[发明专利]一种基于复倒谱的水声材料声反射系数自由场宽带测量方法

说明书

技术领域

本发明属于水声测量领域，尤其涉及一种基于复倒谱的水声材料声反射系数自由场宽带测量方法。

背景技术

目前测量水声材料声反射系数的方法有多种，从测量样本几何尺寸可分为声管法和自由场法。与声管法相比较，自由场法的测量结果可以更好地反映水声材料或构件在实际应用中的声学性能，并且可以得到斜入射情况的声反射系数。但由于待测样本尺寸有限，自由场方法均会受到待测样本边缘衍射效应的影响。针对这一问题，人们提出了多种改进的测量方法，如李水在2005年第25卷第3期声学学报上发表的“水声材料性能的自由场宽带压缩脉冲叠加法测量”中提出的自由场宽带压缩脉冲叠加法。该方法首先将水听器偏心放置，再利用高指向性的发射换能器阵发射信号，减小样本边缘衍射效应，最后利用最小平方反滤波技术对测量系统进行处理，使发射换能器辐射的声脉冲信号得到一定程度的压缩，来测量样本的声反射系数。该方法可以减小边缘衍射效应的影响，但其需要分别对无待测样本的直达声信号与有待测样本的信号分别多次测量，操作繁琐。国内外专家Bolton.J.S、朱从云等人将实倒谱信号处理技术应用于空气声学材料的声反射系数宽带测量，其中国外专家Bolton.J.S与E.Gold在1984年第93卷第2期Journal of Sound and Vibration.上发表的“The Application of Cepstral Techniques to The Measurement of Transfer Function and Acoustic Reflection Coefficients”中较早地提出利用实倒谱技术测量声学材料声反射系数的现场测量方法。该方法使用线性调频信号作为发射信号，将实倒谱算法作为处理数据手段，在倒谱域上利用递归滤波器提取待测样本表面的单位冲激响应，并对其补零，进而计算待测样本表面的声反射系数。但是该方法测量声反射系数相位存在一定困难，并且要求测量系统具有很高的采样频率。国内专家黄其柏、朱从云等人在2004年第32卷第4期华中科技大学学报(自然科学版)上发表的“基于倒频谱分析的吸声系数测量的一种新方法”中提出了利用倒频谱技术测量声学材料吸声系数的方法，该方法将待测样本敷贴在刚性壁上，利用宽带噪声信号作为发射信号，首先测量扬声器发出的声波经待测样本反射后麦克风处的声压，将其变换成实倒谱，再与取消待测样本后麦克风测得的声压变换成的实倒谱对比，得到待测样本的声反射系数，从而得到吸声材料样本的吸声系数。但是该方法需要两次测量，操作较繁琐，其发扬声器与麦克风均置于待测样本的正前方，测量的是法向的吸声系数，并且该方法对待测样本的声反射系数相位测量并未涉及。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作简单的，基于复倒谱的水声材料声反射系数自由场宽带测量方法。

一种基于复倒谱的水声材料声反射系数自由场宽带测量方法，包括以下步骤，

步骤一：生成宽带压缩脉冲信号作为发射信号；

步骤二：声压水听器接收信号，并对接收信号进行截取，剔除待测水声材料边缘衍射波，获得直达波信号与反射波信号的混合信号P(t)；

步骤三：获得直达波信号的重构信号

步骤四：获得待测水声材料的声反射系数：

本发明一种基于复倒谱的水声材料声反射系数自由场宽带测量方法，还可以包括：

1、生成宽带压缩脉冲信号的方法为：

(1)根据声波入射角与测量系统参数计算衍射波信号与反射波信号的时延，确定发射信号的脉冲宽度；

(2)根据测量频带与发射信号的脉冲宽度确定线性调频信号：

其中，A为幅值，f₀为中心频率，Δf为调制频偏，τ为调频时间；

对线性调频信号进行脉冲压缩处理，得到压缩后的输出信号：

其中，B为信号频带宽度，D＝Bτ为信号的脉冲压缩比；

(3)对压缩后的线性调频信号进行截断，取出能量集中部分作为发射信号。

2、获得直达波信号的重构信号的方法为：

(1)计算直达波信号与反射波信号的混合信号P(t)的复倒谱；

(2)在倒谱域上将反射波信号的能量滤除，获取直达波信号复倒谱

(3)获得直达波信号的重构信号

有益效果：