标准规定了正常的测量条件为了得到正确的测量条件某些材料通称额定条件应由制造厂在说明书中给出这些参数本身并不进行测量但它们是测量其他特性的基础由制造厂规定的参数如下额定阻抗额定正弦电压或功率额定噪声电压或功率额定频率范围参考面参考点参考轴术语额定的详细解释见试验的标准大气条件若无特殊规定扬声器主要性能测量一般应在下列试验的标准大气条件下进行环境温度相对湿度气压仲裁试验的标准大气条件环境温度相对湿度气压正常测量条件当满足所有以下条件时则认为扬声器是在正常测量条件下工作待测的扬声器按第章规定安装声学条件在第章规定的声学环境中选择扬声器相对于传声器和墙壁的位置应符合第章的规定在额定频率范围内见馈给扬声器以规定电压的指定测量信号见第章如果需要输入功率可按公式计算其中为额定阻抗见若有衰减器则应放置在制造厂指定的正常位置如选用其他位置例如要提供一最平坦的频率响应或最大衰减则应予以说明连接适用于测量所需特性的测量装置见第章测量信号正弦信号正弦信号在任何频率均不应超过额定正弦电压见若无其他规定则馈给扬声器的信号电压在所有频率保持恒定宽带噪声信号规定使用峰值因数之间粉红噪声或白噪声信号应使用时间常数至少和所规定的声级计的慢档时间常数相同的真有效值电压表窄带噪声信号通常规定使用相对带宽为或指定带宽的粉红噪声信号脉冲信号是每单位带宽具有恒定功率谱密度的短持续时间的脉冲其带宽至少应包括所关心的频率范围因为这类信号所含能量与其振幅相比是低的故通常应使用尽可能高的峰值以便使与测量有关的声和电的噪声的影响减至最小程度但不能超过扬声器的线性工作范围声学环境自由场条件系指近似自由场空间的声学条件在此空间中点声源所辐射的声压与测量距离之间关系应满足规律其误差不超过半空间自由场条件自由场存在于半空间的声学空间若把点声源装在足够大的反射平面上时其辐射的声压与测量距离之间的关系应满足规定其误差不超过扩散场条件仅作频带噪声测量供噪声测量用的扩散场条件由定义和规定下限频率应按附录确定注详见中第章仪器所提供细节在确定扬声器功率时必须明确地理解为同时需要空间平均和时间平均这些可按该标准中的规定达到或者交替地使用连续的空间和时间平均技术得到测量的准确度决定于许多因素包括房间容积房间混响时间和扩散度低于的测量房间容积需要大于模拟自由场条件在测量所需的一段时间内等效于自由场空间的声学条件在此空间中扬声器在脉冲信号作用下发射脉冲声当测量传声器对直达声的测量完成以前没有从空间内的任何表面或物体的反射声到达任何到达传声器的反射声均由门或其他方法从测量中排除注通常仅用于以脉冲信号进行测量进行连续测量时相邻两个脉冲之间要有足够长的时间间隔以使空间内的混响声降至可忽略的程度半空间模拟自由场条件模拟自由场存在于半空间的声学条件当反射面的尺寸足够大使得在测量时间内没有来自它边缘上的绕射声到达测量传声器这样就形成一个模拟半空间自由场的条件不需要的声噪声和电噪声不需要的声和电的噪声应保持在尽可能低的水平因为它的存在会掩盖低声级的信号因此在测量频带内不需要的噪声级应比被测信号的声压级低以上扬声器和测量传声器的位置在自由场和半空间自由场条件下的测量距离扬声器在自由场和半空间自由场条件下测量时应在被测扬声器的远场中进行扬声器和测量传声器的距离越远越接近远场条件但由于测量场所环境的缺陷和背景噪声的影响实际上可使用的测量距离上限受到限制为了模拟实际的使用条件测量应在近似于听者距扬声器的距离处进行家用声系统为扩声系统应大于但这些距离对现在的测量环境可能仍然太大要克服这一困难可减小测量距离但可能会使传声器进入扬声器的近场由于干涉现象传声器位置的微小变化就会使测量结果有较大的变化另外当测量在近场中进行时扬声器所辐射的声压与测量距离之间不符合的关系若依此来推算其他距离处的扬声器的辐射特性则将产生不可忽略的误差然而对指向性相似的扬声器进行比较可采用较小的测量距离为了便于比较测量距离推荐使用或的整数倍所得结果应换算到标准距离处的值单个扬声器单元对这种扬声器除非有特殊理由应使用作为测量距离任何情况下所使用的距离应予以标明注选择测量距离时应注意标准障板绕射对测量结果的影响多单元扬声器系统两个或多个扬声器单元重放相同频带的扬声器系统则由于不同单元辐射的声波相互作用而在测量点产生声干涉这种情况的存在是由于所有单元都工作在整个被测频带或是一些单元工作在频带的相同频段例如分频区在这种情况下所选择的测量距离应使这种现象产生的误差减至最小在扩散场条件下扬声器位置的放置扬声器的位置及相对于墙壁的方向应用图表示并附在测量结果中按中描述的方法测定扬声器所辐射的功率时允许使用扬声器与传声器同时移动的安装方式扬声器系统和最近的传声器位置应符合的要求在模拟自由场条件下的测量距离在此环境内扬声器和传声器之间的距离应使第一个不需要的反射声到达传声器以前的可利用测量时间达到最大若在消声室内则由尖劈顶端操作人员地网及扬声器和传声器支架反射所造成的误差在整个频率范围内不应超过在此环境内使用的传声器距离及最大的信号接收时间应予以说明从第一个反射声到达传声器开始它的全部输出必须被除去除非这个时间以后传声器对测量脉冲信号的响应可以忽略在传递函数的测量中引入的截断误差在整个频率范围内不应超过测量装置在自由场和半空间自由场中的测量应使用具有已知校正值的自由场型传声器对在扩散场条件下的测量应使用指向性指数不大于的扩散场型传声器这两个要求对有兴趣的频率范围内所有频率都应满足信号发生器把信号馈给扬声器的放大器和传声器输出端的测量放大器及其他测量设备应有已知的振幅响应特性并在有关频率范围内恒定在内以及在测量条件下其振幅非线性可以忽略所有测量仪器必须是方均根值型的并有足够长的时间常数以便在最不利的条件下引起的误差不大于注用来测量频率响应曲线的电平记录仪由于记录速度沿电平和频率轴引起的误差不应超过记录速度应予标明声学测量的准确度在规定的频率范围内总误差应不超过扬声器的安装扬声器单元的安装和声负载扬声器单元的性能决定于单元本身的特性和其声负载声负载决定于安装方式安装方式在测量报告中应予明确的说明有三种安装方式标准障板或规定的箱体不用障板或箱体而置于自由空间与反射面平齐地置于半空间自由场注安装条件在高于低频截止频率时接近于半空间自由场低频截止频率的值取决于所选择的测量距离在低于截止频率时所测量的值只能用于比较扬声器系统的安装和声负载测量扬声器系统时通常不用任何附加的障板假如制造厂规定扬声器系统需要特殊的安装方式则应在测量中采用所用的安装方式应在测量报告中说明标准障板标准障板的尺寸如图所示它由高内阻尼的硬木制成它的前表面不敷设任何吸声材料扬声器与障板接触面应平整无缝隙要避免在障板反面产生谐振腔这可以按图中所示挖锥形孔的方法或按图中和所示加一块薄的硬质分障板的方法来实现如图中和所示对于外径尺寸大于等于的圆形扬声器对于外径尺寸小于等于的圆形扬声器和短轴小于等于的非圆形扬声器对于外径尺寸大于的圆形扬声器和短轴大于的非圆形扬声器图图预负荷处理由于扬声器振膜运动后可能引起性能参数永久性变化故在技术参数测量前建议扬声器经受额定噪声电压的模拟节目信号至少的预负荷处理预处理后扬声器至少恢复才能进行技术参数的测量第二篇特性解释和相应的测量方法类别描述下列几点应由制造厂规定扬声器驱动单元换能原理例如静电式电动式或压电式类型例如压缩驱动器号筒式或直接辐射式单个单元或多个单元带分频器或不带分频器扬声器系统扬声器驱动单元的数量类型和声负载原理例如闭箱式号筒式倒相式柱状或线状的极性标志特性解释扬声器输入端的极性标志是指在扬声器输入端馈入信号时扬声器膜片产生运行的方向与输入端所加信号极性之间关系的标志测量方法按规定馈给扬声器以瞬时直流电压引起膜片向扬声器前方运行时与电压正极相连接的输入端为扬声器正极用红色或符号表示参考面参考点和参考轴注严格地讲这些术语应包含额定这词因为它们是由制造厂规定而不是测得的但如使用较短的术语也不可能引起混淆参考面特性解释参考面是一个位置与扬声器驱动单元或扬声器箱的某些物理特性有关的平面由制造厂规定参考面确定参考点的位置和参考轴的方向注对于对称结构参考面通常平行于辐射面扬声器驱动单元或扬声器系统前面的那个面对于非对称结构参考面的位置应用图表示参考点特性解释参考点是参考轴与参考面相交的点由制造厂规定注对于对称结构参考点通常是几何对称点对于非对称结构参考点应用图表示参考轴特性解释参考轴是一条过参考点并以一定方向通过参考面的直线由制造厂规定注对于对称结构而言参考轴通常垂直于辐射面或垂直于参考面测量轴特性解释测量轴为参考点与传声器之间的连线测量点的方位由它与参考轴之间的夹角确定纯音检听特性解释在额定频率范围内馈给扬声器以规定电压的正弦信号检查扬声器的装配质量测量方法扬声器单元检听馈给扬声器正弦信号的电功率为二分之一额定噪声功率一般在处检听在此距离内应无反射物扬声器单元不另加声负载注全频带及低频扬声器检听时应从共振频率允许偏差下限开始向高频扫频中频高频扬声器检听时应从分频点频率开始向高频扫频高顺性扬声器检听时可以在产品标准规定的声负载上进行应从共振频率允许偏差下限开始向高频扫频为便于检查垃圾声碰圈声和机械声在共振频率附近必须检听但可以规定馈给扬声器以较低的信号电压扬声器系统检听馈给扬声器系统的正弦信号电压及检听距离由产品标准规定检听时由系统的下限频率开始向高频扫频有衰减器时一般将衰减器置于频率响应的平直位置或产品标准规定的位置阻抗和它的派生特性额定阻抗特性解释扬声器的额定阻抗是一个由制造厂规定的纯电阻的阻值在确定信号源的有效电功率时用它来代替扬声器额定阻抗是指阻抗曲线见上紧跟在第一个极大值后面的极小值在额定频率范围内阻抗模值的最低值不应小于额定阻抗的假如在额定频率范围以外的任何频率包括直流的阻抗小于此值时则应在说明书中加以说明阻抗曲线特性解释把阻抗模值表示为频率的函数测量方法将扬声器置于正常测量条件中见测量阻抗曲线可用恒压法或恒流法通常优选恒流法测量所选用的电压值或电流值应足够小以保证扬声器工作在线性状态测量应至少覆盖的频率范围其结果表示成频率函数的曲线电压值和电流值