利用脈沖聲源和pu探頭測量吸聲系數的設備及方法
【專利摘要】利用脈沖聲源與聲壓-質點速度（PU）探頭測量吸聲系數的設備，其特征在于：聲壓-質點速度探頭和脈沖聲源安裝在可以調節長度的支架上，可伸縮式支架開有導槽，伸縮桿插在可伸縮式支架的導槽內，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-質點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節長度的支架上的聲壓-質點速度探頭和脈沖聲源來測定材料的吸聲系數，擴展了吸聲系數的測量頻率范圍，可測量63Hz~20kHz頻率范圍內的吸聲系數，可手持操作，方便測量與調節，其對部件形狀和厚度無嚴格要求，可以在各種環境下進行，可滿足大多數情況下的材料吸聲系數測量。
【專利說明】利用脈沖聲源和PU探頭測量吸聲系數的設備及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用脈沖聲源與聲壓-質點速度(PU)探頭測量吸聲系數的設備及方法，屬于材料的吸聲系數測量領域。
【背景技術】
[0002]利用聲壓-質點速度探頭直接測量出材料附近的聲壓和質點振動速度，進而得到聲阻抗率，在材料表面反射平面波的假設下，利用鏡像源模型，可以計算出材料的聲反射系數，最終得到吸聲系數。相比混響室法和阻抗管法，利用聲壓-質點速度探頭測量材料的吸聲系數的方法對所測材料的形狀、面積無特殊要求，可以測量不同入射方向的吸聲系數，適用于消聲室、普通房間，甚至如車內這樣的較小封閉聲學環境，具有可現場測量的優勢。
[0003]目前已有的使用聲壓-質點速度探頭測量材料吸聲系數設備，使用普通揚聲器作為聲源，聲源發出白噪聲作為激勵源。聲源與探頭的距離在30 cm之內，對于低頻聲源，聲源更接近于球面波，如果聲源為點聲源，可以通過/^'項修正至平面波，普通揚聲器的直徑為12.5 cm，無法看作為點聲源。此外，由于揚聲器有效頻響范圍有限，無法保證低頻時探頭接收到的信號足夠大于背景噪聲。因此，目前的聲壓-質點速度探頭測量材料吸聲系數設備公布的有效測量頻率在300 Hz到10 kHz，實際上在500 Hz以下測量得到的吸聲系數誤差均較大。然而，按照ISO 3382標準，吸聲測試報告中吸聲系數的頻率范圍至少是100 Hz飛kHz。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種利用脈沖聲源與聲壓-質點速度(PU)探頭測量吸聲系數的設備及方法，其使用安裝在可以調節長度的支架上的聲壓-質點速度探頭和脈沖聲源來測定材料的吸聲系數，利用脈沖聲源產生的寬頻脈沖信號，以及可調節的聲源距離，擴展了吸聲系數的測量頻率范圍，可測量63 Hz^20 kHz頻率范圍內的吸聲系數，可手持操作，方便測量與調節，其對部件形狀和厚度無嚴格要求，可以在各種環境下進行，可滿足大多數情況下的材料吸聲系數測量。
[0005]本發明的技術方案是這樣實現的:利用脈沖聲源與聲壓-質點速度(PU)探頭測量吸聲系數的設備，由可伸縮式支架、聲壓-質點速度探頭、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-質點速度探頭和脈沖聲源安裝在可以調節長度的支架上，可伸縮式支架開有導槽，伸縮桿插在可伸縮式支架的導槽內，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-質點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-質點速度(PU)探頭測量吸聲系數的方法，其特征在于具體的測量步驟如下:1)將聲壓-質點速度探頭裝入探頭安裝槽內，將脈沖聲源安裝在聲源插槽內并緊固；2)連接好聲源的電源，聲壓-質點速度探頭數據線及數據采集設備；
3)放松鎖緊旋鈕，根據測量需要調節可伸縮式支架的長度，然后旋緊鎖緊旋鈕。握緊手柄7，或通過其它穩定的支架類設備(如三腳架)固定。使聲壓-質點速度探頭與被測材料保持適當的距離；
4)控制聲源開關，即可測量；鏡像源模型是基于平面波反射的假設，即需要滿足點聲源到材料的距離大于波長，將待測材料放置在硬地面上，聲壓-質點速度探頭放置在材料的上側，距離待測材料的距離為rf，距離地面的高度為fc，材料的厚度為fc-d，點聲源5距離聲壓-質點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-質點速度探頭接收到的總聲壓包括直達聲和材料的反射聲，當聲源距離樣品的距離大于聲源的波長時，接收點的總聲壓為:
【權利要求】
1.利用脈沖聲源與聲壓-質點速度(PU)探頭測量吸聲系數的設備，由可伸縮式支架、聲壓-質點速度探頭、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-質點速度探頭和脈沖聲源安裝在可以調節長度的支架上，可伸縮式支架開有導槽，伸縮桿插在可伸縮式支架的導槽內，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-質點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-質點速度(PU)探頭測量吸聲系數的方法，其特征在于具體的測量步驟如下:1)將聲壓-質點速度探頭裝入探頭安裝槽內，將脈沖聲源安裝在聲源插槽內并緊固； 2)連接好聲源的電源，聲壓-質點速度探頭數據線及數據采集設備； 3)放松鎖緊旋鈕，根據測量需要調節可伸縮式支架的長度，然后旋緊鎖緊旋鈕； 握緊手柄，或通過其它穩定的支架類設備(如三腳架)固定； 使聲壓-質點速度探頭與被測材料保持適當的距離； 4)控制聲源開關，即可測量；鏡像源模型是基于平面波反射的假設，即需要滿足點聲源到材料的距離大于波長，將待測材料放置在硬地面上，聲壓-質點速度探頭放置在材料的上側，距離待測材料的距離為--，距離地面的高度為fc，材料的厚度為fc-*1，點聲源5距離聲壓-質點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-質點速度探頭接收到的總聲壓包括直達聲和材料的反射聲，當聲源距離樣品的距離大于聲源的波長時，接收點的總聲壓為:
式中，1?為聲源的振幅，為角頻率，it=?/e為波數e為聲波的傳播速度，
為材料的反射系數，rj，巧分別為點聲源和鏡像點聲源距離聲壓-質點速度探頭的直線距離；接收點的質點振動速度**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，?為時間； 由和K則可以得到聲阻抗率:
進一步得到聲壓反射系數:
當聲壓-質點速度探頭位置非常接近材料表面時,有沒； 方程4可寫為:
由于該鏡像源模型基于平面波這個假設，即要求Ir運夠大，方程5可以進一步簡化為:
將聲阻抗率寫成聲阻和聲抗率的關系，,_g為聲阻庫:Jf為聲抗率，則反射系數絕對值的平方可寫成:
從而得到材料的吸聲系數為:
【文檔編號】G01N29/04GK104165929SQ201410372179
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】李凌志, 張智, 劉英杰 申請人:中國第一汽車股份有限公司
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