[发明专利]一种基于短声管脉冲法测量材料吸声系数的便携装置和测量方法

说明书

本发明提出一种基于短声管和叠加脉冲提取的测量材料吸声系数的便携装置和测量方法，根据平面波在声管中的传播特性，通过适当的移位相加等操作，将短声管中叠加的直达波和入射波提取出来，从而计算得到材料垂直入射吸声系数，物理意义明确且操作简便。此方法所用管长较短，在避免了传递函数法频率限制问题和脉冲分离法的声衰减问题的同时，提高了实验操作的便捷性，为便携式脉冲法提供了条件。

技术领域

本发明涉及材料垂直入射吸声系数测量领域，具体为一种基于短声管和叠加脉冲提取的测量材料吸声系数的便携装置和测量方法。

背景技术

在材料声学参数测量领域，目前材料垂直入射吸声系数常用的测量技术主要有驻波比法、传递函数法以及时域脉冲分离法。

其中，驻波比法利用阻抗管中平面波形成的驻波波幅极大值和极小值的比值以及极小值所出现的位置，确定样本的反射系数、表面声阻抗率或声导纳率以及垂直入射吸声系数。该方法的优点是测量精度高。但它要求以纯音为测量信号，而一般工程应用中，声学材料宽频范围内的吸声系数都是需要得到的，故宽频测试时，此方法的测量步骤较为费时。

传递函数法采用具有平稳性和各态遍历性的宽带随机信号作为激励，通过测量驻波管壁上双传声器之间的传递函数，计算材料表面的复反射系数及吸声系数等参数。两传声器之间的匹配问题是传递函数法遇到的主要问题，可以利用两个传声器交换测量传递函数进而消除两传声器之间的不匹配，还可用单传声器法顺序测量，则不会存在相位和幅值失配的问题。

虽然校准传递函数可消除两传声器的不匹配问题，但此方法仍有所限制：双传声器之间的间距会影响测试频率的上下限，对于不同频率范围内的参数，需要用到不同的传声器间距组合。

对于时域脉冲分离法，申请人在先曾申请过申请号为201310013381.2的发明专利，一种采用脉冲法测量声学材料吸声系数的装置和测量方法，其主要通过逆滤波技术生成理想的宽带短脉冲，并在合适长度的声管中选取合适的传声器位置，从而可在所采集到的声压时域信号中直接分离出入射波和材料表面的反射波，继而计算得到复反射系数和吸声系数。这种方法仅利用一个传声器，不存在传递函数的校准问题，同时由于直接得到入射波和反射波，传声器间距并不影响测试频率范围。但此方法为了直接在时域分离入射波和反射波，其所用声管长度较长，为1360mm以上，由于声管内部存在损耗，管长越长，损耗越大，继而对测试所得的声压引入误差，从而影响最终吸声系数的测试结果；且较长的声管在实际操作中也存在一定的局限性，如一些需要现场测试的场合，过长的声管并不方便携带。

发明内容

由于现有测量技术中，驻波比法宽频测试效率低，传递函数法传声器间距限制了其测试频率上下限，而时域脉冲分离法虽然测试效率高，且传声器间距并不影响测试频率范围，但其所用声管长度往往较长，从而对实验产生诸多不便，而缩短声管长度的情况下，由于一次反射波和入射波叠加，脉冲法便不再适用。为解决现有技术存在的问题。本发明提出了基于短声管和叠加脉冲提取的的吸声系数连续宽频范围内的测量方法，根据平面波在声管中的传播特性，通过适当的移位相加等操作，将短声管中叠加的直达波和入射波提取出来，从而计算得到材料垂直入射吸声系数，物理意义明确且操作简便。此方法所用管长较短，在避免了传递函数法频率限制问题和脉冲分离法的声衰减问题的同时，提高了实验操作的便捷性，为便携式脉冲法提供了条件。

本发明的技术方案为：

所述一种基于短声管脉冲法测量材料吸声系数的便携装置，其特征在于：包括扬声器、传声器、便携式空气声管、功率放大器、信号发生装置、数据采集装置；