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GB/T 33769-2017

基本信息

标准号: GB/T 33769-2017

中文名称:声系统设备 电声换能器 大信号参数的测

标准类别:国家标准(GB)

标准状态:现行

出版语种:简体中文

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相关标签: 系统 设备 电声 换能器 信号 参数

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标准内容

ICS33.160.50
中华人民共和国国家标准
GB/T33769-—2017/IEC62458:2010声系统设备
电声换能器
大信号参数的测量
Sound system equipment-
Electroacoustical transducers-Measurement of large signal parameters(IEC62458.2010.IDT)
2017-05-31发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2017-12-01实施
规范性引用文件
术语和定义
测量信号
大幅直流信号
大幅直流信号和小幅交流信号
宽带噪声信号
音乐信号
5安装条件
扬声器单元
扬声器系统
6气候条件
声学环境
预处理
扬声器的时变特性
测量方法
10.2静态测量法或准静态测量法10.3逐点动态测量法·.
全动态测量法
11非线性力电耦合因子
11.1力电耦合因子曲线B(r)
11.2力电耦合因子限定的位移B
11.3对称点工ym(工)
11.4音圈偏移工affse
12非线性劲度系数
12.1非线性劲度系数曲线Km(r)..12.2力顺限定的位移工。
12.3劲度系数的不对称度Ak(rpeak)13位移相关的电感L,()
13.1电感曲线L(z)
13.2电感限定的位移工L
14电流相关的电感L,(i)
GB/T33769—2017/IEC62458:201011
HiikAoNiKAca
GB/T33769—2017/IEC62458:201014.1定义
14.2测量方法
15由几何结构和性能导出的参数15.1最大峰值位移工MAxd
15.2测量方法
参考文献
图1电动式换能器的电-力类比等效电路图图2静态测量法和准静态测量法的装置.图3大信号参数的逐点动态测量法的装置图4大信号参数全动态测量法的装置图5力电耦合因子所限定的位移工B图6从对称点工ym(工c)曲线读出音圈偏移图7非线性力电耦合因子Bl()曲线中所定义的对称点工.ym图8由K()曲线给出的劲度系数不对称度Ⅱ
HiiKAoNiKAca
本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。GB/T33769—2017/IEC62458:2010本标准使用翻译法等同采用IEC62458:2010《声系统设备大信号参数的测量》。
电声换能器
本标准做了如下编辑性修改:
图2、图3、图4增加了“注:传感器包括力学传感器或声学传感器”。本标准由中华人民共和国工业和信息化部提出。本标准由全国音频、视频及多媒体系统与设备标准化技术委员会(SAC/TC242)归口。本标准起草单位:南京大学声学研究所、广州国光电器股份有限公司、苏州上声电子有限公司、浙江天乐集团有限公司。
本标准主要起草人:沈勇、夏洁、谢守华、柴国强、刘殷。Ⅲ
Hii KAoNhi KAca
iiKAoNiKAca
1范围
声系统设备
GB/T33769-2017/IEC62458.2010电声换能器大信号参数的测量
本标准规定了电声换能器大信号集总参数模型的基本术语与参数,测量方法以及测量结果的报告形式。
本标准适用于换能器,例如扬声器单元、扬声器系统、头戴耳机、微型扬声器、振动器和其他使用电动式或电磁式驱动器与力学悬置系统耦合的激励器。规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T12060.5—2011声系统设备第5部分:扬声器主要性能测试方法(IEC60268-5:2007,IDT)
IEC6o268-1声系统设备第1部分:概述(Soundsystemequipment一Part1:General)3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
electro-mechanical equivalentcircuit电-力类比等效电路图
将电、力之间的类比用电路表达出来,以便应用电路理论来解决振动与声的问题。图1给出了电动式换能器的电-力类比等效电路图。1
HiKAoNniKAca
GB/T33769—2017/IEC62458:2010LR-2模型
L2(x,)
R(T)!
L,(x,n)
i2R(x,i2)
BI(x)u
BI(x)i
注1:图1为电动式换能器的集总参数模型的示例,模型中考虑了主要的非线性因素,例如力电耦合因子,劲度系数和电感。
注2:可使用其他等效电路图。不同于线性模型的结果,集总参数模型的部分参数不是常数,而是取决于瞬态变量(例如位移工、速度、电流i)。说明:
L,(r,i)
L(r,in)
Rz(r,i2)
LR-2模型
Cm(α)
Z ioad
换能器输人电压;
换能器输人电流;
受音圈平均温度Tv影响的音圈直流电阻;与频率无关的音圈电感,与音圈位移工和输人电流有关:音图半电感,与音图位移工和输人电流有关;由涡流损耗产生的电阻,与位移工和输人电流i有关;由电感L(工,i)、L(工,i)和附加阻抗R工,iz)组成,表征非线性电感和损耗:音圈速度:
与位移工有关的非线性力电耦合因子,见3.7;磁阻力,见3.8;
与位移工有关的悬置系统的力顺;力质量,见3.10;
力阻,见3.11;
力阻抗,见3.12。
图1电动式换能器的电-力类比等效电路图输入电流,输入电压
input current and voltage
换能器输人端的电学状态变量。3.3
displacement
音圈偏离平衡位置的距离。
velocity
位移工的时间导数。
直流电阻
d.c. resistance
HiKAoNhiKAca
GB/T33769—2017/IEC62458:2010电阻抗2,(s)在反电动势的影响可忽略不计的极低频率处的值。注:电阻抗可用于测量音圈的直流电阻R。。直流电阻R。受音圈的平均温度T的影响。3.6
非线性电感和损耗
nonlinear inductance and losses用于模拟交变磁场的影响、磁性材料的损耗和由涡流引起的损耗的非线性参量,在图1所示的力电类比等效电路图中使用了由电感L。(x,i)、L(,is)和附加阻抗R2(x,iz)组成的LR-2模型。3.7
非线性力电耦合因子nonlinearforcefactorBl(a)
音圈位移工处的瞬时力电耦合因子BI(工)定为磁感应强度B对音圈导线长度1的积分注:力电耦合因子BI)与速度的乘积是图1所示的等效电路中电学端产生的反电动势。力电耦合因子BI()与输人电流的乘积是力学系统的电动驱动力。3.8
磁阻力
reluctanceforce
随位移工变化的电感L,(工,i)和L(工,is)产生的额外电磁驱动力。3.9
劲度系数 stiffness of the suspensionKm()
瞬时回复力F()与位移工的比值,由式(1)定义:Km(r)=F(r)
式中:
劲度系数,单位为牛顿每毫米(N/mm);F(r)
—瞬时回复力,单位为牛顿(N);位移,单位为毫米(mm)。
注:力顺Cm(r)=1/Km(z),是劲度系数K(r)的倒数。3.10
力质量
mechanical mass
总振动质量,包括振动系统的质量和振膜两侧空气负载的辐射抗的力学等效质量。3.11
mechanical resistance
由悬置系统、气流扰动和辐射导致的扬声器单元的非电学损耗。3.12
mechanical impedance
力阻抗
代表力学元件(锥盆、板)或声学元件(如倒相箱或号筒)所产生的额外的负载。4测量信号
4.1概述
·(1)
大信号参数的测量需要电学、力学或声学激励。根据大信号参数测量方法的不同,选择不同的测试3
Hii KAoNhi KAca
GB/T33769—2017/IEC62458:2010信号作为换能器的激励。由于扬声器是一个时变系统,激励可能会造成其性质的暂时性或永久性改变,因此应规定激励的属性(频谱带宽、峰值因数、概率密度函数)。如果需要比较两次测量结果的数值,测量时宜使用一激励。
4.2大幅直流信号
将具有规定的幅值和足够的持续时间的恒定直流电压或直流电流馈给换能器的电学端以测其稳态响应。如果换能器安装在封闭箱上,则箱体内外的静态气压差可以作为一种直流激励。4.3大幅直流信号和小幅交流信号用于激励的信号为具有规定的幅值和足够的持续时间的恒定直流信号(见4.2)混叠小幅交流信号。交流信号(如噪声,正弦扫频信号、脉冲测试信号)宜具有足够的带宽来确定扬声器模型的所有参数。4.4宽带噪声信号
用于激励的信号为IEC60268-1中定义的任何一种噪声信号或其他具有足够带宽和幅度的噪声。噪声的峰值因数宜小于4,以减轻放大器的削波。4.5音乐信号
用于激励的信号为具有足够带宽和幅度的普通音乐,语音信号。注:使用动态测量法测量时,需要对扬声器进行持续不断地激励以正确地确定各个参数。激励宜有足够的频谱成分,至少涵盖共振频率于,以下一个倍频程和于,以上一个十倍频程。5安装条件
5.1扬声器单元
扬声器单元可安装在以下测试环境中:a)自由空间的无障板安装或无封闭箱安装;b)GB/T12060.5—2011中11.1规定的标准障板;c)GB/T12060.5—2011中5.3规定的半空间自由场d)GB/T12060.5一2011中11.2规定的标准测量箱(A型或B型),或其他指定的箱体;e)真空;
f)测量结果报告中规定的其他测试环境声负载取决于安装条件,因此应在测量结果报告中明确描述安装条件。测量过程中,换能器应牢牢固定住,以抑制共振频率,附近附加的机械共振。换能器宜垂直安装(锥盆位移在水平方向上),避免振动系统的重力引起的偏移号筒扬声器的策动单元、头戴式耳机、微型扬声器和传声器,最好在真空中进行测量,以减少声负载,抑制额外的声共振,避免因紊乱的气流扰动导致的非线性阻尼。5.2扬声器系统
扬声器系统的测量条件与预期用途一致。6气候条件
因为温度和湿度有可能改变扬声器单元悬置系统的性质,按照IEC60268-1规定,宜在以下环境中4
进行测量,以避免温度和湿度的影响:——环境温度15℃~35℃(优选20℃);—相对湿度25%~75%:www.bzxz.net
—大气压86kPa~106kPa。
7声学环境
GB/T33769—2017/IEC62458.2010测量房间应足够大以确保该声学环境对换能器机械振动的影响可以忽略。如果大信号参数的测量以声压输出为基础,宜将测量用传声器放置在换能器的近场区。宜选用仅测量电信号或力信号输出的方法,以避免不必要的噪声干扰。8预处理
宜根据GB/T12060.5一2011中第12章对扬声器进行预处理。因换能器水平存放一段时间后,音圈在垂直方向上会出现暂时性偏移。换能器在垂直方向上至少工作5min可消除这种偏移,然后再对其进行常规的测量。
扬声器的时变特性
测量过程中馈给扬声器电输人端的激励可能导致音圈升温,也可能改变悬置系统的性质。因此,测量过程中应实时测量音圈的电阻,并在计算扬声器参数(如电学品质因数Q,)时计人该电阻的变化。10测量方法
10.1概述
测量大信号参数可采用下述方法。所使用的测量方法应当与测量结果一起在报告中说明。10.2静态测量法或准静态测量法10.2.1概述
该方法利用幅值为u:的直流信号(通常是电压)作为激励来测量换能器的非线性参数。换能器达到稳态后,测量相关的状态变量(直流位移3,直流驱动力F),并由此计算出相应的参数值[如K(工,)一F./,]。在工作范围一工peak<工,<工pek(pek为位移工,的上限)内,改变直流信号的幅值,在更多工作点工,处重复上述对非线性参数的测量,其中i=1...,N(N的选取保证具有足够高的分辨率)。由于悬置系统材料的粘弹特性,达到稳态所需要的时间可能长达数秒,因而静态测量法非常耗时。而准静态测量法则无需达到稳态即可测量状态变量,但需规定采集状态变量的时间点。悬置系统的端变效应和其他粘弹特性导致使用直流信号静态测得的劲度系数K(工)与使用宽带噪声信号动态测得的劲度系数Km()存在明显差异。静态测量法和准静态测量法中的直流信号不能用于非线性的音圈电感L(工,的测量。图2展示了大信号参数的静态测量法和准静态测量法的装置。5
GB/T33769—2017/IEC62458.2010直流信号
发生器
注:传感器包括力学传感器或声学传感器。说明:
输人直流电压。
换能器
传感器
工作点u处
参数值
选择工作点
大信号参数
图2静态测量法和准静态测量法的装置10.2.2步骤
步骤如下
根据换能器工作范围一工peak<工:<工peak和分辨率要求,确定测量次数N,选择起始电压ustarn并a)
规定步进电压uatep;
从工作点=1开始;
用电压为u:=ustan十iXustep的直流信号激励换能器;d)
在工作点处,当换能器达到稳态后或经过规定的时间T后,测量位移工,和其他相关状态变量(如驱动力F);
计算非线性参数[如K()=F./;
进人下个工作点i=i+1重复步骤c)~f),直至i>N;通过在工作点,(i=1.,N)间做内插值得到参数值,或计算出幂级数展开式[如式(3)的系数。
10.3逐点动态测量法
10.3.1概述
该方法利用直流信号u:(如恒定直流电压或恒定气压)混叠小幅交流信号u。作为激励来测量换能器的非线性参数。达到稳态后,可测得相关的状态变量(直流位移工,交流驱动力F与交流位移工的幅值),并由此计算出相应参数值如劲度系数增量Kin(,)=Fe/工e」。在工作范围一工pek<,<工peal(工为位移工:的上限)内,改变激励中直流部分的信号幅值,在更多工作点工:处重复上述对非线性参6
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