阻抗管法測量聲學(xué)材料吸聲系數(shù)

1、聲學(xué)測量實驗報告題 目 阻抗管法測量聲學(xué)材料吸聲系數(shù)專業(yè)名稱 環(huán)境科學(xué) 學(xué)生姓名 劉 華 完成時間 2014.12.15 阻抗管法測量聲學(xué)材料吸聲系數(shù)一、實驗?zāi)康恼莆沼米杩构芊y量吸聲材料吸聲系數(shù)、聲阻抗率的原理及操作方法。二、實驗要求1了解BK阻抗管4206型的結(jié)構(gòu)原理及功能；2掌握Pulse 3560C測量聲學(xué)材料的吸聲系數(shù)的程序。三、實驗環(huán)境1BK4206阻抗管套件2被測材料：海綿樣品 直徑100 3BK聲學(xué)測量軟件平臺 9.04Pulse 3560C前端5功率放大器BK2716C6通用計算機及 M6k7聲級計校準器4321四、實驗內(nèi)容、步驟實驗內(nèi)容：測量海綿樣品(納米材料或自選聲學(xué)材料

2、)的吸聲系數(shù)。測量系統(tǒng)如圖1所示。圖1 阻抗管測量吸聲系數(shù)系統(tǒng)連接示意圖 圖2阻抗管測量原理示意圖實驗原理與方法：阻抗管測量材料吸聲性能的原理是基于傳遞函數(shù)法。其原理是將寬帶穩(wěn)態(tài)隨機信號分解成入射波pi和反射波pr，pi和pr大小由安裝在管上的兩個傳聲器測得的聲壓決定，如圖2所示。其中s為雙傳聲器的間距， l為傳聲器2至基準面（測量表面）的距離。入射波聲壓和反射波聲壓分別可寫為： 式中，PI是基準面上pi的幅值，PR是基準面上pr的幅值。兩個傳聲器位置處的聲壓分別為： 入射波的傳遞函數(shù)Hi為： (5) 其中s為兩個傳聲器之間的距離, 反射波的傳遞函數(shù)Hr為： (6)總聲場的的傳遞函數(shù)H12可由

3、p1、p2獲得，并有PR = rPI (7)使用Hi、Hr改寫上式 (8)反射系數(shù)r可通過測得的傳遞函數(shù)、距離s、l和波數(shù)k0確定。因此，吸聲系數(shù)和阻抗率分別為： (9) (10) 實驗步驟：1. 按圖8.1連接并將大管接入系統(tǒng)，將雙傳聲器BK4187與相應(yīng)的專用測量電纜連接后，插入阻抗管相應(yīng)的傳聲器位置處。安裝時，先松開測量管上傳感器插孔的鎖緊螺母，然后將傳聲器輕輕插入孔內(nèi)到指定位置，并鎖緊螺母。傳聲器A插入位置2，傳聲器B插入位置3，不用的插孔用啞元封堵；同時將傳聲器A接入前端3通道，B接入前端4通道；前端輸出通道1與BK2716C通道1輸入端相連，對應(yīng)得輸出接入阻抗管的聲源激勵端；檢查無

4、誤后，打開計算機、功放及前端電源，注意功率放大器增益放至最小一檔。2. 在PULSE軟件平臺的應(yīng)用程序中，選擇材料試驗程序，點擊大管并打開程序，進行相關(guān)設(shè)置：(1) 在Measurent欄輸入合適的頻率范圍，在Front End欄中點擊Connect Signal 對輸入通道進行正確配置 ；(2) 對使用 Random信號激勵聲場的FFT分析，建議取較細的頻譜分辨率，這樣可以增大FFT分析的數(shù)據(jù)塊長度； (3) 建議選擇100次以上的線性平均以提高信噪比。 3.通道校準(每次必須執(zhí)行，只在使用同一PULSE項目，同一序列號傳聲器，同一管子時可以跳過) 。取出4187麥克風(fēng)對，使用4231校準器

5、，進行常規(guī)的幅值增益校準。4.信噪比測量 分別選擇背景噪聲測量和信號測量(建議按照先背景后信號的順序進行)，系統(tǒng)將自動計算信噪比，如果在測量完成后沒有警告出現(xiàn)，即可繼續(xù)下一步 ；在測量時，建議選擇Autorange自動定量程以避免發(fā)生過載 。5.傳遞函數(shù)修正 分別選擇互換麥克風(fēng)位置測量和正常麥克風(fēng)位置測量(建議按先互換、后常規(guī)的順序進行)，系統(tǒng)將自動完成修正(兩次測量的傳遞函數(shù)作幾何平均)。 如果在測量完成后沒有警告出現(xiàn)即可繼續(xù)下一步(在分析頻率范圍高達6.4kHz時，一般幅值誤差均能滿足容限差，但是可能出現(xiàn)相位誤差超出容限值，這時可以返回第一步的設(shè)置欄，調(diào)大相位誤差容限) 。在測量時，一般選

6、擇Autorange自動定量程 。6.樣品測量 在Add New Measurnent中添加測量次數(shù)和樣品名稱然后點擊Add加入添加信息，之后即可Meausrment Control欄中選中某個按Start進行測量 。7.后處理 在Average欄可以按照管的類型，輸入平均后希望出現(xiàn)的名稱，選擇某幾次測量結(jié)果，點擊Average進行平均 ；在Combine欄可以組合大管和小管的測量數(shù)據(jù)后點擊Combien進行組合 。( 注意：Tube low表示是測量低頻范圍大管，Tube high表示是測量高頻范圍小管，不可以顛倒順序) 。在Extract欄可以按照管的類型，從FFT頻響法測量結(jié)果中合成1/

7、n倍頻程方式的結(jié)果 最后在Result欄，在希望顯示的函數(shù)名稱前打鉤，顯示圖形 。(注意：如果沒有數(shù)據(jù)在圖形上顯示，可以在圖形中央單擊右鍵，選擇屬性，在Function頁，選擇Result函數(shù)組，在組中單擊要顯示的函數(shù) -c 表示數(shù)據(jù)經(jīng)過大小管的組合 -e 表示數(shù)據(jù)是從FFT線性譜合成為1/n倍頻程方式 ) 8.報告存儲 注意在Excel表格的左下角的多表格選項中存有各個函數(shù)結(jié)果。五、實驗報告要求及計錄、格式1.按1/3倍頻程繪出兩種材料的吸聲系數(shù)數(shù)據(jù)及曲線。（1）1/3倍頻程材料的吸聲系數(shù)數(shù)據(jù)：頻率（Hz）吸聲系數(shù)頻率（Hz）吸聲系數(shù)0 0.00000 800 0.22612 100 0.05171 1000 0.27206 1300.05223 1250 0.33248 160 0.06056 1600 0.41802 200 0.07567 250 0.089063000.10495 400 0.13313 500 0.15942 6000.18033（2）1/3倍頻程材料的吸聲系數(shù)數(shù)據(jù)：頻率吸聲系數(shù)頻率吸聲系數(shù)00.0000010000.208901200.0324020000.410462000.0650430000.579663200.0969740000.671294000.11332500