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原文传递一种吸声材料吸声系数的测量方法

专利名称：	一种吸声材料吸声系数的测量方法
摘要：	本发明公开了一种吸声材料吸声系数的测量方法，将吸声材料平齐安装在刚性背板中，并在吸声材料上方设置一个点声源；在由点声源入射到刚性背板和吸声材料组成的反射面上产生的散射声场中设置测点，利用声压‑质点振速传感器测量获得测点处的声压和质点振速；根据测量得到的测点处声压和质点振速，计算测点处的声阻抗；基于边界元法构建声学模型，建立测点处的声阻抗与吸声材料的归一化表面法向声阻抗之间的关系；根据已知的测点处声阻抗以及声学模型，结合一种迭代算法计算获得吸声材料归一化表面法向声阻抗，以此获得吸声材料的反射系数及吸声系数。本发明方法实现了宽频范围内有限大吸声材料吸声系数的准确测量。
专利类型：	发明专利
申请人：	合肥工业大学
发明人：	毕传兴;罗忠伟;郑昌军;张永斌
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T02:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN202010002796.X
公开号：	CN111060596A
代理机构：	安徽省合肥新安专利代理有限责任公司
代理人：	何梅生
分类号：	G01N29/04;G01N29/09;G;G01;G01N;G01N29;G01N29/04;G01N29/09
申请人地址：	230009 安徽省合肥市包河区屯溪路193号
主权项：	1.一种吸声材料吸声系数的测量方法，其特征是按如下步骤进行：步骤1、在刚性背板的上表面，按照与吸声材料相同的尺寸和形状形成有矩形凹槽，长度为Lx、宽度为Ly、深度为d的吸声材料嵌装在所述矩形凹槽中，使得吸声材料上表面M和刚性背板上表面平齐，且所述吸声材料上表面M位于z＝0的平面中；步骤2、在所述吸声材料的上方设置一个点声源S，所述点声源S发出的声波经吸声材料和刚性背板组成的反射面作用后在z≥0的半空间内形成散射声场；步骤3、在所述吸声材料的上方设置一个测点R，利用声压-质点振速传感器测量获得测点R处频域声压P(R)和测点R处+z方向频域质点振速V(R)；步骤4、依据所述频域声压P(R)和频域质点振速V(R)，由式(1)计算获得测点R处声阻抗测量值Z(R)：步骤5、根据边界元法建立测点R处声阻抗与吸声材料的归一化表面法向声阻抗Z之间的关系；步骤6、根据测点R处声阻抗与吸声材料的归一化表面法向声阻抗Z之间的关系，以测点R处声阻抗测量值Z(R)为输入，采用迭代算法计算获得吸声材料的归一化表面法向声阻抗Z；步骤7、利用吸声材料的归一化表面法向声阻抗Z，由式(2)计算获得吸声材料的反射系数Re：利用所述吸声材料的反射系数Re，由式(3)计算获得吸声材料的吸声系数α： α＝1-\|Re\|2 (3)；完成关于吸声材料吸声系数α的测量。 2.根据权利要求1所述的吸声材料吸声系数的测量方法，其特征是：步骤5中所述测点R处声阻抗与吸声材料的归一化表面法向声阻抗Z之间的关系由式(4)所表征：式(4)中： i为虚数单位，ρ为空气密度，c为空气中声速，k为波数； n(R)＝(0,0,1)，其为测点R处测量的质点振速的单位方向矢量； G(R,S)表示测点R与点声源S之间的半空间格林函数；对于吸声材料上表面M进行网格划分，得到N个三角形边界单元； A、B、C和T均为与吸声材料上表面M所划分的网格相关的矩阵；其中：A为N×N维矩阵，B和C均为1×N维矩阵，T为N×1维矩阵；以Auv表示矩阵A的元素，以Bv表示矩阵B的元素；以Cv表示矩阵C的元素，以Tu表示矩阵T的元素，并有： Tu＝G(Qu,S)；其中： u、v为1到N之间的正整数，δuv为克罗内克δ函数，u≠v时δuv＝0，u＝v时δuv＝1； Qu为第u个三角形边界单元的中心点，Qv为第v个三角形边界单元的中心点； G(Qu,Qv)为Qu和Qv之间的半空间格林函数； G(R,Qv)为测点R和Qv之间的半空间格林函数； G(Qu,S)为Qu和点声源S之间的半空间格林函数。 3.根据权利要求1所述的吸声材料吸声系数的测量方法，其特征是：步骤6中所述采用迭代算法计算获得吸声材料的归一化表面法向声阻抗Z是按如下步骤进行：步骤a、以步骤4中计算获得的测点R处声阻抗测量值Z(R)为输入，采用基于无限大材料假设的镜像法计算获得吸声材料的归一化表面法向声阻抗作为初值Z(0)，并生成另一初值Z(1)，Z(1)＝0.9Z(0)，令迭代值Z(a)＝Z(1)；步骤b、将迭代值Z(a)作为吸声材料的归一化表面法向声阻抗Z，并利用式(4)计算获得测点R处声阻抗步骤c、计算获得绝对差值△，若△<10-6则停止计算，跳转到步骤e；若△≥10-6，则按照割线法迭代公式计算获得更新的迭代值Z(a)；步骤d、利用更新的迭代值Z(a)，重复步骤b-c，直到△<10-6，或者达到设定的最大迭代次数100；步骤e、则吸声材料的归一化表面法向声阻抗Z为最新的迭代值Z(a)。 4.根据权利要求3所述的吸声材料吸声系数的测量方法，其特征是：所述初值Z(0)由式(5)计算获得：式(5)中的是由镜像法计算获得的吸声材料反射系数的估计值，由式(6)计算获得：式(6)中： r1为测点R与点声源S之间距离； r2为测点R关于z＝0平面的镜像点R′与点声源S之间距离。 5.根据权利要求3所述的吸声材料吸声系数的测量方法，其特征是：所述割线法迭代公式如式(7) 式(7)中： Z(a-1)为Z(a)的前一个迭代值，△(Z(a-1))是与迭代值Z(a-1)相对应的绝对差值△； Z(a-2)为Z(a-1)的前一个迭代值，△(Z(a-2))是与迭代值Z(a-2)相对应的绝对差值△。
所属类别：	发明专利