一種測量聲學材料特徵阻抗和復波數的裝置和測量方法
2023-05-25 21:42:21
專利名稱：一種測量聲學材料特徵阻抗和復波數的裝置和測量方法
技術領域：
本發明涉及聲學材料測試技術領域，具體為一種測量聲學材料特徵阻抗和復波數的裝置和測量方法。
背景技術：
在聲管聲學測試領域，聲學材料的特徵阻抗和復波數測量方法一般採用雙空腔法和雙厚度法，雙空腔法通過改變材料後空腔深度，得到不同的材料表面阻抗值，進而依據計算公式解算得到材料的特徵阻抗和復波數。雙厚度度測量原理與雙空腔法類似，同樣基於材料兩種不同厚度的材料組合在一起時，材料表面阻抗值的改變來得到上述參數。兩種方法均存在不足，即材料為高流阻性材料時，則材料表面阻抗值的改變並不明顯，從而使得計算誤差增大。因此，現有的測量方法多基於傳遞矩陣法，即測量材料前後兩個端面的傳遞矩陣，進而得到材料的特徵阻抗和復波數。但此方法需要利用多個傳聲器在阻抗管內進行測量，得到聲管內不同位置處的聲壓值，並進一步得到材料的傳遞矩陣。但此方法遇到的主要問題是多個傳聲器之間的幅值和相位匹配問題。可以利用兩個傳聲器交換測量進而消除兩傳聲器之間的不匹配，還可用單傳聲器法順序測量，則不會存在相位和幅值失配的問題，但會增加測試時間，使得測試工作變得繁瑣。
發明內容
要解決的技術問題為了避免現有技術中出現的問題，本發明提出了一種測量聲學材料特徵阻抗和復波數的裝置和測量方法，通過在管道中產生 寬帶脈衝信號，在時域內對聲管內的聲場進行分解，得到材料的傳遞矩陣值，並基於相應的計算公式可直接解算得到聲學材料的特徵阻抗和復波數。技術方案本發明的技術方案為:所述一種測量聲學材料特徵阻抗和復波數的裝置，其特徵在於:包括聲管、脈衝聲源、傳聲器、功率放大器、信號調理器、適配器和數據採集裝置；聲管由一段大直徑圓柱管、圓錐管和小直徑圓柱管依次同軸固定連接而成，大直徑圓柱管內徑與脈衝聲源直徑相同，小直徑圓柱管內徑小於30mm,且小直徑圓柱管管壁厚度大於3mm ;在小直徑圓柱管側壁上開有三個垂直於小直徑圓柱管中心軸線的用於安裝傳聲器的通孔，通孔直徑等於傳聲器直徑；從小直徑圓柱管連接圓錐管的一端到小直徑圓柱管的外端，小直徑圓柱管側壁上的三個通孔依次分別為第一通孔、第二通孔、第三通孔；第一通孔中心距圓錐管小口端的軸向距離不大於10cm，第二通孔中心距待測材料端面的軸向距離大於17cm，第三通孔中心距小直徑圓柱管外端的軸向距離大於17cm ;在大直徑圓柱管內安裝有脈衝聲源；在小直徑圓柱管外端螺紋連接有後蓋，後蓋材質與小直徑圓柱管材質相同，後蓋直徑與小直徑圓柱管相同；適配器通過功率放大器給脈衝聲源提供激勵信號；傳聲器接收聲管內的信號並通過信號調理器傳遞給適配器，並由適配器傳遞給數據採集裝置。所述一種測量聲學材料特徵阻抗和復波數的測量方法，其特徵在於:包括以下步驟:步驟1:將待測樣本加工為圓柱型，且待測樣本直徑與小直徑圓柱管直徑相同；將待測樣本放置在小直徑圓柱管上第二通孔與第三通孔之間位置，並擰好後蓋；步驟2:採用大直徑圓柱管內的脈衝聲源發出脈衝聲波，在第一通孔處安裝傳聲器，其中脈衝聲源的激勵信號的傅立葉變換為Ηε(ω)、傳聲器測得的響應信號的傅立葉變換為札(ω )，得到整個測量系統的頻率響應函數為
權利要求
1.種測量聲學材料特徵阻抗和復波數的裝置，其特徵在於:包括聲管、脈衝聲源、傳聲器、功率放大器、信號調理器、適配器和數據採集裝置；聲管由一段大直徑圓柱管、圓錐管和小直徑圓柱管依次同軸固定連接而成，大直徑圓柱管內徑與脈衝聲源直徑相同，小直徑圓柱管內徑小於30mm,且小直徑圓柱管管壁厚度大於3mm ;在小直徑圓柱管側壁上開有三個垂直於小直徑圓柱管中心軸線的用於安裝傳聲器的通孔，通孔直徑等於傳聲器直徑；從小直徑圓柱管連接圓錐管的一端到小直徑圓柱管的外端，小直徑圓柱管側壁上的三個通孔依次分別為第一通孔、第二通孔、第三通孔；第一通孔中心距圓錐管小口端的軸向距離不大於10cm，第二通孔中心距待測材料端面的軸向距離大於17cm，第三通孔中心距小直徑圓柱管外端的軸向距離大於17cm ;在大直徑圓柱管內安裝有脈衝聲源；在小直徑圓柱管外端螺紋連接有後蓋，後蓋材質與小直徑圓柱管材質相同，後蓋直徑與小直徑圓柱管相同；適配器通過功率放大器給脈衝聲源提供激勵信號；傳聲器接收聲管內的信號並通過信號調理器傳遞給適配器，並由適配器傳遞給數據採集裝置。
2.用權利要求1所述裝置的聲學材料特徵阻抗和復波數的測量方法，其特徵在於:包括以下步驟: 步驟1:將待測樣本加工為圓柱型，且待測樣本直徑與小直徑圓柱管直徑相同；將待測樣本放置在小直徑圓柱管上第二通孔與第三通孔之間位置，並擰好後蓋； 步驟2:採用大直徑圓柱管內的脈衝聲源發出脈衝聲波，在第一通孔處安裝傳聲器，其中脈衝聲源的激勵信號的傅立葉變換為Ηε(ω)、傳聲器測得的響應信號的傅立葉變換為ΗΓ(ω),得到整個測量系統的頻率響應函數為
全文摘要
本發明提出了一種測量聲學材料特徵阻抗和復波數的裝置和測量方法,裝置包括聲管、脈衝聲源、傳聲器、功率放大器、信號調理器、適配器和數據採集裝置，聲管由一段大直徑圓柱管、圓錐管和小直徑圓柱管同軸固定連接而成，小直徑圓柱管側壁開有三個垂直於小直徑圓柱管中心軸線的通孔，在大直徑圓柱管內安裝有脈衝聲源，在小直徑圓柱管外端螺紋連接有後蓋。測量方法首先得到整個測量系統的頻率響應函數，然後得到所需的脈衝聲源的激勵信號，並激勵脈衝聲源測量得到待測樣本前後端面的聲壓及振速，最後計算出待測樣本的特徵阻抗和復波數。本方法克服了傳統的雙空腔法和雙厚度法在測量高流阻材料的特徵阻抗和復波數時，在低頻段不夠準確的問題。
文檔編號G01N29/12GK103091401SQ20131001328
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月15日 優先權日2013年1月15日
發明者侯宏, 孫亮, 楊建華 申請人:西北工業大學