一种基于驻波管和吸声材料的矢量传感器校正方法技术

本发明专利技术提出一种基于驻波管和吸声材料的矢量传感器校正方法，利用两个声压传感器与吸声材料，计算得到材料表面阻抗与频率相关的光滑曲线图，由于矢量传感器测试得到的数据也需要通过灵敏度进行换算才可以得到表面阻抗，因此，通过声压传感器计算的光滑表面阻抗曲线图就可以快速测量得到矢量传感器的声压幅值灵敏度、质点振速幅值灵敏度以及相对相位灵敏度曲线，避免了现有方法中测得的灵敏度曲线会产生奇异值点的问题。生奇异值点的问题。生奇异值点的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于驻波管和吸声材料的矢量传感器校正方法


[0001]本专利技术涉及声学测量
，具体为一种基于驻波管和吸声材料的矢量传感器校正方法。

技术介绍

[0002]矢量传感器作为一种新型传感器，可以共点测量声压与质点振速，从而获得全面的声场信息。基于矢量传感器来获得正确的声场信息的声学测量中，一个关键因素是矢量传感器的校准。目前矢量传感器的灵敏度校正技术一般是基于消声室测量和驻波管测试。基于消声室测量手法，需要昂贵的声学测量室并测量得到的低频灵敏度精度差，不能快速方便的对材料进行测试校准。
[0003]已知的驻波管校准方法中，申请公布号为CN 110312196 A名为一种声矢量传感器灵敏度测量装置及系统的专利技术专利中，利用不同位置孔处测得的数据来计算声压、质点振速以及二者相对相位灵敏度曲线图，在这种方法中，声压灵敏度计算公式为：质点振速灵敏度计算公式为其中，k为波数，与频率相关，导致这样测得的灵敏度曲线会产生奇异值点。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提出一种基于驻波管和吸声材料的矢量传感器校正方法，利用两个声压传感器与吸声材料，计算得到材料表面阻抗与频率相关的光滑曲线图，由于矢量传感器测试得到的数据也需要通过灵敏度进行换算才可以得到表面阻抗，因此，通过声压传感器计算的光滑表面阻抗曲线图就可以快速测量得到矢量传感器的声压幅值灵敏度、质点振速幅值灵敏度以及相对相位灵敏度曲线，避免了现有方法中测得的灵敏度曲线会产生奇异值点的问题。
[0005]本专利技术的技术方案为：
[0006]所述一种基于驻波管和吸声材料的矢量传感器校正方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：搭建校正装置：
[0008]所述校正装置包括驻波管，在驻波管一端安装扬声器，在驻波管另一端放置吸声材料，在驻波管管壁距吸声材料表面l的位置处安装矢量传感器以及2号声压传感器，在驻波管管壁距距吸声材料表面l+d的位置处安装1号声压传感器；
[0009]步骤2：通过扬声器产生白噪声信号，利用两个声压传感器测量矢量传感器所在位置处的声阻抗Z；
[0010]步骤3：根据阻抗值Z与2号声压传感器测量的声压值p
ref2
，计算矢量传感器所在位置处的参考质点振速u
ref
：
[0011][0012]步骤4：根据矢量传感器测试的声压值p
pu
与2号声压传感器得到的声压值p
ref2
计算声压幅值灵敏度S
p
，绘制声压灵敏度曲线：
[0013][0014]根据矢量传感器所在位置处的参考质点振速u
ref
与矢量传感器测试得到的质点振速值u
pu
计算质点振速幅值灵敏度S
u
，绘制质点振速灵敏度曲线：
[0015][0016]步骤5：由p
ref2
与u
ref
计算得到理论的声压与质点振速的相对相位值
[0017][0018]由p
pu
与u
pu
计算测试的声压与质点振速相对相位
[0019][0020]由与计算得到矢量传感器相对相位校准值绘制相对相位灵敏度曲线：
[0021][0022]进一步的，步骤2中利用两个声压传感器测量矢量传感器所在位置处的声阻抗Z的过程为：
[0023]根据两个声压传感器的安装位置信息以及声波波数k计算得到两个声压传感器中入射波传递函数H
I
与反射波传递函数H
R
：
[0024]H
I
＝e
‑
jkd
,H
R
＝e
jkd
[0025]根据两个声压传感器的测量值p
ref1
、p
ref2
，计算得到总声场的传递函数H
12
：
[0026][0027]根据H
I
、H
p
以及H
12
计算吸声材料的反射系数r：
[0028][0029]由反射系数r与空气的特性阻抗ρc计算矢量传感器所在位置处的声阻抗Z：
[0030][0031]有益效果
[0032]本专利技术的优势有益效果为对矢量传感器进行校准无须用到专业的消声室设备；相对于已知的驻波管校准技术，通过以吸声材料作为测试媒介，测量结果不会在某些频率点产生奇异点，可以得到完整的声压幅值灵敏度、质点振速幅值灵敏度以及相对相位灵敏度曲线。
[0033]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0034]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0035]图1：本专利技术的方法示意图；
[0036]图2：现场测试布置图；
[0037]图3：矢量传感器采集声压(a)和质点振速(b)；
[0038]图4：一号声压传感器(a)和二号声压传感器(b)；
[0039]图5：吸声材料的反射系数r；
[0040]图6：吸声材料的表面阻抗Z；
[0041]图7：声压灵敏度Sp；
[0042]图8：质点振速灵敏度Su；
[0043]图9：相对相位灵敏度
具体实施方式
[0044]本专利技术针对消声室测量中需要昂贵的消声室以及无法得到高精度的灵敏度校正曲线问题，提出一种基于驻波管和吸声材料的矢量传感器校正方法，在驻波管中利用两个声压传感器与吸声材料，快速测量矢量传感器的声压幅值灵敏度、质点振速幅值灵敏度以及相对相位灵敏度曲线，实现矢量传感器校正。
[0045]如图1所示，驻波管半径为D，材料厚度为L。扬声器放置在驻波管一端，驻波管另一端放置吸声材料，一个一维矢量传感器与2号声压传感器放置在距离吸声材料表面l的位置处，1号声压传感器放置在距离吸声材料表面l+d的位置处，两个声压传感器测量材料的表面阻抗。一维矢量传感器测量声压与质点振速响应值。
[0046]利用上述装置，测量灵敏度，实现对矢量传感器进行校正的流程为：
[0047]1、扬声器发出白噪声信号，一维矢量传感器和两个声压传感器同时记录测量得到的白噪声信号。
[0048]2、由位置信息以及声波波数k解算得到两个声压传感器的入射波传递函数H
I
与反射波传递函数H
R
：
[0049]H
I
＝e
‑
jkd
,H
R
＝e
jkd
[0050]3、根据两个声压传感器的测量值p
ref1
、p
ref2
，解算出总声场的传递函数H
12
：
[0051][0052]4、通过入射波传递函数H
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于驻波管和吸声材料的矢量传感器校正方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：搭建校正装置：所述校正装置包括驻波管，在驻波管一端安装扬声器，在驻波管另一端放置吸声材料，在驻波管管壁距吸声材料表面l的位置处安装矢量传感器以及2号声压传感器，在驻波管管壁距距吸声材料表面l+d的位置处安装1号声压传感器；步骤2：通过扬声器产生白噪声信号，利用两个声压传感器测量矢量传感器所在位置处的声阻抗Z；步骤3：根据阻抗值Z与2号声压传感器测量的声压值p
ref2
，计算矢量传感器所在位置处的参考质点振速u
ref
：步骤4：根据矢量传感器测试的声压值p
pu
与2号声压传感器得到的声压值p
ref2
计算声压幅值灵敏度S
p
，绘制声压灵敏度曲线：根据矢量传感器所在位置处的参考质点振速u
ref
与矢量传感器测试得到的质点振速值u
pu
计算质点振速幅值灵敏度S
u
，绘制质点振速灵敏度曲线：步骤5：由p
ref2
与u
ref
计算得到理论的声压与质点振速的相对相位...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢天铸，侯宏，赵静，鲍明，杨建华，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：