Приложение В (справочное). Неопределенность измерений акустической эффективности

Приложение В
(справочное)

Неопределенность измерений акустической эффективности

В.1 Общие положения

Неопределенность измерений акустической эффективности противошумных наушников в соответствии с настоящим стандартом может возникнуть по многим причинам, таким как: неопределенность измерений звукового давления, неопределенность генераторов тестового сигнала, ошибки при установке наушников на устройство и др.

В.2 Метод определения

Акустическую эффективность Y рассчитывают по формуле

,

(В.1)

где L_open - уровень звукового давления, измеренный без наушника;

L_occl - уровень звукового давления, измеренный с установленным на устройство для акустических испытаний (ATF) наушником. L_occl может быть различным в зависимости от качества установки наушника на устройство (ATF);

- погрешность, в частности:

- погрешность, определяемая отклонением от номинальных характеристик устройства (ATF);

- погрешность, определяемая отклонением характеристик звукового поля (от диффузного поля или плоской бегущей волны);

- погрешность, определяемая неопределенностью характеристик измерительного оборудования.

Функция распределения вероятности (нормальная, прямоугольная и т.д.) связана с каждым из членов в правой части формулы (В.1). Среднее значение (равное ожидаемому значению) каждого из членов в правой части является наилучшей оценкой этого члена. Стандартное отклонение каждого из терминов является мерой дисперсии значений, называемой неопределенностью. Среднее значение каждой ошибки считается равным нулю. Однако при любом конкретном определении акустической эффективности неопределенности не исчезают, они вносят вклад в общую неопределенность, связанную с измерением акустической эффективности.

В.3 Неопределенность

Вклад в совокупную неопределенность, связанную с измерением акустической эффективности, зависит от каждой из исходных данных, их соответствующих вероятностных распределений и коэффициентов чувствительности с_i. Коэффициенты чувствительности являются мерой того, как на акустическую эффективность влияют изменения значений соответствующих исходных данных.

В приведенной выше модели (формула В.1) все коэффициенты чувствительности имеют значение 1.

Вклад соответствующих входных величин в общую неопределенность определяется произведением стандартных неопределенностей и связанных с ними коэффициентов чувствительности. Информация, необходимая для определения общей неопределенности, приведена в таблице В.1.

Таблица В.1 - Неопределенность

Наименование показателя	Оценочный показатель, ДБ	Стандартная неопределенность ui, дБ	Распределение вероятности	Коэффициент чувствительности сi	Вклад в неопределенность , дБ
Уровень звукового давления, измеренный без наушника, Lopen	Lopen	0,5	Нормальное	1	0,5
Уровень звукового давления, измеренный с установленным на устройство наушником, Loccl	Loccl	1,0	Нормальное	1	1,0
Ошибка, определяемая характеристиками устройства (ATF),	0	0,3	Нормальное	1	0,3
Ошибка, определяемая характеристиками звукового поля,	0	0,5	Нормальное	1	0,5
Ошибка, определяемая характеристиками измерительного оборудования,	0	0,2	Нормальное	1	0,2
Суммарная неопределенность					1,3

Стандартная неопределенность измерений уровней звукового давления, произведенных без наушника и с установленным на устройство наушником (строки 1 и 2 таблицы В.1) - это стандартное отклонение от среднего арифметического значения результатов повторных измерений. Приведенные цифры считаются в целом действительными для средних частот и для наушников, которые не особенно чувствительны к позиционированию на устройстве (ATF), но они должны быть проверены в каждой конкретной ситуации измерения. Стандартную неопределенность можно определить по ряду собственных результатов измерений по формуле

,

(В.2)

где n - количество измерений,

X_i - результат i-го измерения,

Х_ср - среднее значение n измерений.

Приведенные в строках 3-5 таблицы В.1 показатели основаны на опыте, полученном в различных испытательных лабораториях по всему миру, и в большинстве случаев достаточны для практического применения.

В.4 Расширенная неопределенность

Суммарную стандартную неопределенность измерений акустической эффективности рассчитывают по формуле

.

(В.3)

Таким образом, для значений в таблице В.1 суммарная стандартная неопределенность U рассчитывается как 1,3 дБ.

В ГОСТ 34100.3 требуется указать расширенную неопределенность U, так что интервал [Y - U, Y + U] охватывает, например, 95 % значений Y. Для этой цели используется коэффициент охвата k, такой, что . Для уровня доверия примерно 95 % и для нормальных распределений вероятности коэффициент охвата k имеет значение 2. Таким образом, U будет в два раза больше u, что в данном случае составляет 2,6 дБ, а значит расширенная неопределенность измерений акустической эффективности наушников в соответствии с настоящим стандартом составляет 2,6 дБ.

Примечание - Некоторые величины стандартной неопределенности могут быть получены в виде статистических оценочных стандартных отклонений путем статистического анализа серии наблюдений.