详情

原文传递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

专利名称：	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
摘要：	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。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西北工业大学
发明人：	侯宏;卫政宇;张萌飞
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910920369.7
公开号：	CN110501427A
代理机构：	西北工业大学专利中心
代理人：	陈星
分类号：	G01N29/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	710072 陕西省西安市友谊西路127号
主权项：	1.一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；所述便携式空气声管由一段大直径圆柱管和一端小直径圆柱管组成；所述扬声器安装在大直径圆柱管内部；所述大直径圆柱管与小直径圆柱管嵌套配合，小直径圆柱管内端朝向所述扬声器；所述小直径圆柱管内径小于30mm，且小直径圆柱管管壁厚度大于3mm；在小直径圆柱管侧壁上开有两个垂直于小圆柱管中心轴线的用于安装传声器的通孔，通孔直径等于传声器直径，通孔内放置环形硅胶片用以实现传声器的固定以及传声器和小直径圆柱管之间缝隙的密封；对于小直径圆柱管侧壁上靠近扬声器的通孔，其中心距扬声器表面的轴向距离不小于90mm，且距离小直径圆柱管外端的轴向距离不小于170mm，不大于250mm；在小直径圆柱管外端套有环形硅胶片，且该环形硅胶片外端表面与小直径圆柱管外端表面齐平；信号发生器通过功率放大器为扬声器提供激励信号；由传声器分别在小直径圆柱管壁面两个通孔位置处对管内声压信号进行测量并传递给数据采集装置。 2.根据权利要求1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：所述扬声器同轴安装在大直径圆柱管内部，大直径圆柱管的内径与扬声器直径相同。 3.根据权利要求1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：小直径圆柱管侧壁通孔内的环形硅胶片厚度不小于1mm，且环形硅胶片直径等于传声器直径；小直径圆柱管外端套的环形硅胶片厚度不小于2mm，且该环形硅胶片内径等于小直径圆柱管的外径。 4.根据权利要求1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：所述大直径圆柱管外端安装有把手，小直径圆柱管外壁上套有把手。 5.利用权利要求1所述装置实现基于短声管脉冲法测量材料吸声系数的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：在小直径圆柱管侧壁上靠近扬声器的通孔中安装传声器，在另一通孔内安装与传声器直径相同的塑料圆柱；保持大直径圆柱管与小直径圆管嵌套状态，将小直径圆管外端开口垂直抵在待测样品表面上；步骤2：信号发生器发送宽带脉冲信号至扬声器，此宽带脉冲信号的傅里叶变换为H1(ω)，利用靠近扬声器处的传声器对管内声压信号进行测量，得到测量信号的傅里叶变换为H2(ω)；继而得到整个测量系统的脉冲响应函数为：H(ω)＝H2(ω)/H1(ω)；步骤3：将传声器移至小直径圆柱管侧壁上远离扬声器表面的通孔处，在另一通孔内安装与传声器直径相同的塑料圆柱；信号发生器发射时域信号S(t)至扬声器，利用远离扬声器处的传声器对管内声压信号进行测量，得到测量信号的傅里叶变换为Hy(ω)；其中时域信号S(t)由H0(ω)进行反傅里叶变换得到，而H0(ω)＝H1(ω)/H(ω)；步骤4：将Hy(ω)代入公式 H′y(ω)＝[Hy(ω)-H0(ω)e-jks]·(1+e-jk2s) 得到H’y(ω)，其中s表示小直径圆柱管侧壁上两个通孔中心的间距，k表示复波数，由公式k＝2πf/c得到，f表示频率，c表示空气中的波速；步骤5：将H’y(ω)进行反傅里叶变换，并在得到的时域信号中截取一次反射波信号，对提取出的一次反射波信号进行傅里叶变换，记为Hf(ω)，带入下式计算得到垂直入射吸声系数α(ω)： 6.根据权利要求5所述实现基于短声管脉冲法测量材料吸声系数的方法，其特征在于：步骤4中Hy(ω)代入公式进行迭代计算，直至H’yn(ω)进行反傅里叶变换得到的时域信号中能够直接分离出一次反射波信号，其中n＝1,2,3,…代表迭代次数。
所属类别：	发明专利