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平板電腦音頻安全質量安全狀況分析

文檔作者：吳王震,才輝文檔來源：福建省產品質量檢驗研究院		點擊數：	更新時間： 2022年02月14日
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電子質量（2016 第09 期）
平板電腦音頻安全質量安全狀況分析
Quality Safety Analysis of Audio Security for Pad
吳王震,才輝（福建省產品質量檢驗研究院,福建福州350015）
Wu Wang-zhen,Cai Hui(Product quality inspection institute in fujian province,Fujian
Fuzhou 350015）
摘要：針對平板電腦音頻安全缺乏國家標準及評價方法的現狀，該文在深入理解、分析國外相關測試標準
基礎上，系統深入的對平板電腦音頻安全檢測方法進行研究，搭建平板電腦音頻安全性能檢測系統。并在此
基礎上，科學采集有代表性的平板電腦樣品進行性能檢測、結果數據分析，評估安全風險因素以及平板電腦
音頻安全的整體狀況。
關鍵詞：平板電腦；音頻安全；聲壓
中圖分類號：TN643 文獻標識碼：A 文章編號：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
作者簡介：吳王震(1984-)，男，工程師，碩士研究生，從事電子產品檢測技術研究；
才輝(1982-)，女，高級工程師，博士研究生，從事電子產品檢測技術研究。
0 引言
隨著社會進步、經濟水平和技術的發展，人們對文
化、娛樂和獲得信息的要求越來越迫切，人們的電子產
品的消費結構和層次也在不斷改變和提高，對質量要求
越來越高，近幾年新興的平板電腦產品能在最大程度上
滿足人們這方面的要求。隨著蘋果推出的iPad 在業內
掀起的一股平板電腦熱潮，Motorola、三星、LG、索尼、東
芝、聯想、華碩等一線品牌，以及臺電、昂達、愛國者等二
線品牌紛紛推出了自己的平板產品。2013 年全球傳統
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%，銷量超過筆記本電腦達到1.95 億
部。便攜式的平板電腦集提供瀏覽互聯網、收發電子郵
件、觀看電子書、播放音頻或視頻、玩游戲等功能于一
身，深受廣大消費者的青睞，尤其是年輕人，拿著平板娛
樂成為時尚，并已成為他們生活中不可或缺的一部分。
然而，這些便攜式視聽裝置的普及所引發的一些問
題也逐漸顯露，隨著平板電腦的輸出音質提高，大音量
輸出也不會失真，因此人們會在不知不覺中調高音量。
在街頭、公交車等背景噪音較大的場合，耳機音量會被
調得更高。美國早在一九九八年就六至十九歲年齡段的
青少年進行過一項調查，發現其中百分之十五有聽力受
損癥狀，而這與他們長期使用耳機有很大的關系；歐盟
組織科學家為了深入了解這些“休閑噪音”的危害，進行
了一些列相關研究，結果表明，音量調至89 分貝以上，
每周收聽5 小時，5 年后聽力就可能永久性喪失。加之
現在平板電腦功能越來越強大，很數年輕人每天使用時
間都會高于5 小時。很多情況下，例如街頭、公交車等背
景噪音較大的場合，人們會不知不覺的提高媒體播放器
的音量，而這些嘈雜的場所本身的噪聲音量已經可達
80 分貝，對聽力造成的損傷很大。全國多家醫院的信息
表明，目前40%以上的耳疾患者是在校學生，大部分是
平板電腦的常用人群，有些病人已嚴重到引發耳聾和神
經衰弱[1]。
1 相關標準及檢測方法
為了有效保證消費者的聽覺安全，避免任何可能發
生的不可恢復聽力損傷，歐洲制定相關標準EN 50332
對便攜式音響設備的最大聲壓、最大電壓和耳機的電壓
特性提出了具體的要求。該標準自2004 年7 月1 日起
已成為歐洲國家的國內法規，并在德國進行強制實施
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電子質量（2016 第09 期）
圖1 耳機聲壓測試框圖
( 德國標準為DINEN50332)。最新版本的AV 標準
EN60065:2002 已把EN50332 列為其中的章節要求，信
息技術設備的安全標準EN60950-1:2006 也提出設備的
設計和結構應能防止用戶在正常及單一故障條件下使
用耳機時承受過大的聲壓。據最近的EK1 委員會
(08.03.2005)決議，依據EN50332 標準，隨身視聽裝置在
申請GS 標志時需強制實行聲壓測試[2-4]。
EN50332 標準分為兩個部分：EN50332-1:2013 和
EN50332-2:2013。第一部分主要是針對帶耳機的音頻設
備例如媒體播放器、收音機等等的最大聲壓級測試；第
二部分主要是針對耳機和主機體分開售賣的情況，例如
一些只售賣耳機或者不配耳機售賣的播放器等。
在EN50332-1：2013 最大聲壓級的測試中，標準規
定使用HATS(人頭和軀干模擬器)來模擬人對播放器的
使用行為。標準測試音源是IEC60268-1 中定義的一種
加權平均的粉紅噪聲，該噪聲信號含有豐富的頻率分
量，測試信號電平為-10dBFS。測試時，將音源拷貝到手
機的內存卡中，使手機播放該標準噪聲信號，將手機耳
機接入人工頭中進行最大聲壓的測試。調節軟件的各個
控制部分，使得耳機輸出的音量最大。然后測量耳機在
30s 內的平均A 計權聲壓級。考慮到每個人使用習慣不
同，每次佩戴耳機時松緊的程度也不同，所以標準中規
定該測試需重復進行5 次，每次測試時都必須將耳機完
全摘下再帶上。最后的測量結果取五次的平均值。
EN50332-2013 中最大輸出電壓測試時，以32Ω 的純阻
負載來代替耳機，輸入-10dBFS 噪聲信號，然后將播放
器的音量調到最大，其它設置和測試EN50332-1：2013
時相同，然后測試32Ω 的純阻負載兩端的電壓。在標準
中規定對耳機的左耳和右耳要分別進行測試。左耳和右
耳的最大聲壓級不能超過100dB(A)，即五次測量的平均
值要低于100dB(A)，最大輸出電壓不能超過150mV。
EN50332-2 中仿真節目信號特征電壓測試時，首先
需要檢測耳機輸出聲壓。根據EN 50332-2：2013，耳機
聲壓測試框圖如圖1 所示，包括可以播放音頻文件的信
號發生器、頭肩模擬器(HATS)、功率放大器、自由場修正
濾波器模塊、A 計權聲級計和1/3 倍頻程分析模塊。
值得一提的是，目前我國并沒有和EN50322 等同
的或者類似的強制國家標準來進行平板電腦最大聲壓
方面的限制。針對平板電腦的國標很多僅僅是關注到電
磁兼容、安全、環境、有毒物質、性能檢測等方面。例如性
能方面，更多的是關注到音質、頻率響應等方面，而對于
保護聽力健康例如最大聲壓級的檢測之類的條款暫時
處于空白。近些年，我國的標準制定專家們也已經注意
到由于聲壓級過大而帶來的聽力損傷風險，開始著手制
定關于耳機最大聲壓級的標準。在IEC 62368-1：2014
《音頻/ 視頻，信息和通信技術設備- 第一部分：安全要
求》中已經將最大聲壓級的限值列入標準，我國的專家
們也已經著手準備修改采用該標準。另外我國也將修改
或者等同采用EN50332 系列標準，將其轉化為國標，目
前也已經進入了立項階段。我國通信行業標準YD/T
1884-2013《信息終端設備聲壓輸出限值要求和測量方
法》中也采用了EN50332 系列標準，針對手機產品的最
大聲壓等進行了限制。但由于該標準并非是強制性標
準，廠家對此類標準重視程度不足，故在國內銷售的平
板電腦產品仍然存在著聽力安全的隱患。
2 平板電腦音頻安全質量分析
針對平板電腦音量過大而引發的聽力健康問題，本
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電子質量（2016 第09 期）
文對市場上典型品牌的平板電腦產品音頻安全進行風
險監測，對產品質量進行摸底排查，全面掌握產品質量
現狀，識別產品存在的問題，確定其風險源和風險區域。
本次平板電腦產品質量風險監測采取了市場買樣的方
法，通過對30 個不同品牌、型號的平板電腦檢驗結果進
行綜合分析。樣品采集地點為福建省內的主要大賣場、
零售店和數碼產品專賣店。樣品品牌包括了蘋果、三星、
聯想、微軟、昂達等市場占有率很高的品牌以及普耐爾、
艾諾等一些市場占有率相對稍低的品牌。
1)檢測依據
本次風險監測采用IEC 62368-1:2014 Audio/video，
information and communication technology equipment-Part1:
Safety requirements(IEC 62368-1:2014 音頻/ 視頻，信
息和通信技術設備- 第一部分：安全要求)中規定的方
法和限值來判定。IEC 62368-1:2014 目前是音視頻類和
信息技術設備類的強制安全標準，其中第10.6 條Safeguards
against acoustic energy sources 明確規定了播放器、
耳機產品的限值不能超過RS2 級別的限值。該標準的
測試方法是引用EN50332-1 和EN50332-2 兩個標準，
這兩個標準在2013 年進行了更新，替代了舊版標準，其
最新版本為2013 版。
2)檢驗項目
檢驗項目完全依據EN50332 系列方法標準，針對
帶耳機的平板電腦產品，檢測的項目為整體的最大聲壓
級、主體耳機口的最大輸出電壓和仿真節目信號特征電
壓；對于不配耳機售賣的平板電腦，檢測的項目為耳機
口的最大輸出電壓。
3)判定規則和結果判定
根據IEC 62368-1:2014 標準要求，我們采用了標準
中規定的RS2 限值，即：
最大聲壓級判定規則為：若帶原配耳機的整套設備
左耳和右耳只要有一只最大聲壓級高于100dB(A)，則判
定該樣品不符合限值要求，會產生一定的聽力損傷風
險。
最大輸出電壓的判定原則為：音頻輸出端接32Ω
負載，左聲道和右聲道只要有一個最大輸出電壓大于
150mV，則判定該樣品不符合限值要求，會產生一定的
聽力損傷風險。
仿真節目信號特征電壓的判定原則為：當耳機左
右聲道有一個仿真節目信號特征電壓小于75mV，則判
定為該樣品不符合限值要求，會產生一定的聽力損傷
風險。
4)監測結果和分析
30 臺平板電腦產品中，有13 臺媒體播放器的指標
過了標準中的要求，合格率為56.7%，如圖2 所示。
圖2 檢測結果
(1)最大聲壓級檢測結果
在平板電腦產品關于EN50332-1 最大聲壓級測試
中，共檢測樣品2 批次，其中不符合限值要求的樣品有
1 批次。
(2)最大輸出電壓檢測結果
在平板電腦產品關于EN50332-2 中的最大輸出電
壓測試，共檢測樣品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)仿真節目信號特征電壓檢測結果
在平板電腦產品關于EN50332-2 中的仿真節目信
號特征電壓項目測試中，共檢測樣品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力損傷的風險源主要包括聲
壓級、使用時間和環境噪聲。本次風險監測檢驗項目為
整套設備最大聲壓級、PAD 最大輸出電壓、耳機仿真節
目信號特征電壓，三個項目中只要有一個不符合限值，
都會導致輸出聲壓級過大。輸出聲壓級過大或者說音量
過大，消費者持續使用時間過長，就會導致聽力永久性
受損。
3 結束語
針對平板電腦音頻安全缺乏國家標準及評價方法
的現狀，本文在深入理解、分析國外相關測試標準基礎
上，利用播放音頻文件的信號發生器、頭肩模擬器
(HATS)、功率放大器、自由場修正濾波器模塊等模塊搭
建平板電腦音頻安全性能檢測系統，在此基礎上分析典
型品牌平板電腦音頻安全質量現狀。實驗結果表明，
43.3%的產品音頻安全存在安全隱患，長時間使用手機
聽音樂很可能會對人耳聽力造成損害。更為嚴重的是，
很多人并沒有關注到自己的聽力健康，而直到許多年之
后才發現自己的聽力已受到損害才后悔莫及。因此，對
于由手機耳機這些視聽產品導致的聽力受損采取早發
現、早預防的措施是非常必要的。
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電子質量（2016 第09 期）
參考文獻：
[1]吳王震,鐘成劍.EN 503323-1:2000 耳機最大聲壓級測
試方法[J].認證技術,2012,(3):54-55.
[2]IEC 62368-1:2014 Audio/video,information and communication
technology equipment-Part1:Safety requirements
[S].
[3]EN 50332-1:2013:Sound system equipment:Headphones
and earphones associated with portable audio equipment-
Maximum sound pressure level measurement methodology-
Part 1:General method for"one package equipment"
[S].
[4]EN 50332-2-2013:Sound system equipment:Headphones
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（多為鉛酸免維護蓄電池）與主機相連接，通過主機逆
變器等模塊電路將直流電轉換成市電的系統設備。主要用于給單臺計算
機、計算機網絡系統或其它電力電子設備如電磁閥、壓力變送器等提供穩
定、不間斷的電力供應。當市電輸入正常時，UPS 將市電穩壓后供應給負載
使用，此時的UPS 就是一臺交流市電穩壓器，同時它還向機內電池充電；
當市電中斷（事故停電）時，UPS 立即將電池的直流電能，通過逆變零切換
轉換的方法向負載繼續供應220V 交流電，使負載維持正常工作并保護負
載軟、硬件不受損壞。UPS 設備通常對電壓過高或電壓過低都能提供保護。
小知識
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