[發明專利]一種建筑聲學1:10縮尺人工頭的制作方法

有效

• 申請號: 201410098237.8
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN103895086A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 孫海濤;趙越喆;吳碩賢
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B28B1/00
• 分類號: B28B1/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及建筑聲學縮尺模型空間感參數的測定技術，具體涉及一種建筑聲學1:10縮尺人工頭的制作方法。?

背景技術

縮尺模型實驗是建筑聲學主要預測手段之一。國際上對于超過1500座的以自然聲演出為主的廳堂通常要做聲學縮尺模型實驗。縮尺模型實驗是將實際廳堂按照一定比例縮小，根據相似定律確定界面的對應材料，然后利用高頻聲源發聲，通過記錄模型中的脈沖響來進行聲缺陷的判斷和聲學參數的預測。受聲源和傳聲器的限制，縮尺模型實驗通常只能用于單通道脈沖響應的測量，因此只能用于RT、EDT、C、D、G等基于單通道脈沖響應的聲學參數的預測。如何通過模型實驗精確獲得廳堂空間感參數IACC及實現可聽化是聲學縮尺模型實驗研究中的難點。?

上世紀90年代初，Ning?Xiang等學者將M序列用于縮尺模型實驗，并制作了1:10的簡易縮尺人工頭進行雙耳脈沖響應的測量。2000年Takayuki?Hidaka和LL?Beranek在日本Tokyo?Opera?City(TOC)音樂廳聲學設計中采用20mm直徑的鋼球模擬1:10縮尺人工頭測量了縮尺雙耳脈沖響應，并比較了模型測量、實測和計算機仿真的結果。2009年Jin?Yong?Jeon等韓國學者用21mm直徑的鋼球模擬1:10縮尺人工頭，將兩個1/8英寸傳聲器放置在鋼球兩側左右對稱位置接收雙耳信號，探討聲場條件的改變對雙耳互相關參數IACC的影響；但傳聲器未放置在耳道內，縮尺人工頭與真實人工頭仍有較大差別（見圖?6）。?

由于目前國際上商用的最小的傳聲器的尺寸為1/8英寸（直徑3.175mm），按照1:10縮放的人頭寬度僅15～16mm，因此將傳聲器內置在人頭內并構建左右對稱的密閉耳道有相當大的難度，必須借助三維數字模型進行處理。?

發明內容

針對上述技術問題，本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題。?

本發明的目的是提供一種制造過程簡單，仿真程度高，測試數值精確的建筑聲學1：10縮尺人工頭的制作方法。?

本發明采用如下技術方案實現的：?

一種建筑聲學1：10縮尺人工頭的制作方法，包括步驟：?

A.采用三維激光掃描儀對足尺標準人工頭原型進行掃描，如01dB-MK2B足尺標準人工頭原型，所述掃描儀標靶獲取精度為±1.5mm，掃描時最小采樣密度<1mm，分三部分對人頭進行掃描，并將掃描的數據文件保持為DXF文件,所述DXF文件以點云的方式包含了足尺標準人工頭原型的三維信息；?

B.將所述DXF文件導入3DMAX進行三維面片編輯處理，得到人工頭的精確三維曲面數字模型，建模時在人頭內預留耳道，耳道開口朝下，直徑為1/8英寸，以使得該尺寸的傳聲器垂直接入耳道(見圖2)；?

C.將設計完成后的三維數字模型通過3D打印機按比例縮放制作出1:10縮尺人工頭，所述3D打印機采用三維快速成型機，打印的原材料為石膏粉(見圖1)；?

D.將兩只連接有轉接頭的傳聲器垂直置入1:10縮尺人工頭預留的耳道?內作為模擬足尺人頭的雙耳信號接收器；?

E.向1:10縮尺人工頭的胸腔內塞入填充物。?

進一步地，所述縮尺人工頭的高度為52mm，打印時每0.1mm鋪一層膠水，整個打印過程共需鋪設520層膠水。?

進一步地，所述傳聲器的型號為B&K4138，直徑為1/8英寸。?

本發明提出了一種綜合利用現代三維掃描技術、3D建模技術和3D打印技術制作1:10縮尺人工頭的方法。利用該技術，不僅可保證縮尺人工頭面部、耳廓及軀干的精確尺寸，而且通過三維建模軟件按照麥克風的尺寸建立了耳道的簡化3D模型，通過3D打印后制成包括耳道的縮尺人工頭，實現了將1/8英寸麥克風內置在縮尺人工頭內的新方法。?

本發明可以應用在建筑聲學縮尺模型空間感參數的測定，建筑聲學縮尺模型可聽化技術的研究上，制造過程簡單，仿真程度高，測試數值精確。?

附圖說明

圖1為本發明足尺標準人工頭原型的三維掃描點云示意圖。?

圖2為本發明人工頭的精確三維曲面數字模型示意圖。?

圖3為本發明1:10縮尺人工頭的主視示意圖。?

圖4為本發明1:10縮尺人工頭的側視示意圖。?

圖5為本發明1:10縮尺人工頭的透視示意圖。?

圖6為鋼球模擬1:10縮尺人工頭。?

圖7為縮尺與足尺人工頭的雙耳時間差波形圖。?