[發(fā)明專利]一種基于波分解的聲管中脈沖疊加條件下材料吸聲系數測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210477512.1
• 申請日: 2022-05-04
• 公開（公告）號: CN114965718A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設計）人: 侯宏;王鵬飛;楊建華
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: G01N29/44
• 分類號: G01N29/44
• 代理公司: 西安匠星互智知識產權代理有限公司 61291
• 代理人: 陳星

本發(fā)明提出一種基于波分解的聲管中脈沖疊加條件下材料吸聲系數測量方法，根據聲管中脈沖聲波的疊加狀態(tài)，通過添加反射系數已知的硬質參考試樣、截取疊加脈沖等實驗處理操作，計算出聲管中材料在脈沖聲波垂直入射時的反射系數，進而得到待測材料聲波垂直入射吸聲系數。該方法同樣適用于短聲管，測量誤差較一次反射脈沖提取法更小，并且不存在常規(guī)方法中的低頻限制以及傳感器失配問題，可操作性強，能夠快速準確地實現(xiàn)脈沖疊加條件下材料吸聲系數測量。

技術領域

本發(fā)明涉及材料吸聲系數測量領域，具體為一種基于波分解的聲管中脈沖疊加條件下材料吸聲系數測量方法。

背景技術

測定吸聲系數是評價材料聲學特性的重要方法，用來衡量吸聲材料的吸聲強度和性能，其定義為吸聲材料所吸收的聲能量與入射波所攜帶聲能量的比值。為了探究清楚各種材料的聲學性能，實現(xiàn)對特定噪聲最有效的吸收，就需要對聲學材料與結構的吸聲系數進行準確測量。

目前，工程實踐中可用的聲學材料吸聲系數測量方法已有不少，由于在聲管內進行測量時所需材料樣品規(guī)格較小，因此應用更為廣泛。其中，已形成國際標準的有駐波比法、傳遞函數法。駐波比法使用純音信號，單次測量只能獲得待測材料對某一特定頻率的吸聲性能。若需要得到材料寬帶吸聲系數，則需要進行多次測量，測量步驟繁瑣且效率過低。傳遞函數法通常使用寬帶脈沖聲或無規(guī)噪聲，可得到較寬頻帶內待測材料的吸聲性能，但此方法對傳聲器響應一致性要求較高，并且該方法的測量有效頻段由兩傳聲器間距所限制。

不論是在空氣中還是在水中，吸聲材料的聲學性能測量還存在著諸多待解決的問題。比如低頻情況時測量的精確性、多次測量結果的一致性、測量系統(tǒng)影響因素的多樣性等。現(xiàn)存的各類方法雖然能給出待測材料在特定聲學條件下的性能參數，但結果的一致性還不夠好，影響因素較多，需要對測量結果進一步修正。

脈沖聲作為一類常用測量信號，具有時間短，頻率成分豐富的特點，所以在材料吸聲系數測量中有重要應用。脈沖聲在測量精度上的影響因素主要有頻譜特性、反射波與入射波的分離、信噪比等，這些本質上都是所生成脈沖聲的質量問題。縮短脈沖聲時長不僅可以方便入射波與反射波的分離，而且對拓寬入射波的頻帶也有一定效果，脈沖聲波形越規(guī)則越便于將反射波信號與背景噪聲信號分開，這對測量誤差的減小起到至關重要的作用。

對于脈沖法，知道入射脈沖、一次反射脈沖，就可以計算出樣品的復反射系數，進而計算出樣品的吸聲系數。基于寬帶脈沖聲發(fā)展起來的聲管中材料吸聲系數測量方法有時域脈沖分離法、一次反射脈沖提取法。

對于時域脈沖分離法，申請人之前申請過申請?zhí)枮?01310013381.2的發(fā)明專利，一種采用脈沖法測量聲學材料吸聲系數的裝置和測量方法，此方法為了得到時域分離的入射脈沖和反射脈沖，需要使用長度較長的聲管，聲波傳播過程中衰減較大，所以仍會存在一定程度上的誤差，而且較長聲管不利于制作和攜帶。

對于一次反射脈沖提取法，申請人之前申請過申請?zhí)枮?01910920369.7的發(fā)明專利，一種基于短聲管脈沖法測量材料吸聲系數的便攜裝置和測量方法，此方法可以在短聲管中通過對響應信號的延遲迭代，繼而提取出一次反射脈沖，結合直達脈沖進行樣品吸聲系數計算。該方法需要精確知曉傳聲器間距，同時為了脈沖信號截取的準確性，需要一次反射脈沖的尾波足夠小，但這是不可控因素，后期進一步實驗和研究發(fā)現(xiàn)，不同的樣品會產生不同的一次反射脈沖，導致仍存在一定的測量誤差。

即在一些特殊情況下，入射脈沖、一次反射脈沖、二次反射脈沖會發(fā)生疊加，沒辦法時域直接截取進行計算。具體為圖1中的情況二、情況三。

發(fā)明內容