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平板電腦音頻安全質(zhì)量安全狀況分析

文檔作者：吳王震,才輝文檔來(lái)源：福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年02月14日
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電子質(zhì)量（2016 第09 期）
平板電腦音頻安全質(zhì)量安全狀況分析
Quality Safety Analysis of Audio Security for Pad
吳王震,才輝（福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院,福建福州350015）
Wu Wang-zhen,Cai Hui(Product quality inspection institute in fujian province,Fujian
Fuzhou 350015）
摘要：針對(duì)平板電腦音頻安全缺乏國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)價(jià)方法的現(xiàn)狀，該文在深入理解、分析國(guó)外相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
基礎(chǔ)上，系統(tǒng)深入的對(duì)平板電腦音頻安全檢測(cè)方法進(jìn)行研究，搭建平板電腦音頻安全性能檢測(cè)系統(tǒng)。并在此
基礎(chǔ)上，科學(xué)采集有代表性的平板電腦樣品進(jìn)行性能檢測(cè)、結(jié)果數(shù)據(jù)分析，評(píng)估安全風(fēng)險(xiǎn)因素以及平板電腦
音頻安全的整體狀況。
關(guān)鍵詞：平板電腦；音頻安全；聲壓
中圖分類號(hào)：TN643 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-0107(2016)09-0039-04
Abstract: For pad audio security field lack of national standard and evaluation method,based on the understanding
and analysis of foreign relevant test standard,the pad audio security detection method was researched
deeply,and test system was built.Then,the performance was tested and result data analysis for
the representative samples.Finally,safety risk factors and the overall situation were assessed.
Key words: pad;audio security;sound pressure
CLC number: TN643 Document code: A Article ID：1003-0107(2016)09-0039-04
作者簡(jiǎn)介：吳王震(1984-)，男，工程師，碩士研究生，從事電子產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)研究；
才輝(1982-)，女，高級(jí)工程師，博士研究生，從事電子產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)研究。
0 引言
隨著社會(huì)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)水平和技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)文
化、娛樂(lè)和獲得信息的要求越來(lái)越迫切，人們的電子產(chǎn)
品的消費(fèi)結(jié)構(gòu)和層次也在不斷改變和提高，對(duì)質(zhì)量要求
越來(lái)越高，近幾年新興的平板電腦產(chǎn)品能在最大程度上
滿足人們這方面的要求。隨著蘋(píng)果推出的iPad 在業(yè)內(nèi)
掀起的一股平板電腦熱潮，Motorola、三星、LG、索尼、東
芝、聯(lián)想、華碩等一線品牌，以及臺(tái)電、昂達(dá)、愛(ài)國(guó)者等二
線品牌紛紛推出了自己的平板產(chǎn)品。2013 年全球傳統(tǒng)
PC 和筆記本電腦的銷量將下滑11%，而平板電腦的銷
量則將激增53.4%，銷量超過(guò)筆記本電腦達(dá)到1.95 億
部。便攜式的平板電腦集提供瀏覽互聯(lián)網(wǎng)、收發(fā)電子郵
件、觀看電子書(shū)、播放音頻或視頻、玩游戲等功能于一
身，深受廣大消費(fèi)者的青睞，尤其是年輕人，拿著平板娛
樂(lè)成為時(shí)尚，并已成為他們生活中不可或缺的一部分。
然而，這些便攜式視聽(tīng)裝置的普及所引發(fā)的一些問(wèn)
題也逐漸顯露，隨著平板電腦的輸出音質(zhì)提高，大音量
輸出也不會(huì)失真，因此人們會(huì)在不知不覺(jué)中調(diào)高音量。
在街頭、公交車等背景噪音較大的場(chǎng)合，耳機(jī)音量會(huì)被
調(diào)得更高。美國(guó)早在一九九八年就六至十九歲年齡段的
青少年進(jìn)行過(guò)一項(xiàng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)其中百分之十五有聽(tīng)力受
損癥狀，而這與他們長(zhǎng)期使用耳機(jī)有很大的關(guān)系；歐盟
組織科學(xué)家為了深入了解這些“休閑噪音”的危害，進(jìn)行
了一些列相關(guān)研究，結(jié)果表明，音量調(diào)至89 分貝以上，
每周收聽(tīng)5 小時(shí)，5 年后聽(tīng)力就可能永久性喪失。加之
現(xiàn)在平板電腦功能越來(lái)越強(qiáng)大，很數(shù)年輕人每天使用時(shí)
間都會(huì)高于5 小時(shí)。很多情況下，例如街頭、公交車等背
景噪音較大的場(chǎng)合，人們會(huì)不知不覺(jué)的提高媒體播放器
的音量，而這些嘈雜的場(chǎng)所本身的噪聲音量已經(jīng)可達(dá)
80 分貝，對(duì)聽(tīng)力造成的損傷很大。全國(guó)多家醫(yī)院的信息
表明，目前40%以上的耳疾患者是在校學(xué)生，大部分是
平板電腦的常用人群，有些病人已嚴(yán)重到引發(fā)耳聾和神
經(jīng)衰弱[1]。
1 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)方法
為了有效保證消費(fèi)者的聽(tīng)覺(jué)安全，避免任何可能發(fā)
生的不可恢復(fù)聽(tīng)力損傷，歐洲制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)EN 50332
對(duì)便攜式音響設(shè)備的最大聲壓、最大電壓和耳機(jī)的電壓
特性提出了具體的要求。該標(biāo)準(zhǔn)自2004 年7 月1 日起
已成為歐洲國(guó)家的國(guó)內(nèi)法規(guī)，并在德國(guó)進(jìn)行強(qiáng)制實(shí)施
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電子質(zhì)量（2016 第09 期）
圖1 耳機(jī)聲壓測(cè)試框圖
( 德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)為DINEN50332)。最新版本的AV 標(biāo)準(zhǔn)
EN60065:2002 已把EN50332 列為其中的章節(jié)要求，信
息技術(shù)設(shè)備的安全標(biāo)準(zhǔn)EN60950-1:2006 也提出設(shè)備的
設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)應(yīng)能防止用戶在正常及單一故障條件下使
用耳機(jī)時(shí)承受過(guò)大的聲壓。據(jù)最近的EK1 委員會(huì)
(08.03.2005)決議，依據(jù)EN50332 標(biāo)準(zhǔn)，隨身視聽(tīng)裝置在
申請(qǐng)GS 標(biāo)志時(shí)需強(qiáng)制實(shí)行聲壓測(cè)試[2-4]。
EN50332 標(biāo)準(zhǔn)分為兩個(gè)部分：EN50332-1:2013 和
EN50332-2:2013。第一部分主要是針對(duì)帶耳機(jī)的音頻設(shè)
備例如媒體播放器、收音機(jī)等等的最大聲壓級(jí)測(cè)試；第
二部分主要是針對(duì)耳機(jī)和主機(jī)體分開(kāi)售賣的情況，例如
一些只售賣耳機(jī)或者不配耳機(jī)售賣的播放器等。
在EN50332-1：2013 最大聲壓級(jí)的測(cè)試中，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)
定使用HATS(人頭和軀干模擬器)來(lái)模擬人對(duì)播放器的
使用行為。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試音源是IEC60268-1 中定義的一種
加權(quán)平均的粉紅噪聲，該噪聲信號(hào)含有豐富的頻率分
量，測(cè)試信號(hào)電平為-10dBFS。測(cè)試時(shí)，將音源拷貝到手
機(jī)的內(nèi)存卡中，使手機(jī)播放該標(biāo)準(zhǔn)噪聲信號(hào)，將手機(jī)耳
機(jī)接入人工頭中進(jìn)行最大聲壓的測(cè)試。調(diào)節(jié)軟件的各個(gè)
控制部分，使得耳機(jī)輸出的音量最大。然后測(cè)量耳機(jī)在
30s 內(nèi)的平均A 計(jì)權(quán)聲壓級(jí)?？紤]到每個(gè)人使用習(xí)慣不
同，每次佩戴耳機(jī)時(shí)松緊的程度也不同，所以標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)
定該測(cè)試需重復(fù)進(jìn)行5 次，每次測(cè)試時(shí)都必須將耳機(jī)完
全摘下再帶上。最后的測(cè)量結(jié)果取五次的平均值。
EN50332-2013 中最大輸出電壓測(cè)試時(shí)，以32Ω 的純阻
負(fù)載來(lái)代替耳機(jī)，輸入-10dBFS 噪聲信號(hào)，然后將播放
器的音量調(diào)到最大，其它設(shè)置和測(cè)試EN50332-1：2013
時(shí)相同，然后測(cè)試32Ω 的純阻負(fù)載兩端的電壓。在標(biāo)準(zhǔn)
中規(guī)定對(duì)耳機(jī)的左耳和右耳要分別進(jìn)行測(cè)試。左耳和右
耳的最大聲壓級(jí)不能超過(guò)100dB(A)，即五次測(cè)量的平均
值要低于100dB(A)，最大輸出電壓不能超過(guò)150mV。
EN50332-2 中仿真節(jié)目信號(hào)特征電壓測(cè)試時(shí)，首先
需要檢測(cè)耳機(jī)輸出聲壓。根據(jù)EN 50332-2：2013，耳機(jī)
聲壓測(cè)試框圖如圖1 所示，包括可以播放音頻文件的信
號(hào)發(fā)生器、頭肩模擬器(HATS)、功率放大器、自由場(chǎng)修正
濾波器模塊、A 計(jì)權(quán)聲級(jí)計(jì)和1/3 倍頻程分析模塊。
值得一提的是，目前我國(guó)并沒(méi)有和EN50322 等同
的或者類似的強(qiáng)制國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行平板電腦最大聲壓
方面的限制。針對(duì)平板電腦的國(guó)標(biāo)很多僅僅是關(guān)注到電
磁兼容、安全、環(huán)境、有毒物質(zhì)、性能檢測(cè)等方面。例如性
能方面，更多的是關(guān)注到音質(zhì)、頻率響應(yīng)等方面，而對(duì)于
保護(hù)聽(tīng)力健康例如最大聲壓級(jí)的檢測(cè)之類的條款暫時(shí)
處于空白。近些年，我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)制定專家們也已經(jīng)注意
到由于聲壓級(jí)過(guò)大而帶來(lái)的聽(tīng)力損傷風(fēng)險(xiǎn)，開(kāi)始著手制
定關(guān)于耳機(jī)最大聲壓級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。在IEC 62368-1：2014
《音頻/ 視頻，信息和通信技術(shù)設(shè)備- 第一部分：安全要
求》中已經(jīng)將最大聲壓級(jí)的限值列入標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)的專家
們也已經(jīng)著手準(zhǔn)備修改采用該標(biāo)準(zhǔn)。另外我國(guó)也將修改
或者等同采用EN50332 系列標(biāo)準(zhǔn)，將其轉(zhuǎn)化為國(guó)標(biāo)，目
前也已經(jīng)進(jìn)入了立項(xiàng)階段。我國(guó)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T
1884-2013《信息終端設(shè)備聲壓輸出限值要求和測(cè)量方
法》中也采用了EN50332 系列標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)手機(jī)產(chǎn)品的最
大聲壓等進(jìn)行了限制。但由于該標(biāo)準(zhǔn)并非是強(qiáng)制性標(biāo)
準(zhǔn)，廠家對(duì)此類標(biāo)準(zhǔn)重視程度不足，故在國(guó)內(nèi)銷售的平
板電腦產(chǎn)品仍然存在著聽(tīng)力安全的隱患。
2 平板電腦音頻安全質(zhì)量分析
針對(duì)平板電腦音量過(guò)大而引發(fā)的聽(tīng)力健康問(wèn)題，本
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電子質(zhì)量（2016 第09 期）
文對(duì)市場(chǎng)上典型品牌的平板電腦產(chǎn)品音頻安全進(jìn)行風(fēng)
險(xiǎn)監(jiān)測(cè)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行摸底排查，全面掌握產(chǎn)品質(zhì)量
現(xiàn)狀，識(shí)別產(chǎn)品存在的問(wèn)題，確定其風(fēng)險(xiǎn)源和風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。
本次平板電腦產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)采取了市場(chǎng)買(mǎi)樣的方
法，通過(guò)對(duì)30 個(gè)不同品牌、型號(hào)的平板電腦檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)
行綜合分析。樣品采集地點(diǎn)為福建省內(nèi)的主要大賣場(chǎng)、
零售店和數(shù)碼產(chǎn)品專賣店。樣品品牌包括了蘋(píng)果、三星、
聯(lián)想、微軟、昂達(dá)等市場(chǎng)占有率很高的品牌以及普耐爾、
艾諾等一些市場(chǎng)占有率相對(duì)稍低的品牌。
1)檢測(cè)依據(jù)
本次風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)采用IEC 62368-1:2014 Audio/video，
information and communication technology equipment-Part1:
Safety requirements(IEC 62368-1:2014 音頻/ 視頻，信
息和通信技術(shù)設(shè)備- 第一部分：安全要求)中規(guī)定的方
法和限值來(lái)判定。IEC 62368-1:2014 目前是音視頻類和
信息技術(shù)設(shè)備類的強(qiáng)制安全標(biāo)準(zhǔn)，其中第10.6 條Safeguards
against acoustic energy sources 明確規(guī)定了播放器、
耳機(jī)產(chǎn)品的限值不能超過(guò)RS2 級(jí)別的限值。該標(biāo)準(zhǔn)的
測(cè)試方法是引用EN50332-1 和EN50332-2 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，
這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在2013 年進(jìn)行了更新，替代了舊版標(biāo)準(zhǔn)，其
最新版本為2013 版。
2)檢驗(yàn)項(xiàng)目
檢驗(yàn)項(xiàng)目完全依據(jù)EN50332 系列方法標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)
帶耳機(jī)的平板電腦產(chǎn)品，檢測(cè)的項(xiàng)目為整體的最大聲壓
級(jí)、主體耳機(jī)口的最大輸出電壓和仿真節(jié)目信號(hào)特征電
壓；對(duì)于不配耳機(jī)售賣的平板電腦，檢測(cè)的項(xiàng)目為耳機(jī)
口的最大輸出電壓。
3)判定規(guī)則和結(jié)果判定
根據(jù)IEC 62368-1:2014 標(biāo)準(zhǔn)要求，我們采用了標(biāo)準(zhǔn)
中規(guī)定的RS2 限值，即：
最大聲壓級(jí)判定規(guī)則為：若帶原配耳機(jī)的整套設(shè)備
左耳和右耳只要有一只最大聲壓級(jí)高于100dB(A)，則判
定該樣品不符合限值要求，會(huì)產(chǎn)生一定的聽(tīng)力損傷風(fēng)
險(xiǎn)。
最大輸出電壓的判定原則為：音頻輸出端接32Ω
負(fù)載，左聲道和右聲道只要有一個(gè)最大輸出電壓大于
150mV，則判定該樣品不符合限值要求，會(huì)產(chǎn)生一定的
聽(tīng)力損傷風(fēng)險(xiǎn)。
仿真節(jié)目信號(hào)特征電壓的判定原則為：當(dāng)耳機(jī)左
右聲道有一個(gè)仿真節(jié)目信號(hào)特征電壓小于75mV，則判
定為該樣品不符合限值要求，會(huì)產(chǎn)生一定的聽(tīng)力損傷
風(fēng)險(xiǎn)。
4)監(jiān)測(cè)結(jié)果和分析
30 臺(tái)平板電腦產(chǎn)品中，有13 臺(tái)媒體播放器的指標(biāo)
過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)中的要求，合格率為56.7%，如圖2 所示。
圖2 檢測(cè)結(jié)果
(1)最大聲壓級(jí)檢測(cè)結(jié)果
在平板電腦產(chǎn)品關(guān)于EN50332-1 最大聲壓級(jí)測(cè)試
中，共檢測(cè)樣品2 批次，其中不符合限值要求的樣品有
1 批次。
(2)最大輸出電壓檢測(cè)結(jié)果
在平板電腦產(chǎn)品關(guān)于EN50332-2 中的最大輸出電
壓測(cè)試，共檢測(cè)樣品30 批次，不符合限值要求的樣品有
13 批次，不合格率為43.3%。
(3)仿真節(jié)目信號(hào)特征電壓檢測(cè)結(jié)果
在平板電腦產(chǎn)品關(guān)于EN50332-2 中的仿真節(jié)目信
號(hào)特征電壓項(xiàng)目測(cè)試中，共檢測(cè)樣品1 批次，不符合限
值要求的樣品有1 批次。
使用平板電腦致使聽(tīng)力損傷的風(fēng)險(xiǎn)源主要包括聲
壓級(jí)、使用時(shí)間和環(huán)境噪聲。本次風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)項(xiàng)目為
整套設(shè)備最大聲壓級(jí)、PAD 最大輸出電壓、耳機(jī)仿真節(jié)
目信號(hào)特征電壓，三個(gè)項(xiàng)目中只要有一個(gè)不符合限值，
都會(huì)導(dǎo)致輸出聲壓級(jí)過(guò)大。輸出聲壓級(jí)過(guò)大或者說(shuō)音量
過(guò)大，消費(fèi)者持續(xù)使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)導(dǎo)致聽(tīng)力永久性
受損。
3 結(jié)束語(yǔ)
針對(duì)平板電腦音頻安全缺乏國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)價(jià)方法
的現(xiàn)狀，本文在深入理解、分析國(guó)外相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)
上，利用播放音頻文件的信號(hào)發(fā)生器、頭肩模擬器
(HATS)、功率放大器、自由場(chǎng)修正濾波器模塊等模塊搭
建平板電腦音頻安全性能檢測(cè)系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上分析典
型品牌平板電腦音頻安全質(zhì)量現(xiàn)狀。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，
43.3%的產(chǎn)品音頻安全存在安全隱患，長(zhǎng)時(shí)間使用手機(jī)
聽(tīng)音樂(lè)很可能會(huì)對(duì)人耳聽(tīng)力造成損害。更為嚴(yán)重的是，
很多人并沒(méi)有關(guān)注到自己的聽(tīng)力健康，而直到許多年之
后才發(fā)現(xiàn)自己的聽(tīng)力已受到損害才后悔莫及。因此，對(duì)
于由手機(jī)耳機(jī)這些視聽(tīng)產(chǎn)品導(dǎo)致的聽(tīng)力受損采取早發(fā)
現(xiàn)、早預(yù)防的措施是非常必要的。
41
電子質(zhì)量（2016 第09 期）
參考文獻(xiàn)：
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and earphones associated with personal music players-Maximum
sound pressure level measurement methodology-
Part 2:Matching of sets with headphones if either or both
are offered separately,or are offered as one package equipment
but with standardised connectors between the two
allowing to combine components of different manufactures
or different design[S].
UPS 電源是什么意思？
UPS（Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply），即不間
斷電源，是將蓄電池（多為鉛酸免維護(hù)蓄電池）與主機(jī)相連接，通過(guò)主機(jī)逆
變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備。主要用于給單臺(tái)計(jì)算
機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備如電磁閥、壓力變送器等提供穩(wěn)
定、不間斷的電力供應(yīng)。當(dāng)市電輸入正常時(shí)，UPS 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載
使用，此時(shí)的UPS 就是一臺(tái)交流市電穩(wěn)壓器，同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電；
當(dāng)市電中斷（事故停電）時(shí)，UPS 立即將電池的直流電能，通過(guò)逆變零切換
轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V 交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)
載軟、硬件不受損壞。UPS 設(shè)備通常對(duì)電壓過(guò)高或電壓過(guò)低都能提供保護(hù)。
小知識(shí)
42

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