一种基于近场声全息的隔声测量系统及其测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于近场声全息的隔声测量系统及其测量方法，该系统包括设于声源室内并依次相连的PC机、声卡、功率放大器、正十二面体扬声器、声级计，以及设于接收室内的基于Labview的隔声测量平台、全息传声器阵列、参考信号传声器和显示器。本发明专利技术使用传声器阵列扫描技术测取构件近场的复声压分布，通过近场声全息算法重建构件表面的辐射声场，包括声压分布、振速分布、三维声强分布以及辐射声功率等，进一步分析不仅可得构件的隔声频率特性，而且能精准定位隔声缺陷。本发明专利技术具有精度高、多点同步测量以及不受房间声学条件限制等优点，为构件隔声的实验室测量和现场测量提供了新的参考。参考。参考。

【技术实现步骤摘要】
一种基于近场声全息的隔声测量系统及其测量方法


[0001]本专利技术涉及建筑声学测量
，具体涉及一种基于近场声全息的隔声测量系统及其测量方法。

技术介绍

[0002]构件隔声性能的优劣直接影响房间隔绝噪声的能力，而隔声测量是评估构件隔声性能的重要方法之一。当前隔声测量的方法主要包括声压法和声强法。声压法由于受背景噪声、房间扩散程度、室内容积及吸声量的影响，不适用于现场隔声测量。声强法具有抑制侧向传声、识别漏声路径以及环境噪声干扰小的优点，能在现场条件下应用，但声强法存在仪器昂贵和操作复杂的缺陷，使得声强阵列难以实现，不适用于大型构件的现场测量。随着室内背景噪声标准的不断提升和装配式建筑的快速发展，对构件隔声性能及测量的要求更为严格，当前隔声测量技术已不能满足实际需求。
[0003]近场声全息技术被广泛应用于声源辐射声场的重建。其基本原理是利用空间声场变换算法，从多通道同步测量的全息数据(声压或粒子速度)中计算整个空间任意场点的声学量，以及重建振源表面的声场分布。通过对现有技术的检索发现，现有
技术实现思路
主要是将近场声全息技术应用于噪声源识别及机械故障诊断等领域中，关于该技术在测量建筑构件隔声性能的
技术实现思路
还未出现。形成一种基于近场声全息理论的隔声测量技术，对拓展近场声全息的应用范围以及促进隔声测量技术的发展具有重要意义。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本专利技术提供一种基于近场声全息的隔声测量系统及其测量方法，本专利技术基于近场声全息数值计算方法，通过全息传声器阵列在构件近场测量的复声压分布，就能够完整再现构件表面辐射声场，包括声压分布、振速分布、三维声强分布以及辐射声功率等，进而得到建筑构件的空气声隔声量，以及精准定位构件隔声缺陷；本专利技术利用图形化编程语言Labview开发的隔声测量系统，可以在信号采集结束后立即得到构件隔声量及表面声像图。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种基于近场声全息的隔声测量系统，包括：接收室、声源室、待测构件、显示器、基于Labview的隔声测量平台、全息传声器阵列、参考信号传声器、PC机、声卡、功率放大器、正十二面体扬声器和声级计；
[0007]所述声卡设于PC机内，所述PC机用于生成白噪声信号，所述PC机、功率放大器、正十二面体扬声器依次相连，构成信号发射模块，并设于声源室内；
[0008]所述基于Labview的隔声测量平台分别与全息传声器阵列、参考信号传声器、显示器相连，所述基于Labview的隔声测量平台、全息传声器阵列、参考信号传声器和显示器均设于接收室内；
[0009]所述全息传声器阵列由多个声压传感器组成，多个声压传感器按照设定采样间距
排布，用于对待测构件进行逐次测量，所述参考传声器设于待测构件近场位置；
[0010]所述接收室与声源室之间设有测试洞口，所述待测构件设于测试洞口中，所述接收室和声源室通过待测构件分隔设置；
[0011]所述声级计设于声源室内，用于测量声压级。
[0012]作为优选的技术方案，所述全息传声器阵列和参考信号传声器的直径为1/8～1/2英寸。
[0013]作为优选的技术方案，所述声压传感器采用等间隔排布。
[0014]作为优选的技术方案，所述基于Labview的隔声测量平台包括PXI机箱、PXI嵌入式控制器和数据采集卡，所述PXI嵌入式控制器和数据采集卡通过插槽与PXI机箱连接；
[0015]所述数据采集卡采用NI
‑
PXI
‑
4461和NI
‑
PXIe
‑
4497声音与振动模块，所述全息传声器阵列与NI
‑
PXIe
‑
4497声音与振动模块连接，所述参考信号传声器与NI
‑
PXI
‑
4461声音与振动模块连接。
[0016]本专利技术还提供基于近场声全息的隔声测量系统的测量方法，包括下述步骤：
[0017]PC机生成白噪声信号，通过功率放大器放大后激发正十二面体扬声器发出声场，并且激励待测构件向接收室辐射声场，采用声级计分别在不同位置测量声压级，对全部测点测得的1/3倍频程声压级进行能量平均，得到声源室平均声压级；
[0018]根据待测构件大小确定全息测量面尺寸,并根据隔声测量的频率范围确定全息面与待测构件表面的距离以及全息测量面传声器之间的采样间距；
[0019]正十二面体扬声器发出的宽带噪声信号在声源室形成扩散声场，激励待测构件振动，向接收室辐射声能；
[0020]制定全息测量扫描路径，全息传声器阵列测得全息面时域声压信号，参考传声器测得参考时域声压信号，完成各通道信号的时域、频域显示；
[0021]通过全息面时域声压信号的自谱得到声压幅值分布，全息面时域声压信号与参考时域声压信号的互谱得到声压相位分布，计算得到全息面复声压分布；
[0022]声场逆向重建得到构件表面复声压分布和法向声强分布；
[0023]生成声像图及计算待测构件的1/3倍频程隔声量。
[0024]作为优选的技术方案，所述待测构件的入射声功率的计算公式表示为；
[0025][0026]其中：W1表示待测构件的入射声功率，P1表示声源室声压均方值；S为被测构件面积，ρ0为空气密度，c0为声波在空气中的传播速度。
[0027]作为优选的技术方案，所述计算得到全息面复声压分布，具体表示为：
[0028][0029]其中，p
H
(l
x
，l
y
，f)表示全息面复声压分布，|p
H
(l
x
，l
y
，f)|表示声压幅值分布，φ(l
x
，l
y
，f)表示声压相位分布。
[0030]作为优选的技术方案，所述声场逆向重建得到构件表面复声压分布和法向声强分布，具体步骤包括：
[0031]根据全息面复声压分布pH(l
x
，l
y
，f)，通过声场空间变换算法进行逆向重构，得到构件表面复声压分布p
S
(l
x
，l
y
，f)，具体表示为：
[0032][0033]其中，DFT{
·
}、IDFT{
·
}分别代表二维Fourier变换和逆变换，为格林函数的角谱表达式；
[0034]通过欧拉方程的二维Fourier变换，得到构件表面速度矢量三个方向的角谱分量，其中，z方向的角谱分量即为构件表面的法向速度角谱；
[0035]由法向速度角谱的二维Fourier逆变换，得出构件表面法向速度在实数域的分布u
z
(l
x
，l
y
，f)，具体表示为：
[0036][00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于近场声全息的隔声测量系统，其特征在于，包括：接收室、声源室、待测构件、显示器、基于Labview的隔声测量平台、全息传声器阵列、参考信号传声器、PC机、声卡、功率放大器、正十二面体扬声器和声级计；所述声卡设于PC机内，所述PC机用于生成白噪声信号，所述PC机、功率放大器、正十二面体扬声器依次相连，构成信号发射模块，并设于声源室内；所述基于Labview的隔声测量平台分别与全息传声器阵列、参考信号传声器、显示器相连，所述基于Labview的隔声测量平台、全息传声器阵列、参考信号传声器和显示器均设于接收室内；所述全息传声器阵列由多个声压传感器组成，多个声压传感器按照设定采样间距排布，用于对待测构件进行逐次测量，所述参考传声器设于待测构件近场位置；所述接收室与声源室之间设有测试洞口，所述待测构件设于测试洞口中，所述接收室和声源室通过待测构件分隔设置；所述声级计设于声源室内，用于测量声压级。2.根据权利要求1所述的基于近场声全息的隔声测量系统，其特征在于，所述全息传声器阵列和参考信号传声器的直径为1/8～1/2英寸。3.根据权利要求1所述的基于近场声全息的隔声测量系统，其特征在于，所述声压传感器采用等间隔排布。4.根据权利要求1所述的基于近场声全息的隔声测量系统，其特征在于，所述基于Labview的隔声测量平台包括PXI机箱、PXI嵌入式控制器和数据采集卡，所述PXI嵌入式控制器和数据采集卡通过插槽与PXI机箱连接；所述数据采集卡采用NI
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PXI
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4461和NI
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PXIe
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4497声音与振动模块，所述全息传声器阵列与NI
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PXIe
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4497声音与振动模块连接，所述参考信号传声器与NI
‑
PXI
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4461声音与振动模块连接。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述基于近场声全息的隔声测量系统的测量方法，其特征在于，包括下述步骤：PC机生成白噪声信号，通过功率放大器放大后激发正十二面体扬声器发出声场，并且激励待测构件向接收室辐射声场，采用声级计分别在不同位置测量声压级，对全部测点测得的1/3倍频程声压级进行能量平均，得到声源室平均声压级；根据待测构件大小确定全息测量面尺寸,并根据隔声测量的频率范围确定全息面与待测构件表面的距离以及全息测量面传声器之间的采样间距；正十二面体扬声器发出的宽带噪声信号在声源室形成扩散声场，激励待测构件振动，向接收室辐射声能；制定全息测量扫描路径，全息传声器阵列测得全息面时域声压信号，参考传声器测得参考时域声压信号，完成各通道信号的时域、频域显示；通过全息面时域声压信号的自谱得到声压幅值分布，全息面时域声压信号与参考时域声压信号的互谱得到声压相位分布，计算得到全息面复声压分布；声场逆向重建得到构件表面复声压分布和法向声强分布；生成声像图及计算待测构件的1/3倍频程隔声量。6.根据权利要求5所述的基于近场声全息的隔声测量系统的测量方法，其特征在于，所
述待测构件的入射声功率的计算公式表示为；其中：W1表示待测构件的入射声功率，P1表示声源室声压均方值；S为被测构件面积，ρ0为空气密度，c0为声波在空气...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红卫，熊威，於秀，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：