音準(zhǔn)儀校準(zhǔn)規(guī)范

本規(guī)范依據(jù)CB/T3451—1982《標(biāo)準(zhǔn)調(diào)音頻率》和ISO16—1975《聲學(xué)-標(biāo)準(zhǔn)調(diào)音頻率》對(duì)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)音頻率(標(biāo)準(zhǔn)音高)、音分等平均律音樂聲學(xué)術(shù)語進(jìn)行表述。同時(shí)為參考對(duì)照方便，本規(guī)范參照QB2100—1995《十二平均律音名標(biāo)注方法》將律音音名和頻率對(duì)照表在附錄A中附上。本規(guī)范適用于指針式、數(shù)字式、單盤和多盤閃光式、走馬燈式或采用其他測量原理及顯示方式測量十二平均律音音調(diào)及相對(duì)偏差的音準(zhǔn)儀的校準(zhǔn)。本規(guī)范引用了下列文獻(xiàn)：GB/T3947—1996《聲學(xué)名詞術(shù)語》CB/T3102.7—1993《聲學(xué)的量和單位》GB/T3451-1982《標(biāo)準(zhǔn)調(diào)音頻率》ISO16—1975《聲學(xué)-標(biāo)準(zhǔn)調(diào)音頻率(標(biāo)準(zhǔn)音調(diào))》JJF1034—2005《聲學(xué)計(jì)量名詞及定義》JJF1059—1999《測量不確定度評(píng)定與表示》QB2100—1995《十二平均律音名標(biāo)注方法》使用本規(guī)范時(shí)，應(yīng)注意使用上述引用文獻(xiàn)的現(xiàn)行有效版本。3術(shù)語和計(jì)量單位本規(guī)范采用CB/T3947—1996、JJF1034—2005中有關(guān)術(shù)語定義。本規(guī)范采用GB/T3102.7—1993中規(guī)定的量和單位。a.有音調(diào)的聲覺。b.能引起有音調(diào)的聲覺的聲波。c.樂律中較大的音程(即全音)。3.2純音puretone,simpletone,pura.有單一音調(diào)的聲覺。b.瞬時(shí)值為一簡單正弦式時(shí)間函數(shù)的聲波。3.3復(fù)音，復(fù)聲complextone,complexsounda.具有一個(gè)以上音調(diào)的聲覺。b.由一定頻率不同的簡單正弦式成分合成的聲波。a.復(fù)音中可以用耳分清為純音而不能再分的成分。2b.復(fù)音中的一個(gè)物理成分。頻率為基頻的整數(shù)倍的分音。3.6律音note,tonic有音調(diào)和長短的聲覺，或者引起這種聲覺的振動(dòng)。表示律音的符號(hào)稱為音符3.7音符(音名)note表示律音的符號(hào)也稱音名，按十二平均率標(biāo)注的音名及對(duì)應(yīng)的頻率值見附錄A。3.8頻程，音程interval兩個(gè)音之間的距離，如以頻率比的以2為底的對(duì)數(shù)來表示，則稱為頻程；如以音調(diào)來表示，則為音程。在音樂聲學(xué)中倍頻程常稱作八度。兩個(gè)相比等于2的1200次方根的頻率間的頻程。3.11樂律，音階[musical]scale許多律音(或音符)為適合音樂的要求，從低到高按一定音程的排列。3.12平均律，等程音階equallytemperedscale把一個(gè)倍頻程分為12個(gè)等頻程的樂律。3.13半音音階(音)chromaticscale由十二個(gè)半音組成的音階。3.14標(biāo)準(zhǔn)調(diào)音頻率，標(biāo)準(zhǔn)音高standardtuningfrequency,standardmusicalpitch律音A4的頻率，即440Hz。音準(zhǔn)儀是用于測量律音音調(diào)是否準(zhǔn)確及偏差大小(音分)的專用聲學(xué)測量儀器，普遍用于鋼琴、風(fēng)琴、手風(fēng)琴或電子琴等平均律樂器在制造、演奏過程中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)音調(diào)、音高和其他音名所對(duì)應(yīng)的音調(diào)、音高的檢測與調(diào)校。音準(zhǔn)儀按測量原理和音分指示方式的不同，可分為指針式、數(shù)字式、閃光式、走馬燈式等。但是，不管音準(zhǔn)儀采用何種原理和指示方式，它都必須具備對(duì)輸入的聲信號(hào)或電信號(hào)指示其音調(diào)與偏差的基本功能。35.1外觀被校音準(zhǔn)儀的結(jié)構(gòu)、配件顯示器、操作功能等不應(yīng)有影響校準(zhǔn)結(jié)果的缺陷。5.2標(biāo)準(zhǔn)音高測量律音A4為標(biāo)準(zhǔn)音高，其頻率為440Hz。音準(zhǔn)儀以440Hz為調(diào)音頻率測量A4標(biāo)準(zhǔn)音高時(shí)最大允許誤差為±1cent。當(dāng)音準(zhǔn)儀有內(nèi)部電校準(zhǔn)信號(hào)輸出時(shí)，其輸出信號(hào)頻率實(shí)測值相對(duì)A4標(biāo)準(zhǔn)音高的頻率標(biāo)準(zhǔn)值誤差一般不超過±0.5cent(或±0.13Hz)。注音準(zhǔn)儀律音音高及對(duì)應(yīng)的頻率測量范圍為律音音高的測量范圍，一般由制造廠在使用說明書中給出。而音準(zhǔn)儀的律音音高測量(0音分偏差時(shí))在其對(duì)應(yīng)的律音音高測量范圍內(nèi)最大允許誤差為±2cent。5.4調(diào)音信號(hào)輸出音準(zhǔn)儀的調(diào)音信號(hào)輸出最大允許誤差為±2cent。5.5音分指示分辨率音準(zhǔn)儀的最大分辨率一般不低于±1cent,在離音分指示中心位置(Ocent)較遠(yuǎn)時(shí)分辨率可低于1cent。5.6音分指示范圍和最大允許誤差音準(zhǔn)儀的音分指示范圍一般不低于(0~±50)cent或(0～100)cent;在(0~±50)cent或(0～100)cent范圍內(nèi)最大允許誤差為±2cent。5.7電信號(hào)輸入幅度和觸發(fā)電平對(duì)標(biāo)準(zhǔn)音高，輸入信號(hào)在(0.02～1.0)V(有效值)范圍內(nèi)任何能使音準(zhǔn)儀正常工作的觸發(fā)電平都可以；若對(duì)輸入信號(hào)電平有特殊要求的，制造商應(yīng)在使用說明書中加以其余音名、音高測量時(shí)輸入信號(hào)的觸發(fā)電平相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)音高的觸發(fā)電平一般應(yīng)在±3dB以內(nèi)；若有特殊要求，制造商應(yīng)在說明書中加以注明。5.8聲信號(hào)輸人靈敏度和頻率響應(yīng)特性在音準(zhǔn)儀可測量的音高及頻率范圍內(nèi)，其聲信號(hào)輸入靈敏度一般應(yīng)對(duì)距聲源1m,聲級(jí)為(50～80)dB的純音信號(hào)能正常測量并穩(wěn)定指示音高及音分；而其聲信號(hào)觸發(fā)靈敏度的頻率響應(yīng)特性參數(shù)可參考制造商給出的具體技術(shù)指標(biāo)。41)環(huán)境溫度；(20±10)℃;2)環(huán)境濕度：(35～85)%;3)大氣壓力：(83.0～110.0)kPa;4)其他條件；以不影響對(duì)音準(zhǔn)儀的正常校準(zhǔn)為限。6.2(測量)標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備1)正弦信號(hào)發(fā)生器頻率范圍優(yōu)于10Hz～10kHz,頻率最大允許誤差為1×10~?,在下限頻率的分辨率應(yīng)達(dá)到1mHz并連續(xù)可調(diào)，輸出信號(hào)幅度應(yīng)優(yōu)于(0.02～1.0)V并連續(xù)可調(diào)，輸出信號(hào)的總失真不超過0.5%。2)數(shù)字電壓表4位半的交流數(shù)字電壓表。3)數(shù)字頻率計(jì)在所需的頻率范圍內(nèi)，其頻率誤差應(yīng)優(yōu)于±1×10~4)聲壓級(jí)測試系統(tǒng)具有平坦的頻率響應(yīng)功能(Flat),在31.5Hz~8000Hz范圍滿足IEC61672-1:2002《電聲-聲級(jí)計(jì)-第一部分：技術(shù)要求》(2級(jí))。5)聲源系統(tǒng)能發(fā)出30Hz～8000Hz的純正弦音信號(hào)，距聲源中心1m處的聲壓級(jí)不低于80dB。6)聲測試環(huán)境30Hz~8000Hz頻率范圍內(nèi)聲壓級(jí)均不超過60dB,若條件可能優(yōu)先考慮消聲室、半消聲室(或消聲箱、低頻耦合腔)。校準(zhǔn)項(xiàng)目1外觀234調(diào)音信號(hào)輸出567電信號(hào)輸入幅度及觸發(fā)電平857.2校準(zhǔn)方法7.2.1標(biāo)準(zhǔn)音高測量音準(zhǔn)儀標(biāo)準(zhǔn)音高校準(zhǔn)示意圖見圖1。數(shù)字式電壓表數(shù)字式電壓表正弦信號(hào)發(fā)生器數(shù)字式頻率計(jì)圖1標(biāo)準(zhǔn)音高校準(zhǔn)示意圖將正弦信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)輸出直接接到被校音準(zhǔn)儀的電信號(hào)輸入端。音準(zhǔn)儀若有內(nèi)部調(diào)零和校準(zhǔn)功能的應(yīng)在開機(jī)預(yù)熱后先調(diào)零、校準(zhǔn)；標(biāo)準(zhǔn)音高可調(diào)節(jié)的首先應(yīng)調(diào)到440Hz,音高測量設(shè)為律音A4(有自動(dòng)調(diào)諧功能可免去此項(xiàng))。正弦信號(hào)發(fā)生器的頻率也設(shè)為440Hz,逐步加大信號(hào)幅度至音準(zhǔn)儀能穩(wěn)定的指示或讀數(shù)(一般信號(hào)幅度不超過1V,或參照使用說明書要求設(shè)定)。待音準(zhǔn)儀和信號(hào)發(fā)生器達(dá)到要求的開機(jī)預(yù)熱時(shí)間，指示或讀數(shù)完全穩(wěn)定后，輕微地調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的頻率微調(diào)旋鈕，使音準(zhǔn)儀在標(biāo)準(zhǔn)音高的音分指示為零，記錄此時(shí)信號(hào)發(fā)生器的頻率實(shí)際值fmh。按下式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)音高的誤差(用音分表示):式中：E(440)——440Hz標(biāo)準(zhǔn)音高的音分誤差，cent;fouw.—標(biāo)準(zhǔn)音高頻率(即標(biāo)準(zhǔn)調(diào)音頻率440Hz),Hz;fmun——標(biāo)準(zhǔn)音高實(shí)測頻率實(shí)際值，Hz。若音準(zhǔn)儀具有標(biāo)準(zhǔn)音高自校及信號(hào)輸出功能，可用頻率計(jì)直接測量后帶入(1)式標(biāo)準(zhǔn)音高可以設(shè)定為440Hz以外的其他數(shù)值在需要校準(zhǔn)時(shí)，均可按以上相同的方式，在計(jì)算音分誤差時(shí)，fsn值應(yīng)按設(shè)定的值代入即可。7.2.2律音音高測量音準(zhǔn)儀律音音高測量校準(zhǔn)示意圖見圖1,校準(zhǔn)方法參考7.2.1,只需將標(biāo)準(zhǔn)音高換成音準(zhǔn)儀音高測量范圍內(nèi)被校準(zhǔn)的音高。各音名音高對(duì)應(yīng)的頻率標(biāo)稱值見附錄A。建議6選擇第4組C4～B4十二個(gè)半音及測量范圍內(nèi)其他各組的A音如A0,A1,A2,A3,A4,A5,A6.A7.A8為首選校準(zhǔn)點(diǎn).按下式計(jì)算被校音名音高的誤差(以音分表示):式中：E——被校音名音高以音分表示的誤差，cent;f——被校音名音高頻率標(biāo)稱值(見附錄A),Hz;fw——被校音名音高實(shí)測頻率實(shí)際值，Hz。7.2.3調(diào)音信號(hào)輸出音準(zhǔn)儀調(diào)音信號(hào)輸出校準(zhǔn)示意圖見圖2。M將音準(zhǔn)儀置于調(diào)音信號(hào)輸出或手動(dòng)調(diào)諧方式，選擇被校音調(diào)音名發(fā)出聲音信號(hào)，聲壓級(jí)測試系統(tǒng)置于線性響應(yīng)或平坦頻率計(jì)權(quán)，輸出信號(hào)接到頻率計(jì)。將該音調(diào)在頻率計(jì)上的實(shí)測值與其標(biāo)稱值(見附錄A)比較，根據(jù)公式(2)計(jì)算誤差。7.2.4音分指示分辨率音準(zhǔn)儀音分測量分辨率校準(zhǔn)示意圖見圖1。a)音準(zhǔn)儀在零音分正/負(fù)位置的最小刻度(或指示燈等其他方式)通常為±1cent。b)輸入標(biāo)準(zhǔn)音高(A4)信號(hào)，調(diào)節(jié)信號(hào)頻率使指示為0音分位置時(shí)，以此時(shí)實(shí)際的頻率為參考，做±1cent的調(diào)整，在音準(zhǔn)儀上的指示也應(yīng)隨之產(chǎn)生清晰的相應(yīng)變動(dòng)。c)閃光盤式和走馬燈式音準(zhǔn)儀，若有音分刻度的微調(diào)調(diào)諧度盤，同7.2.4.b),隨著輸入信號(hào)調(diào)節(jié)±1cent時(shí)，音準(zhǔn)儀又回到穩(wěn)定的調(diào)諧狀態(tài)；若無微調(diào)調(diào)諧度盤或其他微調(diào)裝置，至少在輸入信號(hào)變化±1cent時(shí)，調(diào)諧狀態(tài)會(huì)有明顯的改變，顯示非調(diào)諧或非同步狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)調(diào)回零音分時(shí)，音準(zhǔn)儀也能回到調(diào)諧或同步狀態(tài)。7.2.5音分指示音準(zhǔn)儀音分測量校準(zhǔn)示意圖見圖1。參照7.2.1的基本方法開機(jī)預(yù)熱、校準(zhǔn)、調(diào)零。選擇音準(zhǔn)儀測量范圍內(nèi)的任意一音調(diào)為參考(為了設(shè)置頻率和計(jì)算的方便，建議選擇各組A音為參考，如A4等)。調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)頻率，使音準(zhǔn)儀指向被校音分(建議為20和40音分)的示值。并按下式計(jì)算音分指示誤差：7式中：E——音準(zhǔn)儀音分指示誤差，cent;fv,——被校音分示值對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱頻率計(jì)算值，Hz;fm——被校音分示值對(duì)應(yīng)的實(shí)測頻率實(shí)際值，Hz。式中：x——被校音分示值(可以是正/負(fù)或零),cent。7.2.6電信號(hào)輸入幅度及觸發(fā)電平a)校準(zhǔn)示意圖見圖1。校準(zhǔn)方法參考7.2.1。選擇標(biāo)準(zhǔn)音高A4頻率為參考，輸入信號(hào)電平從零開始逐漸加大，至音準(zhǔn)儀正常工作，指示出標(biāo)準(zhǔn)音高A4及音分值，仔細(xì)調(diào)節(jié)到調(diào)諧狀態(tài)(音分指示或同步穩(wěn)定),記錄此時(shí)輸入電信號(hào)幅度(電壓)有效值。b)鎖定頻率，繼續(xù)調(diào)高信號(hào)幅度，觀察調(diào)諧狀態(tài)是否穩(wěn)定。選擇其他律音，重復(fù)7.2.6a)的過程，記錄對(duì)應(yīng)的觸發(fā)電平，并以A4的觸發(fā)電平7.2.7聲信號(hào)輸入靈敏度及頻率響應(yīng)特性校準(zhǔn)示意圖見圖3。M在音準(zhǔn)儀可測量的音高及頻率范圍內(nèi)，逐步加大信號(hào)使音準(zhǔn)儀工作在穩(wěn)定調(diào)諧狀態(tài)，在相同位置測量聲壓級(jí)值，作為該音高及頻率的聲信號(hào)觸發(fā)靈敏度值。其頻率響應(yīng)特性應(yīng)符合制造商所給出的技術(shù)要求。施加(50～80)dB的聲信號(hào)時(shí)，音準(zhǔn)儀能正常工作指示。8校準(zhǔn)結(jié)果的表達(dá)8.1在音準(zhǔn)儀校準(zhǔn)過程中得到的數(shù)據(jù)應(yīng)記入校準(zhǔn)記錄，校準(zhǔn)記錄至少應(yīng)包含附錄C里所需的內(nèi)容。88.2所有測量得到的數(shù)據(jù)應(yīng)先計(jì)算后修約，計(jì)算后的位數(shù)應(yīng)比計(jì)算前的位數(shù)至少多保留一位，以待修約處理：出具校準(zhǔn)數(shù)據(jù)均保留一位小數(shù)。8.3音準(zhǔn)儀的校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書上反映；校準(zhǔn)證書應(yīng)包括：校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室、委托單位、被校對(duì)象、校準(zhǔn)環(huán)境、技術(shù)依據(jù)、測量標(biāo)準(zhǔn)的有效性，以及測量結(jié)果不確定度等有效信息。校準(zhǔn)證書的內(nèi)頁格式可參見附錄C。8.4音準(zhǔn)儀校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度實(shí)例參見附錄B。音準(zhǔn)儀的復(fù)校時(shí)間間隔可根據(jù)實(shí)際使用情況自行決定；建議復(fù)校準(zhǔn)時(shí)間間隔為19律音音名與頻率對(duì)照表音名頻率值/Hz音分示值對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱頻率計(jì)算值fv.注：括號(hào)內(nèi)的音名符號(hào)為輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB2100—1995《十二平均律音名標(biāo)注方法》所命名的標(biāo)記，便于樂器制造行業(yè)、音樂曲譜的對(duì)照使用。表(續(xù))音名頻率值/Hz音分示值對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱頻率計(jì)算值fv.表(續(xù))音名頻率值/Hz表(續(xù))音名頻率值/Hz表(續(xù))音名頻率值/Hz標(biāo)稱值fm/音分示值對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱頻率計(jì)算值fe,表(續(xù))音名頻率值/Hz表(續(xù))音名頻率值/Hz表(續(xù))音名頻率值/H?音名頻率值/Hz音分示值對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱頻率計(jì)算值fv.音準(zhǔn)儀測量結(jié)果不確定度評(píng)定實(shí)例音準(zhǔn)儀是用于測量律音音調(diào)是否準(zhǔn)確及偏差大小(音分)的專用聲學(xué)測量儀器，其中律音音高的測量從方法到程序都具有一定的代表性，故在此以音準(zhǔn)儀的律音音高的測量為例來分析測算其測量結(jié)果不確定度。B.1測量方法根據(jù)規(guī)范中關(guān)于律音音高測量方法的闡述，首先將正弦信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)輸出直接接到被校音準(zhǔn)儀的電信號(hào)輸入端。音準(zhǔn)儀若有內(nèi)部調(diào)零和校準(zhǔn)功能的應(yīng)在開機(jī)預(yù)熱后先調(diào)零、校準(zhǔn)；標(biāo)準(zhǔn)音高可調(diào)節(jié)的首先應(yīng)調(diào)到440Hz,音高測量設(shè)為律音A4(有自動(dòng)調(diào)諧功能可免去此項(xiàng))。正弦信號(hào)發(fā)生器的頻率也設(shè)為440Hz,逐步加大信號(hào)幅度至音準(zhǔn)儀能穩(wěn)定的指示或讀數(shù)(一般信號(hào)幅度不超過1V,或參照使用說明書要求設(shè)定)。待音準(zhǔn)儀和信號(hào)發(fā)生器達(dá)到要求的開機(jī)預(yù)熱時(shí)間，指示或讀數(shù)完全穩(wěn)定后，輕微地調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的頻率微調(diào)旋鈕，使音準(zhǔn)儀在標(biāo)準(zhǔn)音高的音分指示為零，記錄此時(shí)信號(hào)發(fā)生器的頻率實(shí)際值。按下式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)音高的誤差(用音分表示)。B.2數(shù)學(xué)模型根據(jù)規(guī)范，被校音準(zhǔn)儀的音名音高的誤差(以音分表示)計(jì)算公式為式中：Ewm——被校音名音高以音分表示的誤差，cent;f.-被校音名音高頻率標(biāo)稱值(見附錄A),Hz;fane——被校音名音高實(shí)測頻率實(shí)際值，Hz。B.3方差和傳播系數(shù)u2(Em)=c2(fmm)u2(f/)+c2(fmmB.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的分析測算B.4.1被校律音音高頻率的分量u(fuw)B.4.1.1被校音準(zhǔn)儀重復(fù)性引入的分量s經(jīng)實(shí)驗(yàn)得到重復(fù)測量10次的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為21mHzB.4.1.2被校音準(zhǔn)儀指針對(duì)線偏差引入的分量u?AT-3型音準(zhǔn)儀的分辨力為1cent/(cent)表示的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為轉(zhuǎn)換為頻率(Hz)表示則：B.4.1.3分量u(fu)的值和自由度v(f)u(fi)=√S2+u2=√2