GB-T 12060-1989 声系统设备 一般术语解释和计算方法

中华人民共和国国家标准声系统设备一般术语解释和计算方法发布实施国家技术监督局发布中华人民共和国国家标准声系统设备一般术语解释和计算方法国家技术监督局批准实施本标准等同采用国际标准声系统设备第二部分一般术语解释和计算方法主题内容与适用范围本标准规定了声系统设备的一般术语解释和计算方法本标准适用于声系统设备的生产使用科研和教学等领域引用标准声频放大器测量方法声系统设备概论一般术语声系统是一些设备的组合该组合能够处理传输声信号或音频信号这些设备可以是换能器放大器或录音机等兼容性如果把系统的一部分与另一部分相互联结起来能够满意地工作则认为两者是兼容的可变功耗设备设备工作期间从电源汲取的功率会发生明显变化其变化量是信号负载阻抗或控制器位置不包括电源开关的函数注对有些用途小于的变化可不算是明显变化噪声信号具有瞬时值为正态概率分布的稳态随机信号除非另有说明其平均值为零注本解释适用于测量用噪声信号作为无用信号的噪声在第章中考虑白噪声信号单位带宽能量与频率无关的噪声信号粉红噪声信号单位带宽的能量与频率成反比的噪声信号宽带噪声信号用具有规定幅频响应的滤波器作了带宽限制的噪声信号其带宽大于被测设备的带宽注宽带噪声信号可以是受带宽限制的白噪声或粉红噪声信号或具有某些其他规定的功率谱窄带噪声信号用具有规定幅频响应的滤波器作了带宽限制的噪声信号其带宽小于被测设备的带宽额定值本标准中术语额定值具有特定的含义无论该词用在何处其意思都表示由产品标准规定的值即使在术语额定条件或特性名称中额定一词都是这样的含义额定条件使用或测量某个设备时该设备必须在产品标准规定的条件下工作这些条件包括电的机械的和气候条件某特定类型的设备其额定条件一般包括下述条件的全部或一部分电的方面额定电源电压额定电源频率额定源阻抗额定源电动势额定负载阻抗机械方面安装位置通风气候方面设备进行工作和实现全部规定性能的额定环境温度范围额定相对湿度范围额定大气压力范围注范围是由极限值规定的范围内的每个值都可认为是独立的额定条件特性的额定值在声系统设备的有关标准中对大量的特性给出了测量方法要求或允许制造者在设备的说明书中对每个特性规定一个值根据定义这个规定值就是该特性的额定值见条从这个意义上术语额定的应用并不局限于主要特性上而可用于给出测量方法的任何特性因为额定值是由产品标准规定的所以规定的特性一般不加额定的字样额定值是由产品标准根据该设备的许多样品的实测值和理论上的容差计算规定的而不是某个测量的值例如中所述的放大器失真限制的输出功率的测量方法而额定失真限制的输出功率是产品标准规定值这个值通常是根据标准测量方法对放大器若干样品的测量结果进行计算并辅之以允差计算而得出的互相关联的特性常常遇到这种情况一个特定的特性值要求由另一个特性的特定值来说明典型的例子是放大器失真限制的输出功率就是用总谐波失真的特定值来说明在这种情况下需用其中的一个特性作为额定条件其特性的额定值最好用有关标准中规定的参考值或者在某一实际限度内由制造者自由选取的值配接值为了保证设备的兼容性必须了解准备互联的两种设备的某些基本特性值这些值称为配接值由制造者按标准的有关部分规定的条件提出有些配接值也是额定值功率相对功率电平两个待研究的功率和之比取以为底的对数乘以即为相对功率电平可用式计算以分贝表示功率电平一个待研究的功率和参考功率之比取以为底的对数乘以即为功率电平参考功率可取或根据选定的参考功率或分别在式后面加上符号或源的可用功率设备能馈给负载的最大功率对于电动势为和内阻为的信号源其可用功率用式表示当负载阻抗等于时传输给负载的功率最大等于源的可用功率实际上尤其对放大器和具有放大功能的设备兼容性要求负载阻抗与源内阻有相当大的差别可用功率增益设备馈给负载的输出功率与该设备从信号源得到的可用功率之比可用式或式表示以比值表示或以分贝表示注可用功率增益可能大于或小于小于时可使用术语功率衰减以正分贝数表示为避免误解功率增益和功率衰减两个术语不可简写为增益和衰减电压相对电压电平两个待研究的电压和之比取以为底的对数乘以该电平用式计算以分贝表示电压电平一个待研究的电压和参考电压之比取以为底的对数乘以参考电压应作说明优选参考电压为其他的参考电压为和在远距离通信和广播传输中采用为参考电压非正式的表示电压电平时常用简化符号来识别参考电压根据所采用的参考电压例如把相应的符号加到式例如的电压电平用不同的参考电压时可分别表示为电压增益输出电压和输入电压之比可用式或式表示以比值表示或以分贝表示注电压增益可能大于或小于小于时可使用术语电压衰减以正分贝数表示为避免误解电压增益和电压衰减两个术语不可简写为增益和衰减电动势增益总电压增益输出电压和源电动势之比可用比值表示或用分贝表示除非另有说明电动势增益是指在最大增益条件下的增益等于正常工作条件下测得的电压值源电动势等效源电动势用规定频率的正弦源电动势产生输出信号其电压的有效值等于待研究的特定输出信号电压的有效值除非另有说明该源电动势的频率应为标准参考频率平衡平衡电路仔细分析平衡电路的状态是复杂的且对于用在声系统的大部分设备规范中是不必要的本标准给出的特性和测量方法足以评价实用系统中引起干扰的那些不平衡状态要比较不同设备上得到的结果不能背离这些方法平衡输入一个输入口的两个输入端子相对于参考点有相同的内阻用来接受相对于该参考点大小相等极性相反的信号则该输入口是平衡的该参考点可能处于固定电位地电位或幻象供电的直流电压或者是绝缘的甚至是虚设的在后两种情况下平衡输入称为悬浮的而以机壳通常接地作参考点对平衡输入的基本要求是能有效地抑制共模信号共模信号是指同时加到两个输入端相对于规定参考点测量时完全相同的信号输入口的不平衡可能是由于两输入端对参考点的阻抗不相等和或因抑制共模信号电路的失效造成的可用共模抑制比表示这些因素的影响见图图平衡输入额定负载阻抗额定源阻抗共模抑制比平衡输出一个输出口的两个输出端子相对于参考点有相同的内阻用来传输大小相等极性相反的信号则该输出口是平衡的该参考点可能处于固定电位通常接地或者是绝缘的甚至是虚设的在后两种情况下平衡输出称为悬浮的且以机壳通常接地作参考点输出口的不平衡可能由以下三个因素引起的两个输出端对参考点的内阻抗不相等两个输出端对参考点的电动势不相等这个因素可折算为一个附加在平衡信号上的共模信号不平衡的源内阻可认为该内阻是本条款所述与共模信号有关的源阻抗以平衡输出信号与共模信号之比表示这些因素的影响应该注意的是共模电压的测量值与电阻的值有关见图图平衡输出平衡中共模抑制比除非另有说明为额定负载阻抗注如果得不到所要求精度和适当的阻值及功率额定值的屏蔽电阻则可采用适当的平衡式的中心抽头电感线圈或变压器中继线圈在这种情况下应把绕组两端与电阻及输出端并联噪声噪声电压设备在规定条件下在输入处不加有用信号时的输出电压规定条件包括设备的增益或衰减源阻抗和负载阻抗如果有的话输出电压按标准规定的测量方法中的一种方法进行测量使用的方法应予以说明信噪比参考电压与条规定的噪声电压之比取以为底的对数乘以以分贝表示应注明的测量方法除非另有说明参考电压应为受额定失真限制的输出电压宽带或计权等效噪声源电动势能产生等于噪声输出电压的规定频率的正弦信号源电动势注等效噪声源电动势频率最好是标准参考频率这是等效源电动势的一个例子幅度非线性概述声系统和声系统设备中幅度非线性会在输出端产生输入信号中不存在的信号幅度非线性是频率幅度和温度等因素的函数甚至在信号幅度恒定时也是如此所以它不是常量有多种评价幅度非线性的方法见条这些方法产生的输出频谱图见图图谐波失真见图图谐波失真总谐波失真阶谐波失真调制失真见图图调制失真假设则二阶调制失真三阶调制失真差频失真见图图差频失真例如其中是一个优选的倍频程带宽的中心频率例如二阶差频失真三阶差频失真总差频失真见图图总差频失真例如总差频失真术语解释幅度非线性在声系统或声系统设备的输出端出现输入信号中不存在的频率的现象出现的频率取决于输入信号的特性谐波失真输入正弦信号时输出信号中的谐波与总输出信号之比表示幅度非线性这些信号可以用功率电压或声压表示见图阶谐波失真输出信号中阶谐波成分的有效值与总输出信号的有效值之比表示阶谐波失真见图总谐波失真由谐波失真产生输出信号的有效值与总输出信号的有效值之比表示总谐波失真见图噪声谐波失真用倍频程带通滤波器滤波的噪声作为输入信号所产生的谐波失真注如果不会引起混淆该术语可简称为噪声失真互调失真输入基频为的正弦信号至少两个时用频率为其中为正负整数的输出信号与总输出信号之比表示的幅度非线性即为互调失真这些信号可以用功率电压或声压表示噪声互调失真用倍频程带通滤波器滤波的噪声作为输入信号所产生的互调失真调制失真由低频大幅度信号和高频小幅度信号组成的输入信号所产生的互调失真见图注在某些电声设备中存在着两种调制失真其频谱相同仅相位不同由于非线性的原因幅度调制引起的幅度调制失真由于与非线性无关的频率调制引起的频率调制失真例如扬声器中的多普勒效应在这种情况下有必要对两种失真加以区别如用简称调制失真应理解为幅度调制失真用频率和输出信号的算术和作为产生失真的参考输出阶调制失真用频率输出信号有效值的算术和与频率输出信号有效值之比表示阶调制失真见图总调制失真用输出信号见阶调制失真有效值的总算术和与频率输出信号有效值之比表示总调制失真差频失真以两个幅度相近或相等的正弦信号频率和组成输入信号产生的互调失真这两个信号频率之差小于较低的那个频率见图和图注不同类型的差频失真的表示方法在中给出用频率和输出信号的算术和作为产生失真的参考输出说明不同方法的应用评价幅度非线性的最简单方法是用正弦信号测量谐波失真然而这个方法的缺点是正弦信号的特性与实际音频信号的特性在某些方面是有差别的而且某些设备例如扬声器产生谐波分量的幅度随频率明显地发生无规则变化局部地克服这个缺点的实际办法是测量噪声失真即用噪声信号代替正弦信号当谐波失真测量方法不适用或需进一步研究失真情况时可用正弦信号或噪声信号测量互调失真测量结果的相互关系虽然谐波失真和互调失真都是幅度非线性引起的失真现象但给出不同测量结果间的相互关系并不容易这些失真的相关性由设备的传输函数决定传输函数可用幂级数和频率函数表示除下列情况外仅从一种失真的测量推算出设备的全部性能是不精确的也是困难的传输函数曲率是低阶的函数曲线的曲率半径是大的与频率的依赖性可忽略或至少能用较简单的数学方程确定在产生非线性的任意点与设备输出之间没有带宽限制当以上这些条件不能满足时进行全面测量比计算更为切实可行参考信号为了比较采用不同测试信号的测量结果测试信号的幅度需以各自的峰峰值为基础来比较当测试信号不是单一的正弦信号时产生规定失真的输出值可用正弦参考信号的有效值表示假如没有失真则该正弦参考信号的峰峰值应与由测试信号产生的峰峰值相同注如果不是有意要包括哼声噪声和不是由输入信号造成的各种输出信号成分则必须注意保证这些成分不影响失真测量的准确性应注意虽然目前对声系统或声系统设备中非线性失真允许程度还不能作出确切的规定但它与人耳的听觉特性有关小于的谐波失真人耳是不容易感觉到的多通道设备中的串音和分离度概述在多通道设备中一个通道中的信号会被衰减并可能以失真的形式串进另一通道一个通道的信号对另一个通道的影响可用串音衰减或分离度表示串音衰减从到当通道馈入额定输入电压时通道中的额定输出电压与在通道产生的输出电压之比取以为底的对数乘以其分贝数按式计算注如果通道与通道的额定输出电压不相等则此特性可能无意义分离度对通道的额定输出电压与通道的额定输入电压在通道中产生的输出电压之比取以为底的对数乘以其分贝数按式计算注当且时串音衰减和分离度才相等声特性声压级被测声压与基准声压之比取以为底的对数乘以声压级按式计算用分贝表示注基准声压声功率级被测声功率与基准功率之比取以为底的对数乘以声功率按式计算用分贝表示注基准声功率传声器的等效输入声压能使传声器产生某个输出信号的参考声场的声压该输出信号的有效值等于待研究的特定的信号的有效值除非另有说明参考声场应是正弦平面行波其波前垂直于传声器的参考轴入射角为如果计权则应注明极性极性标志是在器件上表示该器件