椭球体次声波声聚能方法技术

本发明专利技术涉及一种椭球体次声波声聚能方法。其步骤为：设计声谐振管、组装声源和声谐振管、设计椭球体次声波声聚能室、确定椭球体次声波声聚能室内声源焦点及次声波声场参考点的位置、固定组装为一体的声源和声谐振管以及被测物、接通声源后，声源产生的次声波通过声谐振管内的空气谐振，在椭球体内辐射，在椭球体的右半球空间内形成聚能次声波声场。本发明专利技术使用声输出较小的声源，通过声管谐振及椭球内声场的聚能产生数倍于声源可建立的次声波声场之强度。在椭球体内聚能声场的声压级比声源在自由声场中的声压级高２０－３０ｄＢ。本方法可供研究人员做高强度噪声对人体、动植物的影响程度或如何防护的试验等，为研究人员做试验提供了可靠和有效的声学环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及为试验所需而获得强次声场的方法，特别涉及一种为了研究次声波对人类、动 物、植物以及各种原材料的影响，而需要创建高强度次声波的。
技术介绍
在自然界中存在大量的次声波，如地震、海啸、狂风等。在大型武器爆炸时，会产生 强大的冲击波，其中次声波的成分也很大。现代科技的发展，扩展到各个领域，次声波武器也 成为现代武器之一。有文献报道称，高强度的次声波对于人类的生命和健康危害很大，不同强度的次声波可以 使人类情绪不安、神经错乱、机体损伤、奄奄一息、甚至死亡。但研究表明一定强度的次声波 对于人类的健康有益，甚至可以用于对某种疾病的医疗。研究创建高强度次声场，供有关科研单位研究了解不同频率、不同强度的次声波对人员、 动物、植物或各种原材料的影响情况。更重要的是， 一旦我们的人员遭遇到高强度次声波的恶 劣环境时，研究如何进行防御，使次声波灾害对人和物的损伤程度达到最小。于是，如何创建 可供科研单位进行试验的高强度次声波声场是科研人员面临的一项重要课题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种椭球体内次声波声聚能方法，该方法应用管中空气谐振原 理，增强扬声器的低频和次声频的声辐射能力。当管内空气谐振时，声管开口处的声输出会达 到一个很高的声压级。把声管的开口端导入椭球体声聚能室的一个焦点，能在声聚能室内创建 一个高强度的次声波聚能声场空间。本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案是按下列步骤进行① 、设计声谐振管首先根据管谐振频率计算公式LK74P'求出声谐振管的长度，其中F为设定频率；C 为声速；L为声谐振管长度；然后选择声源，根据声源的口径设计声谐振管的直径；再按照声 谐振管长度和直径的设计尺寸制造声谐振管；② 、组装声源和声谐振管将声源和声谐振管组装为一体，其中声谐振管的一端为开口端，另一端与声源相连接；③ 、设计椭球体次声波声聚能室首先确定设定频率与椭球体长轴有以下关系式F=C/2aX6，然后根据关系式求出椭球 体长轴的设计尺寸；其中F为设定频率；C为声速；2a为椭球体的长轴尺寸；再根据组装为 一体的声源和声谐振管以及被测物的尺寸设计椭球体的两个短轴尺寸；然后按照椭球体长轴和 两个短轴的设计尺寸制造椭球体次声波声聚能室；④ 、确定椭球体次声波声聚能室内声源焦点及次声波声场参考点的位置首先根据椭圆半焦距公式C = V2-先确定椭球体次声波声聚能室内声源焦点至次声波声场参考点的距离2c，然后根据两点之间的 距离确定声源焦点及次声波声场参考点的位置；⑤ 、固定组装为一体的声源和声谐振管以及被测物将组装为一体的声源和声谐振管以及被测物置于椭球体次声波声聚能室内，其中声谐 振管的开口端置于声源焦点上，被测物置于参考点或围绕参考点的次声波声场聚能区域内；⑥ 、接通声源的信号源后，声源产生的次声波通过声谐振管内的空气谐振，在椭球体内辐 射，在椭球体的右半球空间内形成聚能次声波声场。本专利技术具有以下优点1、本专利技术可以使用声输出较小的声源，通过声管谐振及椭球内声场的聚能产生数倍于声源可建立的次声波声场之强度。在椭球体内聚能声场的声压级可以比声源在自由声场中得到的声压级高20-30dB。2、采用本方法可供研究人员做高强度噪声对人体、对动植物的影响程度试验或如何防护的试验等，为研究人员做试验提供了可靠和有效的声学环境。附图说明图1是椭球体次声波声聚能室内声源焦点及次声波声场参考点示意图。 图2是声源与直声谐振管组装方式示意图。 图3是声源与弯声谐振管组装方式示意图。图4是试验1中用正弦信号测量的扬声器和扬声器加声管频响曲线对比图。图5是试验2中用正弦信号测量的扬声器和扬声器加声管频响曲线对比图。图6是实施例中与声源组合为一体的声谐振管及传声器测量位置示意图。图7是实施例中用正弦信号测量的消声室内和椭球体内频响曲线对比图。图8是实施例中用倍频带粉红噪声测量的消声室内和椭球体内频响曲线对比图。图9是测量各倍频带在椭球体内声场分布情况的测量点示意图。图10典型倍频带在各测量点处测试结果标示图。以上图7、 8中的曲线1为传声器置于声管前方轴线上(1M1W条件)，在消声室中测得。曲 线2为传声器置于声管开口端中心位置，在消声室中测得。曲线3为声管开口端置于椭球体内 左焦点上，传声器置于右焦点上测得。 具体实施例方式参照附图，按下列步骤迸行 ①、设计声谐振管首先根据管谐振频率计算公式L-C/4F求出声谐振管的长度，其中F为设定频率；C 为声速(常温为343米/秒)；L为声谐振管长度；然后选择声源，根据声源的口径设计声谐振 管的直径；再按照声谐振管长度和直径的设计尺寸制造声谐振管。本专利技术利用声管谐振来取得特定频率(低频或次声频)，即应用声管中空气谐振原理来激 励声源次声频段的声辐射能力。如果管长是声源发出声波的l/4波长的奇数倍，那么声管的开 口端辐射的声波的能量就会因为管内空气谐振而比声源本身直接辐射的声能增强许多倍。以下通过试验对声管谐振的特性进行验证-. 试验1:选用内径为O240mm长3450,的圆硬塑管做试验。试验用O250mm 口径的纸盆扬声器，振膜直径约为4>230ram。选用内径为①240隱，壁厚5mm 的圆型硬塑料管做声管，管长3450mm。以下测量均采用丹麦B&k公司生产的PULSE3560B动态信号采集分析系统进行。测试前，先把扬声器安装于一个内径为O240mm，长度为260咖的圆形小闭箱中，作为声源。 测试时，将带有闭箱的O250mm扬声器置于消声室中，在距离扬声器前方lm处，通过传声器将 频响曲线测量出来。然后，再把0 240*3450的塑料声管安装于小闭箱的前方，使扬声器辐射方 向对准声管，测试时，把声管开口端置于消声室内，传声器置于距离声管lm的轴线上，通过 传声器将频响曲线测量出来，参见图4。分析以上测出的两条曲线可以看到管谐振的效果很明显。在第一阶谐振频率25Hz处，带 声管比不带声管的声压级提高了 39dB;在第二阶谐振频率75Hz处，带声管比不带声管的声压级 提高了 lldB，在第三阶谐振频率124 Hz处，带声管比不带声管的声压级提高了约6dB等等。 而这里的25Hz和75Hz和124Hz是分别对应于3. 45m长的声谐振管的1/4波长、3/4波长和5/4 波长的频率。下面利用谐振频率公式L-iC/4F，求出以上声谐振管内各阶频率，其中F为频率；C为 声速(常温为343米/秒)；L为声谐振管长度；i为节点奇数l、 3、 5… Fl=343/ (3.45X4) =24. 85HZ F2=343/ (3.45X4/3) =74. 56HZ F3=343/ (3.45X4/5) =124. 3HZ试验2:用0130隱扬声器闭箱加①130*2600咖声管做试验。把O130mm扬声器装入一个直径O130ran，长为400rani的圆筒中，后面封闭，做成一个小闭 箱。在消声室内测试后，再在扬声器辐射面前方安装一个直径①130mm，长2600mm的声管，再 在消声室内进行测量并得到两条频响曲线，参见图5。下面利用谐振频率公式L=iC/4F，求出以上声谐振管内各阶频率。Fl:343/ (2.6X4) =33. OHz.F2=343/ (2. 6 X 4/3) =99. OHz.F3=34本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种椭球体次声波声聚能方法，其特征为按下列步骤进行：　①、设计声谐振管　首先根据管谐振频率计算公式：Ｌ＝Ｃ／４Ｆ求出声谐振管的长度，其中Ｆ为设定频率；Ｃ为声速；Ｌ为声谐振管长度；然后选择声源，根据声源的口径设计声谐振管的直径；再按照声谐振管长度和直径的设计尺寸制造声谐振管；　②、组装声源和声谐振管　将声源和声谐振管组装为一体，其中声谐振管的一端为开口端，另一端与声源相连接；　③、设计椭球体次声波声聚能室　首先确定设定频率与椭球体长轴有以下关系式：Ｆ＝Ｃ／２ａ×６，然后根据关系式求出椭球体长轴的设计尺寸；其中Ｆ为设定频率；Ｃ为声速；２ａ为椭球体的长轴尺寸；再根据组装为一体的声源和声谐振管以及被测物的尺寸设计椭球体的两个短轴尺寸；然后按照椭球体长轴和两个短轴的设计尺寸制造椭球体次声波声聚能室；　④、确定椭球体次声波声聚能室内声源焦点及次声波声场参考点的位置　首先根据椭圆半焦距公式：＊＊＊　先确定椭球体次声波声聚能室内声源焦点至次声波声场参考点的距离２ｃ，然后根据两点之间的距离确定声源焦点及次声波声场参考点的位置；　⑤、固定组装为一体的声源和声谐振管以及被测物　将组装为一体的声源和声谐振管以及被测物置于椭球体次声波声聚能室内，其中声谐振管的开口端置于声源焦点上，被测物置于参考点或参考点的次声波声场聚能区域内；　⑥、接通声源的信号源后，声源产生的次声波通过声谐振管内的空气谐振，在椭球体内辐射，在椭球体的右半球空间内形成聚能次声波声场。...

【技术特征摘要】
1、一种椭球体次声波声聚能方法，其特征为按下列步骤进行①、设计声谐振管首先根据管谐振频率计算公式L＝C/4F求出声谐振管的长度，其中F为设定频率；C为声速；L为声谐振管长度；然后选择声源，根据声源的口径设计声谐振管的直径；再按照声谐振管长度和直径的设计尺寸制造声谐振管；②、组装声源和声谐振管将声源和声谐振管组装为一体，其中声谐振管的一端为开口端，另一端与声源相连接；③、设计椭球体次声波声聚能室首先确定设定频率与椭球体长轴有以下关系式F＝C/2a×6，然后根据关系式求出椭球体长轴的设计尺寸；其中F为设定频率；C为声速；2a为椭球体的长轴尺寸；再根据组装为一体的声源和声谐振管以及被测物的尺寸设计椭球体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张吉宏，龙江霞，张积元，孙振华，赵显扬，
申请(专利权)人：天津市中环电子信息集团有限公司，天津中环真美声学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：12[]