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利用脈沖聲源和pu探頭測(cè)量吸聲系數(shù)的設(shè)備及方法
【專利摘要】利用脈沖聲源與聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度（PU）探頭測(cè)量吸聲系數(shù)的設(shè)備，其特征在于：聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭和脈沖聲源安裝在可以調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的支架上，可伸縮式支架開有導(dǎo)槽，伸縮桿插在可伸縮式支架的導(dǎo)槽內(nèi)，手柄固定連接在可伸縮式支架的背面，伸縮桿從可伸縮式支架左端伸出，可伸縮式支架左端有鎖緊旋鈕對(duì)伸縮桿限位，可伸縮式支架右端端頭為聲源插槽，伸縮桿端頭有探頭安裝槽，聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭與探頭安裝槽固定連接，脈沖聲源與聲源插槽固定連接。其使用安裝在可以調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的支架上的聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭和脈沖聲源來測(cè)定材料的吸聲系數(shù)，擴(kuò)展了吸聲系數(shù)的測(cè)量頻率范圍，可測(cè)量63Hz~20kHz頻率范圍內(nèi)的吸聲系數(shù)，可手持操作，方便測(cè)量與調(diào)節(jié)，其對(duì)部件形狀和厚度無嚴(yán)格要求，可以在各種環(huán)境下進(jìn)行，可滿足大多數(shù)情況下的材料吸聲系數(shù)測(cè)量。
【專利說明】利用脈沖聲源和PU探頭測(cè)量吸聲系數(shù)的設(shè)備及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用脈沖聲源與聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度(PU)探頭測(cè)量吸聲系數(shù)的設(shè)備及方法，屬于材料的吸聲系數(shù)測(cè)量領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]利用聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭直接測(cè)量出材料附近的聲壓和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度，進(jìn)而得到聲阻抗率，在材料表面反射平面波的假設(shè)下，利用鏡像源模型，可以計(jì)算出材料的聲反射系數(shù)，最終得到吸聲系數(shù)。相比混響室法和阻抗管法，利用聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭測(cè)量材料的吸聲系數(shù)的方法對(duì)所測(cè)材料的形狀、面積無特殊要求，可以測(cè)量不同入射方向的吸聲系數(shù)，適用于消聲室、普通房間，甚至如車內(nèi)這樣的較小封閉聲學(xué)環(huán)境，具有可現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的優(yōu)勢(shì)。
[0003]目前已有的使用聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭測(cè)量材料吸聲系數(shù)設(shè)備，使用普通揚(yáng)聲器作為聲源，聲源發(fā)出白噪聲作為激勵(lì)源。聲源與探頭的距離在30 cm之內(nèi)，對(duì)于低頻聲源，聲源更接近于球面波，如果聲源為點(diǎn)聲源，可以通過/^'項(xiàng)修正至平面波，普通揚(yáng)聲器的直徑為12.5 cm，無法看作為點(diǎn)聲源。此外，由于揚(yáng)聲器有效頻響范圍有限，無法保證低頻時(shí)探頭接收到的信號(hào)足夠大于背景噪聲。因此，目前的聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭測(cè)量材料吸聲系數(shù)設(shè)備公布的有效測(cè)量頻率在300 Hz到10 kHz，實(shí)際上在500 Hz以下測(cè)量得到的吸聲系數(shù)誤差均較大。然而，按照ISO 3382標(biāo)準(zhǔn)，吸聲測(cè)試報(bào)告中吸聲系數(shù)的頻率范圍至少是100 Hz飛kHz。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種利用脈沖聲源與聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度(PU)探頭測(cè)量吸聲系數(shù)的設(shè)備及方法，其使用安裝在可以調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的支架上的聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭和脈沖聲源來測(cè)定材料的吸聲系數(shù)，利用脈沖聲源產(chǎn)生的寬頻脈沖信號(hào)，以及可調(diào)節(jié)的聲源距離，擴(kuò)展了吸聲系數(shù)的測(cè)量頻率范圍，可測(cè)量63 Hz^20 kHz頻率范圍內(nèi)的吸聲系數(shù)，可手持操作，方便測(cè)量與調(diào)節(jié)，其對(duì)部件形狀和厚度無嚴(yán)格要求，可以在各種環(huán)境下進(jìn)行，可滿足大多數(shù)情況下的材料吸聲系數(shù)測(cè)量。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:利用脈沖聲源與聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度(PU)探頭測(cè)量吸聲系數(shù)的設(shè)備，由可伸縮式支架、聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭、脈沖聲源、探頭安裝槽、聲源插槽、鎖緊旋鈕、手柄組成，其特征在于:聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭和脈沖聲源安裝在可以調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的支架上，可伸縮式支架開有導(dǎo)槽，伸縮桿插在可伸縮式支架的導(dǎo)槽內(nèi)，手柄固定連接在可伸縮式支架的背面，伸縮桿從可伸縮式支架左端伸出，可伸縮式支架左端有鎖緊旋鈕對(duì)伸縮桿限位，可伸縮式支架右端端頭為聲源插槽，伸縮桿端頭有探頭安裝槽，聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭與探頭安裝槽固定連接，脈沖聲源與聲源插槽固定連接。
[0006]利用脈沖聲源與聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度(PU)探頭測(cè)量吸聲系數(shù)的方法，其特征在于具體的測(cè)量步驟如下:1)將聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭裝入探頭安裝槽內(nèi)，將脈沖聲源安裝在聲源插槽內(nèi)并緊固；2)連接好聲源的電源，聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭數(shù)據(jù)線及數(shù)據(jù)采集設(shè)備；
3)放松鎖緊旋鈕，根據(jù)測(cè)量需要調(diào)節(jié)可伸縮式支架的長(zhǎng)度，然后旋緊鎖緊旋鈕。握緊手柄7，或通過其它穩(wěn)定的支架類設(shè)備(如三腳架)固定。使聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭與被測(cè)材料保持適當(dāng)?shù)木嚯x；
4)控制聲源開關(guān)，即可測(cè)量；鏡像源模型是基于平面波反射的假設(shè)，即需要滿足點(diǎn)聲源到材料的距離大于波長(zhǎng)，將待測(cè)材料放置在硬地面上，聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭放置在材料的上側(cè)，距離待測(cè)材料的距離為rf，距離地面的高度為fc，材料的厚度為fc-d，點(diǎn)聲源5距離聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭的水平距離為r，距離材料表面的垂直距離力JET
5)聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭接收到的總聲壓包括直達(dá)聲和材料的反射聲，當(dāng)聲源距離樣品的距離大于聲源的波長(zhǎng)時(shí)，接收點(diǎn)的總聲壓為:

【權(quán)利要求】
1.利用脈沖聲源與聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度(PU)探頭測(cè)量吸聲系數(shù)的設(shè)備，由可伸縮式支架、聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭、脈沖聲源、探頭安裝槽、聲源插槽、鎖緊旋鈕、手柄組成，其特征在于:聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭和脈沖聲源安裝在可以調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的支架上，可伸縮式支架開有導(dǎo)槽，伸縮桿插在可伸縮式支架的導(dǎo)槽內(nèi)，手柄固定連接在可伸縮式支架的背面，伸縮桿從可伸縮式支架左端伸出，可伸縮式支架左端有鎖緊旋鈕對(duì)伸縮桿限位，可伸縮式支架右端端頭為聲源插槽，伸縮桿端頭有探頭安裝槽，聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭與探頭安裝槽固定連接，脈沖聲源與聲源插槽固定連接。
2.利用脈沖聲源與聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度(PU)探頭測(cè)量吸聲系數(shù)的方法，其特征在于具體的測(cè)量步驟如下:1)將聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭裝入探頭安裝槽內(nèi)，將脈沖聲源安裝在聲源插槽內(nèi)并緊固； 2)連接好聲源的電源，聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭數(shù)據(jù)線及數(shù)據(jù)采集設(shè)備； 3)放松鎖緊旋鈕，根據(jù)測(cè)量需要調(diào)節(jié)可伸縮式支架的長(zhǎng)度，然后旋緊鎖緊旋鈕； 握緊手柄，或通過其它穩(wěn)定的支架類設(shè)備(如三腳架)固定； 使聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭與被測(cè)材料保持適當(dāng)?shù)木嚯x； 4)控制聲源開關(guān)，即可測(cè)量；鏡像源模型是基于平面波反射的假設(shè)，即需要滿足點(diǎn)聲源到材料的距離大于波長(zhǎng)，將待測(cè)材料放置在硬地面上，聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭放置在材料的上側(cè)，距離待測(cè)材料的距離為--，距離地面的高度為fc，材料的厚度為fc-*1，點(diǎn)聲源5距離聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭的水平距離為r距離材料表面的垂直距離為JT ； 5)聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭接收到的總聲壓包括直達(dá)聲和材料的反射聲，當(dāng)聲源距離樣品的距離大于聲源的波長(zhǎng)時(shí)，接收點(diǎn)的總聲壓為:
式中，1?為聲源的振幅，為角頻率，it=?/e為波數(shù)e為聲波的傳播速度，
為材料的反射系數(shù)，rj，巧分別為點(diǎn)聲源和鏡像點(diǎn)聲源距離聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭的直線距離；接收點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度**為:
式中分別為聲源&其鏡像聲源y和探頭的連線與地面法向的夾角力空氣密度，?為時(shí)間； 由和K則可以得到聲阻抗率:
進(jìn)一步得到聲壓反射系數(shù):
當(dāng)聲壓-質(zhì)點(diǎn)速度探頭位置非常接近材料表面時(shí),有沒； 方程4可寫為:
由于該鏡像源模型基于平面波這個(gè)假設(shè)，即要求Ir運(yùn)夠大，方程5可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化為:
將聲阻抗率寫成聲阻和聲抗率的關(guān)系，,_g為聲阻庫(kù):Jf為聲抗率，則反射系數(shù)絕對(duì)值的平方可寫成:
從而得到材料的吸聲系數(shù)為:
【文檔編號(hào)】G01N29/04GK104165929SQ201410372179
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】李凌志, 張智, 劉英杰 申請(qǐng)人:中國(guó)第一汽車股份有限公司