用飞行器测量扬声器阵列声场特性的方法(T-CAIACN 005—2021).pdf

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1、 ICS 33.160.30 CCS M 72 中 国 电 子 音 响 行 业 协 会 团 体 标 准 T/CAIACN 005-2021 用飞行器测量扬声器阵列声场特性的方法 Method of measuring sound field characteristics of loudspeaker array by aircraft 2021-04-15 发布 2021-07-15 实施 中国电子音响行业协会 发 布 中国电子音响行业协会（China Audio Industry Association，简称 CAIA）自 1983 年成立以来就以“服务企业，献策政府”为宗旨。是我国最早成

2、立的跨地区、跨部门、跨系统，具有社团法人资格的全国性社会团体（国家一级行业协会）。组织开展电子音响领域国际、国内标准化活动，制定中国电子音响行业协会标准（以下简称：中音协标准），满足行业需要，推动行业标准化工作，是中国电子音响行业协会的重要工作。协会的所有会员，均有权利提出制、修订中音协标准的建议并参与有关工作。中音协标准按中国电子音响行业协会团体标准建设管理办法进行管理。考虑到本文件中的某些条款可能涉及专利权，中国电子音响行业协会不负责对任何该类专利权的鉴别。本文件版权为中国电子音响行业协会所有。除了用于国家法律或事先得到中国电子音响行业协会文字上的许可外，不许以任何形式再复制该标准。在本文

3、件实施过程中，如发现需要修改或补充之处，请将意见和有关资料报送中国电子音响行业协会，以便修订时参考。T/CAIACN 005-2020 I 目 次 前言.1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 测量设备.2 4.1 传声器.2 4.2 录音设备.2 4.3 飞行器.2 4.4 航迹记录设备.2 4.5 气象记录设备.3 5 测量环境与条件.3 5.1 测试场地与基站布放.3 5.2 气象条件.3 5.3 环境噪声.4 5.4 扬声器阵列的放置.4 5.5 测试工况.4 6 测量方法.4 6.1 声系统的校准.4 6.2 测试信号.4 6.3 飞行路线.4 6.4 录音信号

4、与航迹信号的同步.4 7 测量结果的处理.4 7.1 飞行器噪声.4 7.2 测量结果的表示.5 T/CAIACN 005-2021 II T/CAIACN 005-2020 III 前 言 本文件按照 GB/T 1.1-2020标准化工作导则 第 1 部分:标准化文件的结构和起草的规定起草。本文件由中国电子音响行业协会归口。本文件起草单位：广州飞达音响股份有限公司、中国传媒大学、国光电器股份有限公司、深圳市三诺声智联股份有限公司、广州市天谱电器有限公司、北京第七九七音响股份有限公司、东莞市爱高音响有限公司、北京稀客来科技有限公司、北京奥特维科技有限公司、中央宣传部电影技术质量检测所、广东中南

5、声像灯光设计研究院、广州大学、北部湾大学、枣庄学院、深圳市大疆创新科技有限公司、广州市电子音响行业协会、上海市浦东新区先进音视频技术协会。本文件主要起草人：孟子厚、何伟峰、谢守华、沈宏亮、陈伟东、宋鸣、夏德成、王焕明、徐文学、董强国、周锡韬、彭妙颜、何穆、郑晓宁、孙硕、张昌海、罗超良、遇春道。T/CAIACN 005-2021 IV T/CAIACN 005-2020 1 用飞行器测量扬声器阵列声场特性的方法 1 范围 本文件规定了在户外条件下利用无人飞行器对扬声器阵列的辐射声场特性进行测量的方法。本标准适用于大中型专业扩声用扬声器阵列，大型室内或半开放式的演艺和运动场馆内的扬声器阵列的声场分

6、布测量可参考本标准。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 3947-1996 声学名词术语 GB/T 12060.2-2011 声系统设备 第 2 部分：一般术语解释和计算方法 GB/T 20441.4-2006/IEC 61094-4:1995 测量传声器 第 4 部分：工作标准传声器规范 GB/T 12060.5-2011/IEC 60268-5:2007 声系统设备 第 5 部分：扬声器主要性能测试方法 AC-61-FS-2019-20R3

7、民用无人机驾驶员管理规定 GA/T 1411.1-2017 警用无人驾驶航空器系统 第 1 部分：通用技术要求 GA/T 1505-2018 基于无人驾驶航空器的道路交通巡逻系统通用技术条件 QX/T 455-2018 便携式自动气象站 SJ/T 11523-2015 线阵列扬声器系统用音箱性能测试方法 3 术语和定义 GA/T 1411.1-2017 警用无人驾驶航空器系统 第 1 部分：通用技术要求、GA/T 1505-2018 基于无人驾驶航空器的道路交通巡逻系统通用技术条件 界定的术语，以及下列术语和定义适用于本文件。其它相关的声学术语、电声学术语等可参照 GB/T 12060.2-2

8、011声系统设备 第 2 部分：一般术语解释和计算方法，以及 GB/T 3947-1996 声学名词术语。3.1 无人驾驶航空器 UA-unmanned aircraft 一架由遥控站管理（包括远程操纵或自主飞行）的航空器，也称遥控驾驶航空器（RPA-Remotely Piloted Aircraft），简称“无人机”或“无人飞行器”。本标准所涉及的无人机，特指电动力驱动的多旋翼无人机。3.2 多旋翼无人驾驶航空器 multi axis unmanned aircraft 具有 3 个及以上旋翼轴，能垂直起降、自由悬停的无人驾驶航空器。3.3 扬声器阵列 loudspeaker array T

9、/CAIACN 005-2021 2 若干扬声器呈线状（包括直线排列和曲线排列）或面状排列的扬声器组合。3.4 超宽带技术 Ultra-Wideband 一种无线载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，它能够利用较低的功率传输大量的信息数据，传输距离可达百米。3.5 声场分布 sound field distribution 扬声器阵列在辐射空间内不同位置处的声压级分布。4 测量设备 4.1 传声器 扬声器阵列声学特性的测量应采用测量传声器，传声器的灵敏度、频响范围、动态范围等应能满足对扬声器阵列的测量需求。对测量传声器的其它性能参数要求应按“GB/T 20441.4-200

10、6/IEC 61094-4:1995 测量传声器 第 4 部分：工作标准传声器规范”执行。传声器与录音设备相连，必要时可配备前置放大器和信号预处理设备。传声器宜配备防风装置。4.2 录音设备 记录传声器输出信号的录音设备，应具备以下功能：a)同时具备传声器输入和线输入接口；b)录音设备的输入接口应与传声器的输出相匹配，并具备对传声器的前置放大器进行供电的功能；c)能够以 WAV 格式记录信号，采样率不低于 44.1kHz，量化位数不低于 16bit；d)可实时显示输入信号的电平，输入增益可调，输入端具备低切（高通滤波）功能；e)具备实时监听功能和内置校准信号。4.3 飞行器 飞行器用于挂载测量

11、设备，在指定的高度范围内进行声场测量。测量所用的飞行器应具备以下性能和功能：a)飞行器挂载重量应满足吊挂测量设备的重量要求，一般不低于 1kg；b)飞行器应具备卫星定位、视觉定位、超声定高、前后避障功能；c)具备防 5 级风力的能力；d)水平定位误差不大于 0.5m，垂直定位误差不大于 0.5m；e)空载时的最长飞行时间不低于 25min；f)飞行最大相对高度不低于 100m；g)飞行器应具备稳定悬停、定高、定点及按设定航迹飞行的功能；h)飞行器空载悬停状态时，正下方 1 米处飞行器的噪声声压级不高于 90dB。i)若飞行器空机重量超过 4kg，需根据“AC-61-FS-2019-20R3”管

12、理规定的要求，配备拥有相应执照的驾驶人员。4.4 航迹记录设备 可应用基于超宽带技术（UWB）的基站定位系统，通过吊挂在飞行器上的定位模块（包括定位标签和无线传输模块）到各个基站的距离位置坐标获得飞行器的航迹。T/CAIACN 005-2020 3 基站定位系统的定位误差水平方向应小于 10cm，垂直方向小于 15cm，每秒可以传输上百个位置信息，延时应在 50ms 以内。无线传输模块的有效工作区间应不小于测试范围，且具备较高的稳定性和抗干扰性能。传输过程中无信号丢失现象，可以实时记录测量系统的位置信息和时标信号。UWB 的定位范围应满足扬声器阵列声场测量的需求，可通过更换天线增大功率的方式对

13、 UWB 的定位范围进行扩展。4.5 气象记录设备 用于对测试环境的气象情况进行实时监测，确保无人机飞行环境的安全和对测量数据进行必要的气象修正。气象记录设备的性能应符合 QX/T 455-2018便携式自动气象站的规定。5 测量环境与条件 5.1 测试场地与基站布放 测量应在相对空旷的地方进行，周围无明显的声音反射物，扬声器阵列所发出的测试声音应无明显的反射声进入测量区域。测量区域的表面应为声学硬表面，区域的上空应为净空。测量区域应能够布置至少四个基站实现空间定位，四个基站在同一水平面上，分布于长方形的四个夹角处，四个基站围成的长方形能够覆盖整个水平测试区域且无遮挡、无干扰，为了保证测试精度

14、，在基站通信距离满足覆盖测试区域的前提下，基站围成的长方形面积不宜小于 20m10m，周围反射物至少与测量场地边缘距离 10m。测量时定位标签模块需要高于基站所在平面。将 A、B、C、D 四个基站的高度记作 0，以 A 基站为原点，四个基站围成的区域空间坐标系如图 1 所示。Y YX X 图 1 定位基站布置 5.2 气象条件 气象记录设备应放置在测量场地内，保证气象记录设备周围空旷且不影响测量。飞行测量过程中测量区域的气象条件应保持：气压：无明显变化；风力：不大于 3 级；温度：在测量区域中温度均匀，在纵向和水平方向均无可能改变声音直线传播方向的温度梯度出现；湿度：20%80%；测量区域无雾

15、霾、无降水，能见度应在 1000m 以上。T/CAIACN 005-2021 4 5.3 环境噪声 测量区域的环境噪声不应高于 50dB(A)。在测试期间，应无突发性噪声干扰。5.4 扬声器阵列的放置 扬声器阵列应置于测试场地中心的硬表面上，扬声器主轴与测试场地表面垂直，形成半自由声场。组成阵列的单元扬声器系统的参数应参照 GB/T 12060.5-2011/IEC 60268-5:2007 声系统设备 第 5部分：扬声器主要性能测试方法和 SJ/T 11523-2015 线阵列扬声器系统用音箱性能测试方法的规定测得。5.5 测试工况 进行测量时，扬声器阵列应处于额定噪声输出功率状态，以获得最

16、大的测量信噪比。6 测量方法 6.1 声系统的校准 在测量前和测量后应使用标准发声器或录音机内置的标准信号对声音测量系统进行校准，记录校准信号，以便后期信号处理参考。6.2 测试信号 为了避开飞行器本身的噪声干扰，输入扬声器阵列的测试信号宜采用由多个纯音组成的多频声信号，在测量频率范围的每个倍频带内至少设置一个纯音频率，并避开飞行器在此频带里的线状频率成分。在整体信噪比较低的条件下，也可以采用避开飞行器噪声频率的单频或窄带噪声信号作为测试信号。6.3 飞行路线 飞行器飞行路线应按照测试目的、现场情况、和扬声器阵列的具体形状和布放方式等进行合理规划，以便缩短飞行时间，在一个持续的飞行时段内可以完

17、整的记录某一个方向或方位的数据。如果扬声器阵列的辐射声场具有对称性，测试区域也是均匀的，可以只飞行测量某一部分空间，其它部分的空间声场特性可以根据此空间的记录进行推测。为降低飞行过程中吊挂测试设备的摇摆对测量的影响，宜以垂直飞行为主要的飞行测量轨迹。在扬声器阵列所在的地面进行划定坐标点，每次飞行按地面上的坐标点垂直飞行。飞行速度应控制在合理的范围匀速飞行。6.4 录音信号与航迹信号的同步 录音信号与传声器的轨迹信号应同步。传声器的轨迹信号由与传声器一起吊挂在飞行器下方的定位标签和布置在地面上的 4 个基站所导出，定位系统的时标信号应该与录音机的时标信号一致。如无自动同步装置，可在录音机上的单独

18、一轨与声音信号同时记录基站的时标信号。7 测量结果的处理 7.1 飞行器噪声 应对飞行器在传声器吊挂处的噪声进行测量，飞行器的噪声宜低于飞行测点处扬声器阵列的声压级10dB 以上。后续处理时，可根据飞行器的噪声频谱对传声器测得的信号进行带通滤波处理，滤除飞行器的噪声，在带通频段内保留测试信号的频率成分，保证信噪比在 10dB 以上。T/CAIACN 005-2020 5 7.2 测量结果的表示 测试报告应给出测试方法、气象条件、扬声器工作状态等信息。可根据测试需求，由数据处理结果绘制出扬声器阵列在特定平面上的声场分布图，也可给出在整个测试空间的三维声场分布图。应说明测试和数据处理的精度及误差范围。