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基于矢量水听器的声学材料声反射系数现场测试方法研究

戴福来  
【摘要】:吸声材料在噪声污染日益严重的今天得到了广泛应用,声反射系数是表征吸声材料声学特性的重要参数,其量化了吸声材料的吸声特性,为吸声材料的正确应用提供理论依据。因此,如何有效地获取声学材料的反射系数成为人们的重点研究对象。 本文主要研究了利用矢量水听器在自由场中测量大样水声材料反射系数的测试方法。首先阐述了球面波入射平面障板的反射声场的理论公式,给出了用几何声学进行近似的条件,其次给出表面阻抗法的基本原理,分垂直入射和斜入射讨论反射系数的计算公式,并进行数值仿真计算,分析实验参数对测量结果的影响。 重点分析了反射声场中的能量关系,通过推导入射声强与反射声强与声能密度之间的关系给出声强法测量材料反射系数的计算公式,并对球面波斜入射的情况进行仿真研究,讨论声源位置,水听器与障板间距离和信噪比对计算结果的影响。针对声强法进行误差分析,采用数值分析的方法讨论了声强法中声源方向、水听器各通道灵敏度和声压与振速通道间的相位不一致性对测试结果的影响。搭建了基于表面阻抗法和声强法的测量系统,通过实验证明了两种方法的可行性。进行多种工况实验,给出了数据处理对比结果,验证了仿真所得结论,并将两种处理结果进行对比,分析了各自的优缺点和适用条件。 声强法利用矢量水听器可同时、共点的获取声场中声压和振速信息的优势,快速的测量得到材料的反射系数,简化了仪器设备,实验操作简单易行,满足现场测试要求;且矢量水听器良好的指向性以及在低频测量方面的优势,很好的将测试频段向低推广,符合现代水声技术的发展趋势;矢量信号的处理技术也为材料反射系数的反演提供参考。


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