脉冲法声学材料性质测量装置、测量系统及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种脉冲法声学材料性质测量装置、测量系统及测量方法，测量装置包括二维波导结构、安装于二维波导结构中的声源、安装于二维波导结构上的第一传声器及第二传声器、以及二维波导结构与空气接触部分填充的吸声材料，待测样品安装于二维波导结构中且位于第一传声器与第二传声器之间，并通过夹持装置进行固定。本发明专利技术中不同尺寸的测试样品可通过夹持装置的宽度及吸声材料的厚度进行调节；在测量常见材料时脉冲方法可以快速测量；由于在时域中进行测量，可以有效避免传统方法中扬声器端和末端多重反射对传递函数的误差影响；采用参考硬墙和空气对比测量，可以克服以往多传声器方法中相位匹配和声中心、传声器距离不准确引起二次误差问题。

Device and method for measuring material properties by pulse method

The invention discloses a method of pulse acoustic material properties measuring device, measuring system and method, measuring device comprises a two-dimensional waveguide structure, arranged on the planar waveguide structure of the sound source, mounted on the two-dimensional waveguide structure of the first and two microphone microphone, and two dimensional waveguide structure in contact with air filled with sound absorption materials. The sample is installed on the two-dimensional waveguide structure which is positioned between the first and second microphone microphone, and the clamping device are fixed. The width and absorption material test samples of different sizes through the clamping device of the invention in the thickness adjustment; pulse method in the measurement of common materials can be measured quickly; because of the measurement in the time domain, can effectively avoid the influence on the error transfer function of the loudspeaker in the traditional method and at the end of the multiple reflection by hard reference; the wall and the air contrast measurement, and can overcome the center distance of microphone two error caused by the inaccurate problem of phase matching method in the previous multi microphone.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料测试
，特别是涉及一种脉冲法声学材料性质测量装置、测量系统及测量方法。
技术介绍
传统声学材料性质测量一般采用阻抗管测量，利用“三传声器法”，由样品表面反射，入射波与反射波形成驻波，用两只传声器把入射波和反射波分离，末端放置理论上没有反射的劈尖消声端，利用第三支传声器进行采集透射波，测量精度与末端吸收直接相关；而改良的“四传声器法”通过更换不同消声端，在一定程度上可以减弱消声端影响。然而传统阻抗管测量方法只考虑了样品的单次反射，一般针对吸声材料测量，在样品无吸收或者吸收很小的情况下不适用，且样品的尺寸受限于阻抗管的尺寸，无法对声子晶体等尺寸无法任意更改的样品进行测量。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种脉冲法声学材料性质测量装置、测量系统及测量方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种脉冲法声学材料性质测量装置、测量系统及测量方法。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供的技术方案如下：一种脉冲法声学材料性质测量装置，所述测量装置包括二维波导结构、安装于二维波导结构中的声源、安装于二维波导结构上的第一传声器及第二传声器、以及二维波导结构与空气接触部分填充的吸声材料，待测样品安装于二维波导结构中且位于第一传声器与第二传声器之间，并通过夹持装置进行固定。作为本专利技术的进一步改进，所述二维波导结构由上下排列的第一有机玻璃板与第二有机玻璃板形成，所述第一有机玻璃板与第二有机玻璃板的厚度大于或等于5mm。作为本专利技术的进一步改进，所述声源为等间距排列形成的扬声器阵列。作为本专利技术的进一步改进，所述第一有机玻璃板上沿纵长方向的中心轴线形成有第一通孔和第二通孔，所述第一传声器与第二传声器分别安装于第一通孔与第二通孔内。作为本专利技术的进一步改进，所述第一通孔中心距离声源和待测样品大于或等于30cm，以保证入射脉冲和反射脉冲分离。作为本专利技术的进一步改进，所述待测样品的宽度与夹持装置的宽度相等，待测样品的高度与吸声材料的高度相等，夹持装置的宽度及吸声材料的高度根据待测样品的宽度和高度进行设置。作为本专利技术的进一步改进，所述第二通孔位于待测样品后方，第二通孔中心距离末端吸声吸声材料大于或等于30cm，以分离透射波及末端的反射波。相应地，一种脉冲法声学材料性质测量系统，所述测量系统包括信号发生器及功率放大器、示波器、计算机和上述的测量装置，所述计算机控制信号发生器提供脉冲信号并通过功率放大器给声源，由声源发出近平面波，信号发生器提供同步脉冲信号给示波器，触发采集二维波导结构中的脉冲信号，并由计算机采集并处理。相应地，一种脉冲法声学材料性质测量方法，所述测量方法包括：S1、样品测试区域无待测样品，采用声源发出脉冲声波，将第一传声器测得的声波信号傅里叶变换为入射脉冲信号pia，将第二传声器测得的声波信号傅里叶变换为透射脉冲信号pta，互谱分析得到空气透射的传递函数为其中*表示共轭；S2、将参考硬墙放置在样品测试区域，采用声源发出脉冲声波，将第一传声器测得的入射声波信号和经过硬墙反射的反射脉冲声波信号分离并傅里叶变换为入射脉冲信号pih和反射脉冲信号prh，互谱分析得到硬墙反射的传递函数为其中*表示共轭；S3、将待测样品放置在样品测试区域，采用声源发出脉冲声波，将第一传声器测得的入射声波信号和经过待测样品反射的反射脉冲声波信号分离并傅里叶变换为入射脉冲信号pis和反射脉冲信号prs，将第二传声器测得的经过样品的透射声波信号傅里叶变换为透射脉冲信号pts，互谱分析得到样品反射的传递函数为和样品的透射的传递函数为其中*表示共轭；S4、计算待测样品透射系数为反射系数为计算待测样品隔声量TL为计算待测样品吸声系数A为A＝1-|r|2-|t|2；计算待测样品声阻抗为其中，ρ0v0为空气阻抗。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2中的参考硬墙为有机玻璃板或金属板。本专利技术的有益效果是：不同尺寸的测试样品可通过夹持装置的宽度及吸声材料的厚度进行调节；在测量常见材料时脉冲方法可以快速测量；由于在时域中进行测量，可以有效避免传统方法中扬声器端和末端多重反射对传递函数的误差影响；使用扬声器器阵列作为声源产生较大的近平面波前，可以测量更大尺寸的样品；采用参考硬墙和空气对比测量，可以克服现有技术多传声器方法中相位匹配和声中心、传声器距离不准确引起二次误差问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术第一实施方式中脉冲法声学材料性质测量装置的俯视结构示意图；图2为本专利技术第一实施方式中脉冲法声学材料性质测量装置的侧视结构示意图；图3为本专利技术第二实施方式中脉冲法声学材料性质测量系统的结构示意图；图4为本专利技术一具体实施例中30*20*1(cm*cm*cm)尺寸吸声海绵的声学性质测量曲线图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。参图1、图2所示，本专利技术第一实施方式中的一种脉冲法声学材料性质测量装置，该测量装置包括二维波导结构1、安装于二维波导结构中的声源2、安装于二维波导结构1上的第一传声器3及第二传声器5、以及二维波导结构与空气接触部分填充的吸声材料6，待测样品4安装于二维波导结构1中，且位于第一传声器3与第二传声器5之间，并通过夹持装置7进行固定。其中，本实施方式中的二维波导结构1由上下排列的第一有机玻璃板11与第二有机玻璃板12形成，且第一有机玻璃板11与第二有机玻璃板12的厚度大于或等于5mm。另外，第一有机玻璃板11上沿纵长方向的中心轴线(及长边中心轴线)形成有第一通孔和第二通孔(未标号)，通孔直径等于传声器直径，第一传声器3与第二传声器5分别安装于第一通孔与第二通孔内。进一步地，第一通孔(或第一传声器3)中心距离声源2和待测样品4大于或等于30cm，以保证入射脉冲和反射脉冲分离；第二通孔位于待测样品4后方，第二通孔(或第二传声器5)中心距离末端吸声吸声材料大于或等于30cm，以分离透射波及末端的反射波。应当理解的是，本专利技术中的二维波导结构1并不限于由上下两块有机玻璃板组成的结构，也可以为其他形式的二位波导结构，此处不再进行详细说明。优选地，声源2为等间距排列形成的扬声器阵列，如本实施方式中声源由7个扬声器等间距排列形成扬声器阵列，且扬声器阵列固定于第二有机玻璃板12上，其阵列方向与纵长方向的中心轴线垂直，声源2设置为扬声器阵列在测量区域产生较大的近平面波测量大尺寸的样品。进一步地，本实施方式中的吸声材料6采用吸声海绵为例进行说明，夹持装置7采用夹持用有机玻璃板进行说明，当然在其他实施方式中，吸声材料也可以为其他材料，夹持装置也可以采用其他装置替代，此处不再一一举例进行说明。本实施方式中待测样品4由两块等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲法声学材料性质测量装置，其特征在于，所述测量装置包括二维波导结构、安装于二维波导结构中的声源、安装于二维波导结构上的第一传声器及第二传声器、以及二维波导结构与空气接触部分填充的吸声材料，待测样品安装于二维波导结构中且位于第一传声器与第二传声器之间，并通过夹持装置进行固定。

【技术特征摘要】
1.一种脉冲法声学材料性质测量装置，其特征在于，所述测量装置包括二维波导结构、安装于二维波导结构中的声源、安装于二维波导结构上的第一传声器及第二传声器、以及二维波导结构与空气接触部分填充的吸声材料，待测样品安装于二维波导结构中且位于第一传声器与第二传声器之间，并通过夹持装置进行固定。2.根据权利要求1所述的脉冲法声学材料性质测量装置，其特征在于，所述二维波导结构由上下排列的第一有机玻璃板与第二有机玻璃板形成，所述第一有机玻璃板与第二有机玻璃板的厚度大于或等于5mm。3.根据权利要求1所述的脉冲法声学材料性质测量装置，其特征在于，所述声源为等间距排列形成的扬声器阵列。4.根据权利要求2所述的脉冲法声学材料性质测量装置，其特征在于，所述第一有机玻璃板上沿纵长方向的中心轴线形成有第一通孔和第二通孔，所述第一传声器与第二传声器分别安装于第一通孔与第二通孔内。5.根据权利要求4所述的脉冲法声学材料性质测量装置，其特征在于，所述第一通孔中心距离声源和待测样品大于或等于30cm，以保证入射脉冲和反射脉冲分离。6.根据权利要求1所述的脉冲法声学材料性质测量装置，其特征在于，所述待测样品的宽度与夹持装置的宽度相等，待测样品的高度与吸声材料的高度相等，夹持装置的宽度及吸声材料的高度根据待测样品的宽度和高度进行设置。7.根据权利要求4所述的脉冲法声学材料性质测量装置，其特征在于，所述第二通孔位于待测样品后方，第二通孔中心距离末端吸声吸声材料大于或等于30cm，以分离透射波及末端的反射波。8.一种脉冲法声学材料性质测量系统，其特征在于，所述测量系统包括信号发生器及功率放大...

【专利技术属性】
技术研发人员：杭志宏，徐云飞，赵伟，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32