一种不依赖背衬的声学覆盖层声阻抗测试方法技术

本发明专利技术公开了一种不依赖背衬的声学覆盖层声阻抗测试方法。将声学覆盖层样品置于水声声管中管体中间位置，保证声学覆盖层样品上下表面都有一定液柱高度。管体腔内一端设置水声发射换能器，声学覆盖层样品上下表面的水柱中分别设置两水听器，四个水听器分别与数据采集仪连接，数据采集仪与测量控制电脑连接。驱动发射换能器发射稳定宽频白噪声信号；数据采集仪同时采集水听器的声压，存为数据文档；改变上液柱高度，重新测量存储声压数据；读取所存声压数据，并按照相应公式计算声学覆盖层样品的输入声阻抗及传递声阻抗。本发明专利技术可以不依赖于背衬从而保证中低频测试的精度；且不需要拿出样品重新粘贴背衬，简便了测量过程，提升测量效率。

Acoustic impedance testing method for acoustic covering layer without backing

The invention discloses a method for testing acoustic impedance of an acoustic covering layer without backing. The acoustic covering layer is arranged in the middle position of the pipe body of the water sound tube, and the upper and the lower surfaces of the acoustic covering layer sample have a certain liquid column height. The tube cavity is arranged at one end of the acoustic emission transducer, acoustic layer on the surface of the sample under the water column are respectively provided with two hydrophones, four hydrophones are respectively connected with the data acquisition instrument, data acquisition instrument is connected with the computer measurement and control. The driving transducer emit a stable broadband white noise signal; data acquisition instrument and acquisition hydrophone sound pressure, saved as data file; changing the height of liquid column, re measurement of the sound pressure data storage; read stored pressure data, and calculate the acoustic layer samples the input acoustic impedance and acoustic impedance transfer according to the corresponding formula. The invention can ensure the accuracy of the middle and low frequency testing without relying on the backing, and does not need to take out the sample to paste the backing, and the measuring process is simple, and the measuring efficiency is improved.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水声测试
，是一种声学覆盖层输入声阻抗和传递声阻抗的测试方法。
技术介绍
客观、有效测试声学覆盖层的声学性能，是声学覆盖层研制的重要组成部分，也是声学覆盖层应用效果评估的基本依据。声阻抗性能是声学覆盖层声学性能的重要参数，通过测试声学覆盖层的声阻抗性能可以对水声覆盖层在不同应用工况下的吸声系数进行预报，并可以对敷设声学覆盖层的结构降噪效果和声目标强度特性进行预报。国内外对声学覆盖层的声学性能测试的认识大致经历了三个层次，第一层次主要测试声学覆盖层的吸声系数和反射系数，并以此评估声学覆盖层作用效果，其主要缺陷在于测试结果受背衬影响非常明显，导致不能准确反映其应用结构的实际声学状况；第二层次主要测试声学覆盖层面阻抗，以此推导反射系数和吸声系数进而评估其作用效果，但面阻抗可以用于解决声目标强度问题却不能用于解决结构声辐射问题；第三层次主要测试声学覆盖层的输入声阻抗和传递声阻抗，该声阻抗参数是声学覆盖层的固有属性，与背衬特性无关，而且可用于求解声目标强度和声辐射问题。针对第一层次和第二层次的测量，船舶行业标准CB/T3674-1995《水声材料驻波管测量方法》对水声驻波管中测量材料吸声系数进行了详细阐述，对面阻抗测量进行了相关说明，并阐明了面阻抗和吸声系数的换算关系；另外，国标GB/T18696.2-2002《声学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第2部分：传递函数法》中也给出了利用空气驻波管进行吸声r>系数与声学覆盖层表面声阻抗的测定方法和换算关系。针对第三层次的测量，国内已发表了相关论文，阐述声学覆盖层的输入声阻抗和传递声阻抗的方法和装置，其方法主要思想是利用钢背衬敷贴在声学覆盖层背面，以造成阻抗堵塞，从而满足阻抗测量条件。但刚背衬往往厚度有限，在中低频段不能满足阻抗堵塞条件，导致测量结果存在误差；另一方面，现行的测量方法需要将声学覆盖层两面分别敷贴刚背衬并进行两次测试，测试过程稍显麻烦。
技术实现思路
本专利技术提出了一种不依赖背衬的声学覆盖层声阻抗测试方法，目的是不依赖于背衬从而保证中低频测试的精度，且不需要拿出样品重新粘贴背衬。本专利技术的技术方案如下：一种不依赖背衬的声学覆盖层声阻抗测试方法，包括如下步骤：步骤一，将声学覆盖层样品置于水声平面声波导管的管体中间位置，保证声学覆盖层样品的两表面侧都有液柱，所述水声平面声波导管的管体腔内一端设置有发射换能器，所述声学覆盖层样品第一表面侧的液柱中设置有第一水听器和第二水听器，声学覆盖层样品第二表面侧与发射换能器之间的液柱中设置有第三水听器和第四水听器，其中第一水听器与声学覆盖层样品第一表面间距大于第二水听器与声学覆盖层样品第一表面间距，第四水听器与声学覆盖层样品第二表面间距大于第四水听器与声学覆盖层样品第二表面间距，所述各水听器分别与数据采集仪连接，所述数据采集仪与测量控制电脑连接；步骤二，驱动所述发射换能器发射稳定宽频白噪声信号；步骤三，所述数据采集仪同时采集第一至第四水听器的声压P1～P4，存为数据文档；步骤四，读取声压数据文档，并按照下列公式计算声学覆盖层样品第一和第二表面的声压和振速：pu=P1coskh1-sinkh1P1coskd1-P2sinkd1vu=-isinkh1ρcP1-icoskh1P1coskd1-P2ρcsinkd1pd=P3coskh2+sinkh2P3coskd2-P4sinkd2vd=iρcP3sinkh2-coskh2P3coskd2-P4sinkd2---(6)]]>上式中，pu表示声学覆盖层样品第一表面的声压，vu表示声学覆盖层样品第一表面的振速，pd表示声学覆盖层样品第二表面的声压，vd表示声学覆盖层样品第二表面的振速，d1表示第一水听器与第二水听器间距，h1表示第一水听器与声学覆盖层样品第一表面间距，d2表示第三水听器与第四水听器间距，h2表示第三水听器与声学覆盖层样品第二表面间距；步骤五，在声学覆盖层样品第一、第二表面的声压和振速的基础上，以声学覆盖层传递函数作为未知量，得到关于传递函数的两个方程：puvupuvu·...

【技术保护点】
一种不依赖背衬的声学覆盖层声阻抗测试方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一，将声学覆盖层样品置于水声平面声波导管的管体中间位置，保证声学覆盖层样品的两表面侧都有液柱，所述水声平面声波导管的管体腔内一端设置有发射换能器，所述声学覆盖层样品第一表面侧的液柱中设置有第一水听器和第二水听器，声学覆盖层样品第二表面侧与发射换能器之间的液柱中设置有第三水听器和第四水听器，其中第一水听器与声学覆盖层样品第一表面间距大于第二水听器与声学覆盖层样品第一表面间距，第四水听器与声学覆盖层样品第二表面间距大于第四水听器与声学覆盖层样品第二表面间距，所述各水听器分别与数据采集仪连接，所述数据采集仪与测量控制电脑连接；步骤二，驱动所述发射换能器发射稳定宽频白噪声信号；步骤三，所述数据采集仪同时采集第一至第四水听器的声压P1～P4，存为数据文档；步骤四，读取声压数据文档，并按照下列公式计算声学覆盖层样品第一和第二表面的声压和振速：pu=P1coskh1-sinkh1P1coskd1-P2sinkd1]]>vu=-isinkh1ρcP1-icoskh1P1coskd1-P2ρcsinkd1]]>                                                             (1)pd=P3coskh2+sinkh2P3coskd2-P4sinkd2]]>vd=iρcP3sinkh2-coskh2P3coskd2-P4sinkd2]]>上式中，pu表示声学覆盖层样品第一表面的声压，vu表示声学覆盖层样品第一表面的振速，pd表示声学覆盖层样品第二表面的声压，vd表示声学覆盖层样品第二表面的振速，d1表示第一水听器与第二水听器间距，h1表示第一水听器与声学覆盖层样品第一表面间距，d2表示第三水听器与第四水听器间距，h2表示第三水听器与声学覆盖层样品第二表面间距；步骤五，在声学覆盖层样品第一、第二表面的声压和振速的基础上，以声学覆盖层传递函数作为未知量，得到关于传递函数的两个方程：puvupuvu·H11H12H21H22=pdvd---(2)]]>步骤六，在声学覆盖层样品的第一表面侧加水，改变声学覆盖层样品第一表面侧的液柱长度；然后重复步骤一到步骤五，得到关于传递函数的另两个方程：p′uv′up′uv′u·H11H12H21H22=p′dv′d---(3)]]>步骤七，联立步骤五和步骤六的方程组，得到可求解的关于传递函数的方程组：puvupuvup′uv′up′uv′u·H11H12H21H22=pdvdp′dv′d---(4)]]>求解该方程组，得到声学覆盖层的传递函数；步骤八，根据传递函数计算声学覆盖层样品的输入声阻抗及传递声阻抗：Z11＝H11/H21Z12＝(H12·H21‑H11·H22)/H21           (5)Z21＝1/H21Z22＝‑H22/H21上式中，Z11表示声学覆盖层样品第一表面的输入声阻抗，Z12表示声学覆盖层样品第一表面到第二表面的传递声阻抗，Z21表示声学覆盖层样品第二表面到第一表面的传递声阻抗，Z22表示声学覆盖层样品第二表面的输入声阻抗。...

【技术特征摘要】
1.一种不依赖背衬的声学覆盖层声阻抗测试方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一，将声学覆盖层样品置于水声平面声波导管的管体中间位置，保证声学覆盖层
样品的两表面侧都有液柱，所述水声平面声波导管的管体腔内一端设置有发射换能器，所
述声学覆盖层样品第一表面侧的液柱中设置有第一水听器和第二水听器，声学覆盖层样品
第二表面侧与发射换能器之间的液柱中设置有第三水听器和第四水听器，其中第一水听器
与声学覆盖层样品第一表面间距大于第二水听器与声学覆盖层样品第一表面间距，第四水
听器与声学覆盖层样品第二表面间距大于第四水听器与声学覆盖层样品第二表面间距，所
述各水听器分别与数据采集仪连接，所述数据采集仪与测量控制电脑连接；
步骤二，驱动所述发射换能器发射稳定宽频白噪声信号；
步骤三，所述数据采集仪同时采集第一至第四水听器的声压P1～P4，存为数据文档；
步骤四，读取声压数据文档，并按照下列公式计算声学覆盖层样品第一和第二表面的
声压和振速：
pu=P1cos...

【专利技术属性】
技术研发人员：白振国，俞孟萨，余晓丽，李东升，丁逸飞，吕世金，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七○二研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32