音频分析仪校准规范

1本校准规范适用于频率范围在10Hz～200kHz的新制造、使用中和修理后的音频凡是注日期的引用文件，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。音频分析仪常用于音频放大器、滤波器、手机传输特通常由音频信号发生部分和音频信号分析部分组成。音频信号供1～2路测试、激励信号；音频信号分析部分用于接收被测对象输出的音频信号，并音频分析仪的音频信号发生部分输出信号的频率范围通常在10Hz～200kHz,音频信号分析部分一般可以测量该频率范围内信号的频率、电压、总谐波失真等参数。4.1.1.2最大允许误差：士(0.005%～0.3%)。4.1.2.1测量范围：1mV～300V(10Hz～200kHz);4.1.2.2最大允许误差：±(0.5%～5%)(1kHz);4.1.2.3频率附加误差(1kHz参考):±(2%～10%)(10Hz～200kHz);4.1.4.1测量范围：(0.01%～100%)(10Hz～200kHz);4.1.5失真测量残余失真：≤(0.003%～0.05%)(10Hz～200kHz)。24.2.1.1频率范围：10Hz～200kHz;4.2.1.2最大允许误差：±(0.01%～1.0%)。4.2.2输出电压4.2.2.1电压范围：1mV～20V(10Hz～200kHz);4.2.2.2最大允许误差：±(0.5%～5)%(1kHz);4.2.2.3频率响应(1kHz参考):±(0.5%～10%)(10Hz～200kHz)。4.2.3输出正弦波波形失真：≤(0.005%～01%)(10Hz～200kHz)。注：以上列举了音频分析仪各班放准参数的测量范围和我术参数要求，校准时应以被校音频分5校准条件5.1环境条件5.1.1温度：(2J±S9c;5.1.2相对湿用上≤60%;5.1.4周围无影响正常校准5.2.1函数信目件生器5.2.2交流电压标准源磁场干扰和5.2.4通用计数器5.2.4.1频率范围：1Hz~1M;5.2.4.2最大允许误差：±1×10-6。5.2.5标准电压表5.2.5.1交流电压范围：1mV～20V(10Hz～200kHz)5.2.5.2最大允许误差：±(0.1%～0.5%)。5.2.6低失真度测量仪5.2.6.1失真度范围：(0.001%～100%)(10Hz～200kHz)5.2.6.2最大允许误差：±10%。5.2.7.1阻值：(50±0.5)Ω,(75±0.75)Ω,(600±6)Ω。36校准项目和校准方法6.1外观及工作正常性检查6.1.1被校仪器应完好无损，无影响正常工作及读数的机械损伤，各开关、按钮工作正常，旋钮转动灵活。6.1.2接通电源后，仪器应能正常工作，指示器显示正常，各功能按钮切换正常。6.2音频信号分析部分的校准6.2.1频率测量a)按图1连接函数信号发生器和音频分析仪。如果函数信号发生器输出阻抗与音频分析仪输入阻抗不匹配，则在函数信号发生器输出端接入匹配电阻，再通过匹配电阻与音频分析仪的输入端用电缆相连。输入图1频率测量b)选取音频分析仪为频率测量功能。c)函数信号发生器输出幅度设置为“0dBm”。d)函数信号发生器输出频率设置为待校准频率点fo,打开函数信号发生器的输出，稳定后读取音频分析仪的频率指示值fi。e)按公式(1)计算频率测量误差，并将结果记入附录A中的A.1。Arm频率测量误差，%;fi——音频分析仪频率指示值，Hz;f₀——函数信号发生器频率实际值，Hz。f)改变函数信号发生器的输出频率fo,重复以上步骤d)～e),将校准结果记入附录A中的A.1。g)校准点应在音频分析仪频率测量的范围内，至少选取5个点(含频率范围的低端、高端及1kHz),也可根据用户要求增加测试点。6.2.2交流电压测量固有噪声a)按图2连接校准系统。4输入b)将匹配电阻接入音频分析仪输入端，音频分析仪设置为交流电压测量功能，在音频分析仪上根据说明书要求选取相应的测量带宽和滤波器，读取音频分析仪上的交流电压示值，将此示值记入附录A中的A.2。此示值即为音频分析仪的交流电压测量固6.2.3交流电压测量a)按图3连接交流电压标准源和音频分析仪。b)选取音频分析仪为交流电压测量功能，关滤波器，量程设为最大或“自动”c)交流电压标准源输出频率设置为校准频率点。d)交流电压标准源输出电压设置为待校电压U,。打开交流电压标准源的输出。改变音频分析仪的电压量程到相应的量程，稳定后读取音频分析仪的交流电压指示值Ux。e)按公式(2)计算电压测量误差，并记入附录A中的A.3。△vm——交流电压测量误差，%;Ux——音频分析仪交流电压指示值，V;f)改变交流电压标准源的输出电压U₃,重复以上步骤d)～e),将校准结果记入g)校准频率点通常取1kHz,或根据音频分析仪技术要求选取。6.2.4交流电压测量频率附加误差a)按图3连接交流电压标准源和音频分析仪。b)交流电压标准源设置为基准频率点f₀(通常取1kHz),输出电压设置为1V。音频分析仪量程设置为相应量程或自动量程。打开交流电压标准源的输出，稳定后读取5音频分析仪电压指示值Vo。c)交流电压标准源的输出电压保持不变，改变交流电压标准源的输出频率到待校频率点，读取音频分析仪的电压测量指示值Vπ。记入附录A中的A.4。d)按公式(3)计算电压测量频率附加误差，并记入附录A中的A.4。△vi——电压测量频率附加误差，%;Vx——校准频率点电压指示值，V;Vo——基准频率点电压指示值，V。e)改变交流电压标准源的输出频率，重复以上步骤c)～d),将校准结果记入附录A中的A.4。校准频率点应根据音频分析仪的技术要求，在整个频率范围内选取不少于10个校准点。f)根据需要或用户要求，可以在其他量程校准频率附加误差。6.2.5失真测量残余失真a)按图4连接失真度仪检定装置和音频分析仪。b)选取音频分析仪为失真度测量功能，量程设置为“自动”。c)失真度仪检定装置设置为待校准频率点，设定失真度仪检定装置为基波输出，输出适当的幅度。调整完毕，在音频分析仪上根据说明书要求选取相应的滤波器，稳定后读取音频分析仪的失真度示值K,,此示值即为音频分析仪失真测量残余失真。将K,记人附录A中的A.5。根据音频分析仪的技术要求，选取3～5个频率点进行校准。6.2.6失真度测量a)按图4连接失真度仪检定装置和音频分析仪。b)选取音频分析仪为失真度测量功能，音频分析仪量程设置为“自动”量程。c)失真度仪检定装置设置为待校准频率点，调整失真度仪检定装置，使其输出失真度标准值为K。的标准失真信号。d)在音频分析仪上根据说明书要求选取相应的带宽及滤波器，待稳定后读取其失真度测量指示值K₁。e)当被校音频分析仪是采用基波抑制(滤基)原理测量失真度时，应按公式(4)计算失真度测量误差，并记入附录A中的A.6。6△p失真度测量误差，%;K₁——音频分析仪失真度指示值，%;K₀——失真度仪检定装置输出的失真度标准值K。按公式(5)换算后得到的失真度实际值，%;K₀——失真度仪检定装置输出的失真度标准值，%.f)当被校音频分析仪是采用FFT等非基波抑制原理测量失真度时，应按公式(6)计算失真度测量误差，并记入附录A中的A.6。△p——失真度测量误差，%;K₁——音频分析仪失真度指示值，%;K失真度仪检定装置输出的失真度标准值，%。g)按照附录A中的A.6,改变失真度仪检定装置输出失真度K₀,重复以上步骤e)～f),将校准结果记入附录A中的A.6。h)改变失真度仪检定装置的输出频率，重复以上步骤c)～f),将校准结果记入附i)校准的频率点应在音频分析仪失真度测量的频率范围内至少选取5个点(含频率范围的低端、高端及1kHz),也可根据用户要求增加测试点。6.3音频信号发生部分的校准6.3.1输出频率a)按图5连接音频分析仪和通用计数器。图5输出频率b)音频分析仪输出幅度设置为“0dBm”,打开音频分析仪的输出。c)音频分析仪输出频率设置为被校频率点fx,调整通用计数器，待稳定后读取其读数f₃,记入附录A中的A.7。d)按公式(7)计算频率误差，并将结果记入附录A中的A.7。△n₃——音频分析仪输出频率误差，%;7e)改变音频分析仪的输出频率，重复以上步骤c)～d),并将结果记入附录A中的A.7。校准点应在音频分析仪频率输出的范围内，至少选取5个点(含频率范围的低端、高端及1kHz)。6.3.2输出电压a)按图6连接音频分析仪和标准电压表。标准电压表标准电压表b)音频分析仪的输出频率置校准频率点1kHz,输出电压设置为待校电压Vx,打c)标准电压表设置为自动量程，待其稳定后，读取标准电压表的读数V。,记入附d)按公式8计算输出电压误差，并记入附录A中的A.8。e)按音频分析仪的输出范围，改变其输出电压，重复以上步骤b)～d),并将结a)按图6连接音频分析仪和标准电压表。b)音频分析仪输出频率置基准频率点f₀(1kHz),输出电压设置为“1V”,打开音频分析仪的输出。用标准电压表测得基准频率点的输出电压实测值Vo。c)保持音频分析仪输出电压幅度不变，改变其输出频率到待校频率fx,用标准电压表测得待校频率点的输出电压实测值Vα,记入附录A中的A.9。d)按公式(9)或公式(10)计算音频分析仪输出电压频率响应误差。或8△%——音频分析仪输出电压百分比误差，%;e)改变音频分析仪的输出频率，重复以上步骤c)～d),并将结果记入附录A中6.3.4输出正弦波波形失真度a)按图7连接音频分析仪和低失直度测量仪音频分析仪b)音频分析仪没置为正该失真度测量算科八附录Ac)校准频市应根据音,功能，榆出析仪的技术要求7校准结果表b)实验室名称和安址；c)进行校准的地点公如果与实验室的地址不同);低分直度测量仪其频率范甲的长端、高端、d)证书的唯一性标n编号),每页及总页数的识；f)被校对象的描述和明确标识；g)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的h)如果与校准结果的有效性应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明；j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；9附录A校准记录格式实际值下限上限不确定度固有噪声上限实际值下限上限不确定度VVVV实际值V误差%下限上限不确定度(基准)上限%误差%下限上限不确定度552211A.7输出频率实测值下限上限不确定度A.8输出电压指示值实测值下限上限不确定度VVV:V下限上限不确定度1kHz(基准频率)(基准):A.10输出正弦波波形失真度上限附录B校准证书内页格式B.1频率测量实际值不确定度:固有噪声B.3交流电压测量实际值指示值不确定度VVV:V实际值不确定度(基准)EESS频率：不确定度652211B.7输出频率实测值不确定度B.8输出电压指示值实测值不确定度VVV:VB.9输出电压频率响应不确定度1kHz(基准频率)(基准)失真度%不确定度不确定度评定示例C.1交流电压测量校准结果的不确定度评定C.1.1以用5500A交流电压标准源校准8903B音频分析仪交流电压测量1V(1kHz)电压为例，校准方法见本校准规范的6.2.3。C.1.2测量模型△vm——音频分析仪电压测量示值误差，%;Ux——音频分析仪电压指示值，V;U₃——交流电压标准源输出电压实际值，V。C.1.3输入量的标准不确定度评定C.1.3.1输入量U。的标准不确定度u(U₃)的评定输入量U,的不确定度主要来源于交流电压标准源输出标准电压值的定值不确定度，可根据交流电压标准源的示值误差来评定，因此应采用B类评定方法进行评定。5500A交流电压标准源输出1V(1kHz)电压的示值误差为±0.00036V,其半宽度a=0.00036V,为均匀分布，其包含因子k=√3,标准不确定度u(U,)为u(U₃)=a/k=0.00036V/√3=0.0C.1.3.2输入量Ux的标准不确定度u(Ux)的评定输入量Ux的不确定度主要来源于音频分析仪的交流电压测量重复性引入的不确定度u₁(Ux)和音频分析仪显示分辨力引入的不确定度u₂(Ux)。a)音频分析仪的测量重复性引入的不确定度u₁(Ux)可通过连续测量方法得到测量列，采用A类评定方法进行评定。用一台8903B音频分析仪，对5500A输出的1V(1kHz)电压在同样的条件下进行测试，连续测量10次，得到测量结果见表C.1。次数123456次数789单次测量标准差：则测量重复性引入的不确定度：u₁(Ux)=s(Ux)=0.0004b)音频分析仪显示分辨力引入的不确定度u₂(Ux)。音频分析仪测量1V电压时显示分辨力为δ=0.001V,由此引入的不确定度：u₂(Ux)=0.289×δ=0.000289V≈0.00029V由于u₁(Ux)与u₂(Ux)彼此独立，互不相关，所以：u(U₇)=√uì(Ux)+uì(U)=√0.00047²+0.00029²V=0.00C.1.4合成标准不确定度C.1.4.1标准不确定度分量汇总表输入量的标准不确定度汇总见表C.2标准不确定度u;不确定度来源5500A交流电压标准性以及显示分辨力C.1.4.2合成标准不确定度的计算输入量U,与U彼此独立，互不相关，所以合成标准不确定度为ue=√u²(U)+u²(U₁)=√0.00021²+0.00055²V=0.00C.1.5扩展不确定度取包含因子k=2,扩展不确定度U为U=k×ue=2.0×0.00059V=0其相对扩展不确定度为Ur=0.12%(k=2)C.2失真度测量校准结果的不确定度评定C.2.1以用DS-1A失真度仪检定装置，校准8903B音频分析仪失真度测量10%(1kHz)失真度为例，校准方法见本校准规范的6.2.6。C.2.2测量模型△p——音频分析仪示值误差，%;K₁音频分析仪示值，%;K₀——失真度仪检定装置输出失真值，%。C.2.3输入量的标准不确定度评定C.2.3.1输入量K。的标准不确定度u(K6)的评定输入量K。的不确定度主要来源于DS-1A失