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通过联立方程 (4) 、 (8a) 战8b)

2019-11-27      点击:

  尝试 管法丈量声学材料吸声系数 一、尝试目标 控制用管法丈量吸声材料吸声系数、声率的道理及操做方式。 二、尝试要求 1.领会 BK 管的布局道理及功能; 2.控制 Pulse 3560C 丈量声学材料的吸声系数的法式。 三、尝试 1.BK4206 管套件 2.被测材料:海绵、铜丝、玻璃样品。 3.BK 声学丈量软件平台 9.0 4.Pulse 3560C 前端 5.功率放大器 BK2716C 6.通用计较机及 M6k 7.声级校准器 4321 四、尝试内容、步调 尝试内容:丈量样品的吸声系数。丈量系统如图所示。 尝试道理取方式: 管丈量材料吸声机能的道理是基 于传送函数法。其道理是将宽带稳态 随机信号分化成入射波 pi 和反射波 pr, pi 和 pr 大小由安拆正在管上的两 个传声器测得的声压决定,如图 6.2 所示。此中 s 为双传声器的间距, l 为传声器 2 至基准面 (丈量概况)的 距离。入射波声压和反射波声压别离 可写为: (1.1) (1.2) 式中, 是基准面上 的幅值, 是基准面上 的幅值。 两个传声器处的声压别离为: (1.3) (1.4) 入射波的传送函数 Hi 为: 1.5) 此中 s 为两个传声器之间的距离, 反射波的传送函数 Hr 为: (1.6) 总声场的的传送函数 可由 、 获得,并有 00 (1.7) 利用 Hi 、 Hr 改写上式 1.8) 反射系数 r 可通过测得的传送函数、距离 s 、 l 和波数 确定。因而,吸声系数和率别离为: 1.9) (1.10) 尝试步调: 1. 按图 6.1 毗连并将管接入系统, 将双传声器 BK4187 取响应的公用丈量电缆连 接后,插入管响应的传声器处。安拆时,先抓紧丈量管上传感器插孔的 锁紧螺母,然后将传声器悄悄插入孔内到指定,并锁紧螺母。传声器 A 插 入 2,传声器 B 插入 3,不消的插孔用哑元封堵;同时将传声器 A 接入 前端 3 通道,B 接入前端 4 通道;前端输出通道 1 取 BK2716C 通道 1 输入端相 连,对应得输出接入管的声源激励端;查抄无误后,打开计较机、功放及前 端电源,留意功率放大器增益放至最小一档。 2. 正在 PULSE 软件平台的使用法式中,选择材料试验法式,点击大管并打开程 序,进 行相关设置: (1) 正在 Measurent 栏输入合适的频次范畴,正在 Front End 栏中点击 Connect Signal 对输入通 道进行准确设置装备摆设 ; (2) 对利用 Random 信号激励声场的 FFT 阐发,取较细的频谱分辩率, 如许能够增 大 FFT 阐发的数据块长度; (3) 选择 100 次以上的线性平均以提高信噪比。 3.通道校准(每次必需施行,只正在利用统一 PULSE 项目,统一序列号传声器,同 一管子时可 以跳过) 。www.5911.com, 取出 4187 麦克风对,利用 4231 校准器,进行常规的幅值增益校准。 4.信噪比丈量 别离选择布景噪声丈量和信号丈量(按照先布景后信号的挨次进行),系 统将自 动计较信噪比,若是正在丈量完成后没有呈现,即可继续下一步 ; 正在丈量时,选择 Autorange 从动定量程以避免发生过载 。 5.传送函数批改 别离选择交换麦克风丈量和一般麦克风丈量(按先交换、 后常规 的挨次 进行),系统将从动完成批改(两次丈量的传送函数做几何平均)。 若是正在丈量完成后没有呈现即可继续下一步(正在阐发频次范畴高达 6.4kHz 时, 一 般幅值误差均能满脚容限差, 可是可能呈现相位误差超出容限值,这时能够前往 第一步 的设置栏,调大相位误差容限) 。 正在丈量时,一般选择 Autorange 从动定量程 。 6.样品丈量 正在 Add New Measurnent 中添加丈量次数和样品名称然后点击 Add 插手添加 消息,之 后即可 Meausrment Control 栏当选中某个按 Start 进行丈量 。 7.后处置 正在 Average 栏能够按的类型,输入平均后但愿呈现的名称,选择某几回 丈量成果, 点击 Average 进行平均 ; 正在 Combine 栏能够组合大管和小管的丈量数据后点击 Combien 进行组合 。 ( 留意:Tube low 暗示是丈量低频范畴――大管,Tube high 暗示是丈量高频范 围―― 小管,不克不及够挨次) 。 正在 Extract 栏能够按的类型,从 FFT 频响法丈量成果中合成 1/n 倍频程体例 的成果 最初正在 Result 栏,正在但愿显示的函数名称前打钩,显示图形 。 (留意:若是没无数据正在图形上显示,能够正在图形地方单击左键,选择属性,正在 Function 页,选择 Result 函数组,正在组中单击要显示的函数 -c 暗示数据颠末大 小管的 组合 -e 暗示数据是从 FFT 线/n 倍频程体例 ) 8.演讲存储 留意正在 Excel 表格的左下角的多表格选项中存有各个函数成果。 五、尝试成果 吸声系数曲线 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0.0 频次 玻璃样品的吸声系数曲线跟着频次的添加而不竭上升,最终正在 2500Hz 摆布趋势 平缓, 而海绵和铜丝样品的吸声系数曲线变化纪律分歧,都是跟着频次添加不竭 上升, 正在一个峰值之后起头下降, 分歧的是海绵样品吸声峰值频次小于铜丝样品。 六、尝试留意事项 1.安拆样品时,不要和后板之间留有间隙,不然曲线.交叉校准时, 完全抓紧固紧螺栓, 悄悄拿出传声器, 然后再悄悄放到位后固紧。 七、会商、思虑题 这种方式丈量的吸声系数和混响室法丈量的吸声系数有什么区别?各有什么优 错误谬误? 1、混响室法: 长处:混响室法测得的是无规人射吸声系数,它能用于测试横向和 法向有较着分歧布局的材料的吸声系数。 错误谬误:要求较大面积的测试样品。 2、管法 长处:a、管测法对材料的法向人射吸声系数和法向声率做切确的 丈量。 b、测试样品面积只需取管的横切面面积相等即可。 错误谬误:无法丈量材料的无规入射吸声系数。 3、两种方式的区别: (1) 、混响室法丈量无规入射吸声系数;管法丈量法向入射吸声 系数。 (2) 、混响室法便于丈量面积较大的材料;管法便于丈量面积较 小且较为规整的材料样品。 尝试 一、尝试目标 管法丈量声学材料隔声量 控制用管法丈量吸声材料隔声量的道理及操做方式。 二、尝试要求 1.领会 BK 管 Type 4206 的布局道理及功能; 2.控制 Pulse 3560C 丈量声学材料的吸声系数的法式。 三、尝试 1.BK4206 管套件 2.被测材料:海绵、玻璃、钢丝。 3.BK 声学丈量软件平台 9.0 4.Pulse 3560C 前端 5.功率放大器 BK2716C 6.通用计较机及 M6k 7.声级校准器 4321 四、隔声测试道理及步调 声场再现 正在这个方式中, 假定驻波管的上逛和下逛段的声场能够由正、负两个标的目的的 平面波的叠加来很好地近似。正在频域中,声场的上逛声压能够用下式暗示: ? jkx P ? Be jkx up ? Ae (1a) 下逛声压能够用式(1b)暗示: ?j k x Pd o w ? ? D ej k x n Ce (1b) 式中:k 暗示四周声波的波数; Pup 和 Pdown 暗示合成声压;系数 A—D 暗示图 1 遍地的声压振幅。 需要留意的是 e? j?t 符号商定曾经被采纳并使用于整个过程 中。 图 3 驻波管示企图 四个测试 x1 — x4 处的复合声压可由以下各式暗示: ? jkx1 P ? Be jkx1 1 ? Ae (2a) (2b) (2c) (2d) P2 ? Ae? jkx2 ? Be jkx2 ? jkx3 P ? De jkx3 3 ? Ce P4 ? Ce? jkx4 ? De jkx4 正在四点声压测试中,方程(2a)到(2d)发生的四个系数 A 到 D 可暗示为: A? jkx2 j ? Pe ? P2e jkx1 ? 1 2sin k ? x1 ? x2 ? (3a) B? ? jkx2 j ? P2e ? jkx1 ? Pe ? 1 2sin k ? x1 ? x2 ? (3b) C? j P3e jkx4 ? P4 e jkx3 2sin k ? x3 ? x4 ? ? ? ? (3c) D? j P4e ? jkx3 ? P3e ? jkx4 2sin k ? x3 ? x4 ? ? (3d) B. 传送矩阵公式 复系数 A 至 D 能够被用于计较被测样品两个概况处的声压和波速。后面这 些量能够通过一个 2x2 矩阵相互相关,如本节所示,这个传送矩阵中的各个元素 能够通过四个传声器处的声压丈量来确定。这一点是主要的,由于当传送矩阵中 的元素确按时, 样品的声学特征也完全明白了。 也就是说, 按照传送矩阵的学问, 样品的传送丧失能够通过管的肆意鸿沟前提来确定。 因而,能够用一个传送矩阵使从 x=0 延长到 x=d 的样品的两个概况的 声压和质点振速联系起来: ?T11T12 ? ? P ? ?P? ?V ? ? ?T T ? ?V ? ? ? x ?0 ? 21 22 ? ? ? x ?d (4) 正在方程(4)中,P 是概况声压,V 是概况声波质点振速。多孔材料层概况 的声压和质点振速能够通过正、 负标的目的的平面波的振幅分量很容易地表达。表达 式如下: P x?0 ? A ? B (5a) (5b) (5c) (5d) V x ?0 ? A? B ?0 c P x?d ? Ce? jkd ? De jkd V Ce? jkd ? De jkd ? ?0 c x ?d 式中 ?0 暗示流体密度,c 暗示声速。因而,当平面波分量确按时, 通过对四个处复合声压的丈量, 多孔材料层两个概况的声压和质点振速就可 以计较获得。 确定传送矩阵的元素是件风趣的事,这是由于,正如下文即将给出的,该矩 阵的各个元素能够间接取样品的特征相联系关系。可是,起首留意到式(4)的两个 方程中含有四个未知量 T11 、 T12 、 T21 和 T22 。因而,为了可以或许解中传送矩阵中的 元素还需要两个附加等式。 这些方程能够通过正在改变驻波管鸿沟前提后对四 个传声器处的第二次丈量生成。 这种方式就是所谓的双载荷方式的根本。 正在矩阵形式中,两个丈量的成果可被暗示为: ?P ?T11T12 ? ? P 1P 2? 1P 2? ?V V ? ? ?T T ? ?V V ? ? 1 2 ? x ?0 ? 21 22 ? ? 1 2 ? x ? d (6) 此中下标 1 和 2 上的压力和质点振速,暗示两个分歧的鸿沟前提。传送矩阵 的元素能够通过随后对上一表达式的反推来确定。 ?T11T12 ? ?T T ? ? ? 21 22 ? P 1 x ? d V2 ?P 1 x ? 0 V2 ?? ? ?V1 x ?0 V2 x?d x?d x?d 1 ? P2 V1 x ? d x?d V1 x ? d ? ? P2 (7) ? P2 ? V2 V ?P 1 x ?0 P 2 x ?0 1 x ?d x ?0 P ? x?d x ?0 1 x ?d ? ? P2 x ? d V1 x ?0 ? P 1 x ? d V2 x ? 0 ? ? 正在某些环境下, 能够操纵样品类似性的劣势来取代第二组丈量发生两个附加 方程。Pierce 指出,类似性要求传送矩阵中的元素均为 1。Ingard 发觉前者的约 束前提是无源线性四端收集的一般性质。Allard 还表白,这种前提是满脚一个平 面、肆意分层声学系统的透射系数正在两个标的目的上不异的需要前提。进一步地, Pierce 指出对于对称系统,T11 ? T22 。能够容易地证明,正在后一种环境下,统一个 平面、分层系统的两个概况的平面波反射系数不异。因而,给定对等和对称性, 它遵照: T11 ? T22 T11T22 ? T12T21 ? 1 (8a) (8b) 为了求解出传送矩阵的元素, 上式两个束缚前提以及管的一个鸿沟前提的单 次丈量的完整的四个方程是必需的。 具体来说, 通过联立方程 (4) 、 (8a) 和 (8b) , 满脚以上前提的样品的传送矩阵中的元素, 能够按照一个鸿沟前提下多孔材料层 的两个概况处的声压和质点振速的方式确定,即: ?T11T12 ? ?T T ? ? ? 21 22 ? P x ?0 V 1 ? P x?d V ? x ?0 x?d 2 2 ?P V ? P x ?0 V x ?0 ... P x ?0 ? P x ?d ? x?d x ?d ? ?? 2 2 ?V ? ? x ?0 ? V x ? d ... P x ?d V x ?d ? P x ?0 V x ?0 ? (9) 以上的过程就是这里所提到的单个载荷方式。 一旦操纵单个或双载荷方式获得传送矩阵中的元素, 样品所有的其他声学特 性,例如它的反射和透射系数等,都能够按照下文所示方式计较获得。 C. 反射以及传送系数计较 举个例子,有一个厚度为 d 的样品,背后是完全消声的结尾,从而能够假设 后半部门担段 D 为 0。当假定入射平面波为单元幅度时,多孔材料两个概况的声 压和振速将变为: P x?0 ? 1? Ra (10a) V x ?0 ? 1 ? Ra ?0c (10b) (10c) (10d) P x?d ? Ta e ? jkd Ta e? jkd V x?d ? ?0 c 此中 Ra ? B / A , Ta ? C / A 为存正在消声结尾前提下,垂曲入射时样品平面波 放射和传送系数。将公式(10a) , (10b) , (10c) , (10d)带入公式(4)时,消 声结尾前提下垂曲入射声波传送系数以及反射系数的表达形式将变为: Ta ? 2e jkd T T11 ? 12 ? ?0cT21 ? T22 ?0 c T11 ? (11) T12 ? ?0 cT21 ? T22 ?0c Ra ? T T11 ? 12 ? ?0 cT21 ? T22 ?0c (12) 此外,材料概况也可由下式进行计较: T12 ?0 c Za ? T T21 ? 22 ?0 c T11 ? (13) 反之,当厚度为 d 的样品背后为刚性壁面,则 V x ?d ? 0 。对于后一种环境, 将公式(10a)和(10b)代入公式(4)时,能够获得刚性背衬前提下的垂曲入 射反射系数为: Rh ? T11 ? ?0cT21 T11 ? ?0cT21 (14) 雷同的表达式能够容易地推导出具有肆意的多孔层的环境。 样品的垂曲入射透射丧失可由下式暗示: TL ? 10log (15) 1、隔声测试过程 1 Ta 2 本次尝试采用 Brü el& Kj?r Pulse 采集系统, 利用了小型管, 因而测试频 段正在 500-6400Hz,安拆图如下: 图 4 B&K 管实物图 因为尝试前提所限,过程当选用了两个 B&K 小型传声器。具体尝试步调如 下: 1)操纵尺度海绵对系统的信噪比、两传声器之间相位进行校准; 2) 起首正在软结尾前提下, 不放入被测材料, 获得最左端处传声器自谱; 3)放入被测材料,同样正在软结尾前提下,挪动第二个传声器,别离置于另 外三个传声器,获得各取最左端传声器之间的传送函数; 4)将结尾海绵去掉,盖上后盖,即变为硬结尾前提,同样顺次挪动二号传 声器,获得其取最左端传声器之间传送函数; 5)将以上所得传送函数以及自谱,通过响应计较,便可获得材料垂曲入射 时的隔声量。 2、隔声测试成果 80 60 隔声量 40 20 0 海绵1 海绵2 -20 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 频次 3、测试成果阐发 正在隔声量曲线中呈现了三个很锋利的峰值以及负值, 按照经验海绵的隔声量 曲线该当不是这个样子的。因而我们判断该当是尝试中的一些步调呈现了问题。

  管法丈量材料吸声系数_物理_天然科学_专业材料。尝试 管法丈量声学材料吸声系数 一、尝试目标 控制用管法丈量吸声材料吸声系数、声率的道理及操做方式。 二、尝试要求 1.领会 BK 管的布局道理及功能; 2.控制 Pulse 3