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原文传递一种测定土壤入渗过程声纹特征装置及其方法

专利名称：	一种测定土壤入渗过程声纹特征装置及其方法
摘要：	本发明公开了一种测定土壤入渗过程声纹特征装置及其方法，包括固定于测量台上的音罩组件；音罩组件底部设有环刀实验样品；音罩组件上方设有滴灌装置；滴灌装置包括水源部分和输液管，输液管的一端与水源部分连通，其另一端延伸至音罩组件内并位于环刀实验样品上方；音罩组件内还设有声音采集装置，声音采集装置依次与外部的便携式数据采集器和电脑连接。本发明装置可进行土壤入渗过程的模拟，并采用非接触式测量方法可有效得到土壤入渗过程中的声纹特征；可为后期土壤参数与声纹特征之间联系的研究给出一定的指导意见。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国水利水电科学研究院
发明人：	龚家国;张茜茜;冶运涛;刘佳嘉;夏慧琪;马亮军;王英
专利状态：	有效
申请日期：	2022-09-20T00:00:00+0800
发布日期：	2023-01-03T00:00:00+0800
申请号：	CN202211144979.0
公开号：	CN115561137A
代理机构：	北京正华智诚专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘方正
分类号：	G01N15/08;G10L25/18;G10L25/51;G10L25/48;G;G01;G10;G01N;G10L;G01N15;G10L25;G01N15/08;G10L25/18;G10L25/51;G10L25/48
申请人地址：	100038 北京市海淀区车公庄西路20号
主权项：	1.一种测定土壤入渗过程声纹特征装置，其特征在于：包括固定于测量台上的音罩组件；所述音罩组件底部设有环刀实验样品；所述音罩组件上方设有滴灌装置；所述滴灌装置包括水源部分和输液管，所述输液管的一端与水源部分连通，其另一端延伸至音罩组件内并位于环刀实验样品上方；所述音罩组件内还设有声音采集装置，声音采集装置依次与外部的便携式数据采集器和电脑连接。 2.根据权利要求1所述的测定土壤入渗过程声纹特征装置，其特征在于：所述音罩组件包括方形盒子和内部中空的筒体；所述筒体固定于方形盒子内。 3.根据权利要求2所述的测定土壤入渗过程声纹特征装置，其特征在于：所述筒体内开设有土样槽；所述环刀实验样品固定于土样槽中。 4.根据权利要求1所述的测定土壤入渗过程声纹特征装置，其特征在于：所述输液管的直径为6mm，其出液口距离环刀实验样品上方3-5个水滴直径。 5.一种采用权利要求1～4任一所述的测定土壤入渗过程声纹特征装置的测定方法，其特征在于，包括： S1、将环刀实验样品固定于土样槽内； S2、开启滴灌装置，水滴从输液管出液口滴入环刀实验样品中的土壤内； S3、声音采集装置实时采集水滴入渗过程的声音信息，并将该声音信息依次传送至便携式数据采集器和电脑中； S4、电脑对接收的声音信息进行滤波处理，得到所述声音信息中声压级与声功率级之间的函数表达式。 6.根据权利要求5所述的测定土壤入渗过程声纹特征装置的测定方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括： S4.1、采用1/3倍频程对所述声音信息进行滤波，得到频带中的最高频率fu和最低频率fl，并根据计算所得的最高频率fu和最低频率fl，计算得到1/3倍频程下的中心频率fi； S4.2、对中心频率fi进行A计权滤波分析，拟合得到1/3倍频程A计权修正值曲线，并根据该曲线得到1/3倍频程的中心频率和A计权修正值之间的函数表达式； S4.3、根据步骤S4.2中A计权滤波分析后得到的声压值，计算得到该声压值对应的声压级； S4.4、基于所述声压值对应的声压级和声功率级，得到该声压值对应的声压级与声功率级之间的函数表达式。 7.根据权利要求6所述的测定土壤入渗过程声纹特征装置的测定方法，其特征在于，所述步骤S4.1具体包括：采用1/3倍频程划分为27个频带，确定1/3倍频程的带宽b，并计算得到频带中的最高频率fu和最低频率fl： fu-fl＝b 其中，n为倍频程；计算1/3倍频程下的每个频带的中心频率fi：计算相邻频带下1/3倍频程和相邻频带下一倍频程的转换关系式： fi++＝mfi(i＝1,2,…,27) fj＝mfii-2(i＝1,2,…,9) 其中，fi+1为1/3倍频程下的相邻频带的中心频率，fj为倍频程下的中心频率，m为相邻频带间的固定系数值。 8.根据权利要求7所述的测定土壤入渗过程声纹特征装置的测定方法，其特征在于，所述步骤S4.2具体包括：对中心频率fi进行A计权滤波分析，拟合得到1/3倍频程A计权修正值曲线，计算得到该曲线的斜率k，并根据所述斜率k计算得到中心频率fi的A计权下修正值： A(f)＝klogfi-α 其中，A(f)为A计权下声压值的修正值。 9.根据权利要求8所述的测定土壤入渗过程声纹特征装置的测定方法，其特征在于，所述步骤S4.3具体包括：基于步骤S4.2中计算得到的A计权下声压值的修正值，计算该声压值对应的声压级： LpA＝20lg(A(f)/P0) 其中，LpA为A计权下的声压级；P0为基准声压。 10.根据权利要求9所述的测定土壤入渗过程声纹特征装置的测定方法，其特征在于，所述步骤S4.4具体包括：计算声压值对应的声功率级Lw：其中，w为声功率，w0为基准声功率；根据声功率级Lw和A计权下的声压级LpA，计算声压值对应的声压级与声功率级之间的函数表达式： LpA＝Lw+10lg S 其中，S为环刀实验样品中环刀的表面积；基于A计权下的声压级LpA，计算声压值对应的响度级： LN＝40+10log2(LpA/N) 其中，LN为响度级，N为基准响度。