,⋯ 一 ⋯ ’ 、
标准与计量j 普通耳机纯音检听电压的确定
一
、 前 言
周 可
随着科学技术的发展,人们物质与文化水
平的提高,耳机越来越多地被广泛用于各领域
现今,它已不仅是通讯电声器件,在专业监听
和普通音乐欣赏方面开嗣了一个很大的市场。
耳机类产品 (耳机、耳机芯、话盒、助听器等)
国内年产量达数亿只,品种不断翻新,档次不
断提高,已成为电声产品的重要门类。
纯音检听是对耳机进行质量检查的一个重
要和通用的手段。它依据训练有素的检查人员
的主观听感,简易、直接而且综合地判断产品
装配质量和基本声、电性能 (如短路、断路、
工作状态不稳定、严重失真、灵敏度低和严重
频晌不良等等),是生产过程质量控制和 交 收
检查的基础项目。纯音检查电压 (功率)直接
影响交付产品的质量水平和生产过 程 的 台 格
率,是必须合理加以确定的重要技术参数。但
是,据我们了解,至少在深、广 (台、港)地
区,耳机纯音检听电压的确定存在着标准贯彻
不力,思路不清,结果混乱等许多问题,严重
地影响了耳机技术,特别是中高档 耳 机 的 发
展,有加 以研究的必要。
二、普通耳机 (或耳机芯)纯音检
查电压目前的确定
、问题
和造成这些问题的原因
深圳地区生产的耳机太部分出口,纯音检
查电压一般是由订货方提出要求供贷方予以实
施的。根据一些定单、资料和交谈可 以了解
到,订贷方基本上是把耳机 (芯 )视为小 “喇
叭 先按规格书确定一个 额定 功 率 值,
男、女声的高、中、低~Base节奏超 低 频 信
号,并转换成脉冲信号Ⅱ~V。这样声压脉冲
信号、频率信号和节奏信号都可以作 为CPU的
中断信号。根据现场需要通过 开关K 进行 切
换。实现特技中断服务程序的框图,如图8所示。
图8 特技中断撮务程序框图
每一种特技效果可选配数百种走灯方式 ,
每一路输出可并联连接数拾盏甚至 上 百 盏 彩
灯,配接成各种图案可使演播现场产生绚丽多
42
彩、蔚为壮观的艺术效果和音乐的感染力。
五、结束语
微机彩灯控制不仅体积小、成本低、具有
存储编写、修改、检查等多种功能,特别是与
部分硬件 电路配合 ,可将音乐与灯光变化融为
一 体,可适用于电视演播厅、剧场、舞厅 、音
乐喷泉、广告装璜、建筑物节 日盛典等声光控
制的场台 ,用途十分广泛。
参 考 文 献
复旦大学~MCS-51微型计算机用户手册》复
旦出版社
周明镏《微型计算机》 清华出版杜
J0hⅡ D.H.W hlte and Nigel M .Alli—
nson~ Iicroprocessor—Cont rolled Lighting
systen~W IRELESS W 0RLD APRILI982
电声技术 ~/lOgl
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然后按U:~/ 式根据阻抗求出电压,即以
此电压为纯音检听电压。其实按扬声器现行标
准GB9396,GB9397,若制造厂无其它规定,纯
音检听电压应为额定噪声 电压的二分之一。当
地很少有人执行这个标准,都是满功率监听
所以耳机也跟着按满功率确定电压监听。
比如~27毫米32Q同性磁磁体耳 机,订 货
方开始按功率100mW计算出1.8"V,要求 按1.8
V进行检听交货。后来又提出用 一 种 异 性 磁
磁体以提高其灵敏度,功 率还是100mW,也
是要求按1.8"V检昕 结果,在 完全相同的 条
件下,生产合 格 率 由80%降 为2O~30%,列
多方努力,难以大幅度改善,造成 了很 大 浪
费。
据我们了解,当地其它耳机厂也有此类情
况。有的高灵敏度耳机比相同日径、阻抗、膜
片的普通耳机检昕电压还要高,大概是把前者
视为 中高档产品而加严 (iS见附裘 1)。由于确
定纯音检听电压不顾及灵敏度这个要素只根据
功率,面功率的概念和确定程序又不规范,结
果耳机纯音检听电压经常是先按功率算出一个
数,然后再按实际生产可能性修正一个数。而
修正时叉没有统一规则,供需双方经常要扯来
扯去才能获得一个妥协电压。有时订货方,不
改变电压,而在可接收缺陷上改变标准.以维
持生产方可接受的质量水平。这样就造成了很
多问题。
把造成这些问题的原因归结起 来 共 有 五
条}
1.耳机和扬声器都是电声换能 器 件,其
结构原理型式有时几乎完全相同 所以当地很
普遍地把耳机芯叫做小喇叭。但是,耳机和扬
声器在应用上的重要差异却被人忽视了。
2.耳机的标准注意了这个差别从而 给出
了一些正确的思路。但是,时下能见到的几个
标准 (IEC标准、中国标准、日本标准、台湾
标准)概念不完全统一,对纯音检昕电压有的
有具体规定,有的比较含糊,有的干脆不涉及
此项,如IEC标准。四套标准的有敖性在当地出
口产品上表现为很复杂的关系,很容易造成理
电声技术 ~/tggL
解上的不统一。
3.当地的订货方 (多数是转包商)有 些
对上述标准不熟悉,甚至根本不了解
4.有些订货方可能是了解标准 的,但 由
于在当地,耳机市场是个很充分的买方市场,
压低价格、提高质量要求的趋向有 可 能被 接
受,导致订货方有意识抬高标准。
5.标准即便是很明确的统一为一套 概 念
和方法,也只能规定耳机检听条件,而耳机和
耳机芯又有一些差异 而且标准条 件 是 耦 合
腔,它和实际应用还有些不同。耳机和耳机芯
检听电压的确定,事实上确有许多可以讨论的
问题 。
三、耳机和扬声器使用场合
上的差异
动圈扬声器功率系列从零点几 瓦 到 数 百
瓦,其目的是在不同的空间中形成一定声压级
的可欣赏声场 功率大小意味着可供赏昕的环
境大小和人数多少,强烈地影响扬声器的有用
价值。而耳机则是只供一个人听音的电声换能
器件 不论什么档次的耳机,其发声功能
只要求在一个特定空间 (人耳耳腔、仿真耳)
形成必要的声压。这个声压级是有极 限 的 (如
1 20dB),过高并无实用价值。
扬声器的可连续施加而不损坏的功率被无
限度地追求着。也就是说,相同日径.其它指
标相同的扬声器,功率越高越有身价 耳机的
不损坏功率,标志其负荷能力,也是个重要指
标,.但并不需要过份追求 功率和身价的关系
也不那么直接j档次高的耳机往往 灵 敏 度 较
高,而灵敏度越高其基准功率越低,相应的额
定功率也可能低一些。
扬声器额定噪声功率是连续施 加 100/j',时
仍正常工作的功率,是 “不损坏功 率 .纯 音
检听电压取其I/2(如制造厂无其它规定的话
是可行的。这可称之为 定功率原 则’.即按
不损坏功率确定检听 电 压,功 率 (阻 抗)相
等的扬声器检听电压相等。而耳机 则 应使 用
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定声压原则 ,即按在特定环 境 (耳腔、仿
真耳)产生规定声压来确定检 听 电压,灵敏
度 (阻抗)相等的耳机检昕电压相等。
由于使用场台不同 【起的上述 差 异 对 于
质量评价有重 意义,由于把耳机视为小 “喇
叭 已经造成的问题,笔者建议大家注意——
耳机苍不等于小 “喇叭 。
四、有关耳机标准对纯音检听
电压的规定
本文讨论的标准共七份:我国国家标准头
戴耳机测量方法(GB8832-86),头戴耳机通用
技术条件(送审稿)j我国台湾标准CNSl1096,
CNS11097两耳用耳机遇则和检验方法:IEC有
关耳机的两个文本 IEC268—7和IEC发布268—7
之前的草案;日本工业标准JISC55o8—1 978
此七项标准都定 义了长期施加而不损坏阿
电压 (功率)。但纯音检昕电压与其不 相 关,
即在采取 定声压原则 ,按在耦合腔中产生一
定声压为准,确定正常工作电压或检听电压方
面立场是一致的。但只有两个标准确切规定了
检昕电压。cNSl 1097 5.1.3条异常 音检查i
施加比基准功率 (在耦合腔内形成94dB声 压
级)高10dB之扫描正弦波,其扫描范 围 为 低
域限界频率与高域限界频率之间的频 率。JISC
5508第4.1条工作:把耳机塞^耳中,加 一 信
号,其音量、音质、杂鸯及其它整个工作状态
应无异常现象。这时所加的输^信号,其平均
值大体相当于t000Hz的信号,通过标称 灵 敏
度的换算,在耦合腔 内达74dB声压级时 的 输
出量。
关于基准功率除JIS未明确给定,而 且工
作检查电压定值较低外,IEC268一 ,CNS和
我国国家标准均统一规定为在耦 合腔 内 形 成
94dB声压级的对应值 所不同处仅为IEC,GB
6632取50OHz正弦波为标定频 率,而 CNS取
600、800、1O00、j 206H z的平均值。关 于 E
音检听电压,GB6832和送审稿只写到由制 造
厂在企业标准中规定 (不得低于最大噪声功率
“
的1/20),与基 准 功 率 的关系未规定。在这个
问题上,[EC288-7首先是回避 了纯音检听或工
作检查这两个概念,但同时又明确定义了与之
功能相近的关于额定功率的概念。268-7公告草
案10.1条额定功率特性解释为:指制造厂为其
耳机预定的用途,所选定的在耦合腔条件下相
应于规定声压的功率。在多数情况下,是用于
普通语言和音乐节目的重放。没有与之相反的
明显理由,参考声压应为3Pa,相 当 于104dB
的声压级 (以20~Pa为参考)。额定功 率 不应
超过允许功率容量。268—7标准正式 于 l964年
发布的文本对于这一条改交了叙述方式舟降低
了取值水平。IEC268-7(1964)第1O.1条 额
定电压:是由佑 造商根据耳机设计目的规定的
电压 (正常的为满足重放语言和音乐节目的需
要)。注:除非另有规定,额定电压等于特 性
电压 1 0.2条特性电压:这个正弦电压值按照
辅助条款5.2.2中规定 ,在500Hz频 率 时,可
以在适应的耦合腔中产 生94dB (ref20FPa)
的声压级水平。可以认为,IEC标准规定的额
定电压 (额定功率)是满足耳 机 一 般 (非 特
定)设计目的或使用需求的正常取值。可以作
为正常纯音检听电压使用。
综上所述,四个体系的标准文件,尽管叙
述方式和明确性不同,对于耳机正常工作状态
和纯音检查电压都是有规定 的—— CNS为 基
准电压、功率加 1odBj IEC268-7、GB扳批
稿为如果企业标准无其它规定即取 特 性 电 压
(94dB),公告草案中IEC先曾推荐过10tdB;
JIS 74dB 其 中最低74dB,最高104dB 实
用最高值对一般耳机而言只能取在耦台腔中产
生104dB声压所对应的电压 (功率)。
从功率定义上看,四套标准都规定了两类
功率,一是标定其正常工作状态的功率,一是
连续施加不破坏其基本使用功能的功率。但这
两类功率所给定的定义名称不尽相同,其间有
些重要的混淆 (详见表1),这可能是造成纯音
检听电压取值混乱的重要原因。其中特别值得
注意的是,CNs的 “额定输^功率”是最大不
损伤噪声功率,丽IEC 额定功率 是最高 不
电声拄术 s/I901
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表1 主要标准系统中琦率薪称及其台义异周情况对龠采
\
、 、
、 功 率类别 基 准功率或特
纯音检听功率 性电压对应的 额定功率 标志其对负荷承受韶力的功率 备 注
标准系统 、' 功率
中国国家标准 (工作检查用 特性电压对 (晟尢噪声功率) 最大正弦电 IEC,~
GB6832及 <耳机 功率)由盎标 应的功率一在 一连续 100小时 压对应的功率 义额定电
一 若无特殊规
总技术条件 <报 拙 规定.不低于 耦舍腔中产 生 施加不损坏的功 定.不超过1小 压(功率]
稿. (s4年/oo年) 最大噪声功率 94dB声压 率. 时负荷不损坏 为由制造
的1/20. (5OOHz) 商报据耳
国际电工委员会 特性电压 (在 (额定功率) (最大噪声功率) 最大正弦电 机的设计
标准IEC268-7公告、 耦合腔内产生 由企业标准规 连续 100小时 施 压对应的功率 目的 (正
定.如企标不
及公告发 布 前 的 草 94dB声 压 之 规定甩特性电 加不损坏 之功 率 一若无特殊规 常的、为
案. (84年) (头 藏 电压)由500 压 对 应 的功 定 旖加不少 满足重融
率.草案曾规
耳机及听筒> Hz标定 定对应耦合腔 于 1小时不损 语盲和音
lo4dB声压之 坏 乐节 目需
功率.
要)而规
台湾地区标准73 (纯音裣斫功 (基准功率)在耦台 (额定输入功率)(最大输入功 定的电压
年CNS1 1096<两耳 率)为基准功 腔内产生O4dB声 连续。e小时施加斋 鬟 望 或功率
用耳机通则>CNS 毕加10dB 压的功率 (取Ik 不损坏之功率 {睾..未进■步
11 097<两 耳 甩耳机 Hz上下四点平均) }规定试验条件
检验法>
日本工业标准 (工作检查用 (标称容许输
IISC55(]8--1978 功率)在耦舍 入功率)x 1.5
腔 内 产生74 倍施 加 5分钟
dB声压(1000 能工作之功率
Hz)之功率。 (对应1 OOHz)
超过 (形成耦合腔声压)94或 104dB的功 率,
两者从概念到数值均截然不同。或许,深、‘』
地跹耳机纯音检查电压高浮现象与这两个概念
标称不同有很大关系。
五、一些重要的实
测结果和一些
1.~27mm 329 1 2P-m膜片异性磁体耳
芯按订货方初始要求使用I.8V电压检听.一 次
成品率 (按耳感有杂音即不合格)开始只有20
— 30% 放在耦合腔上测试,检听 声 压 级 约
1 26dB。对应子斟碍舍腔 申声 压级 104dB【即理 论
检听电压蛙高值为0.1 02V
2.进行实用试验,Hj最音机重放音 乐 节
日 耳机监听,调至耳感不适的高 响 度 时.
电声技术 ~/1991
将耳机按于耦合腔上测试,测得声压级为 1 1 3
~ 1 l 5dB。听感比较舒适的 音 量 ,实测 声
压级在90~100dB间波动,均值大 体 接 近 94
dB。人耳不适应长时期赏昕11 5dB声 压 级 的
节目.用1 26dB怍为耳机检查质量 的标 准 电
压.理论上不合适,实际也不可能。
3.榆听电压取值直接决定一次成 品率。
曾反复组织试验表明,枪听电压超出合理值一
倍 不良品率提高约1倍。随电压敏感变化的这
一 部份异常音主要是由于膜片超负荷振动 f起
的。而典型的碰芯、垃圾等装配缺陷剧与电压
变化关系不敏感。
4.分析认为,施加相同电压于耳机芯上 ,
媵,}振幅在开放空间比在耦合腔上要大,因为
负载声阻抗开放空问比耦合腔小。这种变化对
中低频尤甚.而恰好在这个频段最易产生缺陷。
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所以,在开放腔使用耦合腔确定的基准电压进
行检查,能充份发现缺陷,且有加严的作用。
5.为了探索降低检查电压对检验人 员 分
辨力的影响,我们系统地试验了耳机芯对耦合
腔 (定压力),耳机芯加泡沫罩 对 耦 台 腔(定
压力) 耳机芯与耦合腔离开2~5ram三 种 状
态下声压级的变化。试验结果 (附表2)表 明,
以测试声压级模拟听感,耳机比耳 机 芯 下 降
7.5dB (均值),有 5ram间距的开放腔 又 下
降16.3dB。耳感响度的激烈变化使耳 机 检 听
电压的确定成为一个复杂问题,即必须联系工
艺条件来考虑。
6.对几种典型耳机芯按在耦合腔中 产 生
94dB和104dB声 压 级 (取600、800、1000、
1200HzN点平均)的 基准 电压进行则量。
得出一系列数据表明,订贷方原先提出的电压
远高出标准规定电压,灵敏度越高的产品高出
值越大。详见附表3。
7.以这个结果和生产线上的实际情 况 与
订货方商谈,经过一段艰苦的历程,检听电压
已降至附表1所列 (佳音公司部 份)水 平。这
说 明,只要立论正确,耐心做工作,即便是像
深圳这样的极其复杂的市场环境,在贯彻标准
方面也是能够有所作为的。
六、普通耳机纯音检听
电压的确定
经过近一年多的反复研究、试验、协商,
我们总算确定 了一个基本原则,有可能把这个
同题理解得更顺-_点了:
1.耳机纯音检听电压与不损坏功率脱钩,
按照在耦合腔中形成一定声压级来确定。
2.这个声压级视对耳机不同档次要 求 可
由供需双方协商确定,高档耳机可 以定得高
些,普通耳机最高宜取1o4dB。
3.104dB检听声压级已高出正常 使 用 声
压级约10dB,认为是考虑种种因素 的 加 严,
在可见四种标准七个文本中是最高值,可作为
普通耳机 (耳机芯)交收检查的高标准。
4.考虑过去使用电压较高,也考虑 在 非
隔声环境下检昕的工艺需要,生产线可达到与
订货方可接受水平,根据已商定的实际检听电
压我们推定了一个经验公式;
U = 3.1 6U0
Uo=√
式 中 :普通耳机芯交收纯音检昕电压 (伏)
Uo:额定阻抗的耳机芯在耦合腔 中 产 生
104dB声压时的输^电压 (伏)
z:额定阻抗 (欧姆) P;额定功率(瓦)
5.例如;
~27mm,32Q,同性磁1 5 132膜片 耳 机,
订货方开始要求1.8V,洲得U。=0.325V,计
算出 =1.027Y,实用 1.0V交收,生 产 线检
查用1.1V.
~27mm,32Q,异性磁12gin膜 片 耳 机,
订货方开始也要求1.8V,测 得U D=0.1 62V.
计算出 =0.513V,实用0.5V交收 ,生产线检
查用0.6V。
这两个 产品的规定功 率 (GB6832)或 额
定功率 (IEC268—7)分别 为 31.3mW 和 .8
mW,明确地反映出高灵敏度耳机额定功率小
的特点。
七、结论与讨论
1.耳机纯音检听电压的合理确定是 个 技
术性、经济性很强的实际课题 ,且联系一些理
论与标准问题,应当有一个深^地讨论。本文
只望抛砖引玉,有助于耳机技术的健康发展.
不当之处,敬请批评.
2.本文确定的电压理论上符合有关 标准
的基本思想。就质量保证而言,其检查强度远
高于有关标准规定,是一个高标准。它考虑了
生产的可能性与用户接受的可能性。实行 了一
段时间,未引起终端质量争议,证明降掉的部
份是不适用的过高标准。我们提出这个电压体
现 了对质量负责的态度,不反对其它厂直接按
电声技术 6/l99l
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附表l 臻圳耳机生产厂家所用纯音检查电压
、
正 位 ‘薯蕞器曷哭业 彝拜I目‘伊脬 摊驯 薯最基酱电丁 群 署箍基寄电番 有限公司
品 收货方的 生产上使 收贷方的 生产上使 收货方 的 生产上使 收贷方的 生产上使
种 、 验收电压 用的电压 验收电压 用的电压 验收电压 用的电压 验收电压 用的电压
27mm 320.
同性磁. 1.0V‘ 1.1V 0.8V 0.8V 0.9V 0.0V 用音乐节目 0.8V
15v膜0.045ram 检 查
漆包线
d27m m 3 20 。
舁性 硝 . 0.8V 0.8V 1.4V 1.5V 1.0V 1.1V
1 5 膜片.
o.045ram漆包线
13mill 320
同性磁 . 0.6V 0.7V 0.7V 0.7V 0.7V 0.7V 用音乐节 目 0.8V
1 2哪《片. 检 查
0.03mill裱包线
1 3mill 320. 1 f
异性磁. 0.5V‘。 0.6V 0.9V 0.9V 0.6V 0.6V 用音乐节目 0.8V
12 膜片 检 查
0.03ram漆包 线
1 3m m 32Q
异性磁 一 0.8V 0.8V 1.1V 1.2V
锕 环
注 1.以上 电压统计为1 99otF6~前后备厂家所用 纯音检查电压.
2.现在探圳耳机市场比较流行的几个品种.其它品种一般都稷步做
3.这都是词整后的数值 ,起初收货方都要求1.8v.
附袁2 耳机及其机芯与耦台器联接方武不同情况下的灵敏度比较
1 『 53.1dB 44.o dB 27.3dB 9.1 dB l8.7 dB 敬箍,
2 l 53.9dB 46.3 dB 30.4dB 7.6dB 15
.
adB 频O.率18(VH,
z)
3 1 54.0dB 46.7 dB 30.2dB 7.3 dB 18.5 dB 500 700
1OO0
基准水平 4 52
.9dB 44.8 dB 29.9dB 8.1 dB 14.9 dB 60dB
(指A.B, 5 { 52
.8 dB 46.4dB 30.4dB 6.4 dB I6.0 dB C)
旌用压力 。 6 J 53
.5 dB 45.6dB 29.0 dB 7.9 dB 15.7 dB 0
.4~ 0.6k
平 均 53.edB 46.1 dB 29.8 dB 7.5dB 16.3 dB
注·I.测试对象 27mm.320异性磁12 膜片耳机及机芯.
2.方式解释 A方式t机茁直接与耦台器定压力联接.B方式 耳机直接与耦台器定压力联接.
C方式,耳机机苍与鹣台器之间有 5ram距离模拟现场控听.
3.各值均为在500,700,1000Hz时铡得数据的平均值.
4.此表为同一电压下涮得灵敏度关系.与同一灵敏度下铡得电压的关系一致.
电声技术 5/1991
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