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聲強(qiáng)測量儀
閱讀�1455時間�2022-06-08 09:06:14

    聲強(qiáng)測量儀在許多領(lǐng)域廣泛用于現(xiàn)場研究復(fù)雜振動機(jī)械的輻射模式和聲源定�。近年來特別是對液體中聲�(qiáng)的測量運(yùn)用特別廣��

簡介

    聲強(qiáng)可以在任何聲場中測量,測量聲�(qiáng)時穩(wěn)�(tài)背景噪聲對被測設(shè)備的聲功率沒有任何影�。聲�(qiáng)測量儀在許多領(lǐng)域廣泛用于現(xiàn)場研究復(fù)雜振動機(jī)械的輻射模式和聲源定位�

    國內(nèi)外聲�(qiáng)�(jì)量主要有三種方法:消聲室�,行波管法,聲強(qiáng)校準(zhǔn)器法�


�(fā)�

    上世紀(jì)80年代�,聲�(xué)測量中采用了�(shù)字信號處理技�(shù),使得聲�(qiáng)測量儀商品化生�(chǎn)成為可能�

    隨著傳聲器制造和電子技�(shù)的不斷�(jìn)步,聲強(qiáng)級測量儀的量程及范圍可滿足大多數(shù)噪聲測量的需�,但是,聲強(qiáng)測量和聲�(qiáng)校準(zhǔn)并不是并駕齊�(qū)�(fā)展的�

    早期聲強(qiáng)�(jì)量是通過聲壓校準(zhǔn)�(jīng)理論�(jì)算得出的�

    �(jīng)過近30年的�(fā)�,國�(nèi)外聲�(qiáng)�(jì)量主要采用的技�(shù)方案有消聲室法、行波管�、聲�(qiáng)校準(zhǔn)器法等。這些方法�(cè)重聲�(qiáng)級的頻率響應(yīng)校準(zhǔn)和單一聲強(qiáng)校準(zhǔn),一般聲�(qiáng)級小�120dB 對聲�(qiáng)測量儀在寬動態(tài)范圍的線性度校準(zhǔn)始終是一個缺�(xiàng)�

    隨著宇航科技的發(fā)�,極值空氣聲(高聲�、高聲強(qiáng))的作用及影響逐漸被人們所�(rèn)�,例如置于強(qiáng)大聲場中的火�、衛(wèi)星和飛船的殼體將�(chǎn)生疲勞和損壞,某些監(jiān)測儀表將�(chǎn)生亂真效�(yīng)�

    上述場合均需要使用動�(tài)范圍高的高聲�(qiáng)級測量儀,涉及高聲強(qiáng)級可�(dá)140dB,這樣的情形導(dǎo)致聲�(qiáng)測量儀相位不匹配和非線性畸�,產(chǎn)生較大的測量誤差�


分類

    消聲室法

    消聲室法是使用的廣泛的方法,將聲�(qiáng)測量儀置于自由聲場(消聲�)�,聲�(qiáng)探頭軸正對聲源中�,同時在其附近并列放置標(biāo)�(zhǔn)傳聲�。聲源發(fā)出的聲波為平面行�,則聲強(qiáng)測量儀測得的聲�(qiáng)�,I=聲壓級L 一0�15dB�

    這種方法通過�(biāo)�(zhǔn)傳聲器溯源于聲壓基準(zhǔn),比較容易獲得高的準(zhǔn)確度水平,這種方法適用于聲�(qiáng)測量儀的頻率響�(yīng)校準(zhǔn),其大聲�(qiáng)級不1lOdB,頻率范圍為(50�6 300)Hz�

    行波管法

    行波管法采用一個空心透明圓管(行波管),行波管一端安裝揚(yáng)聲器,另一端是均勻安裝多個塑料管,并為圓弧型。使這個端面完全吸聲而無反射,聲�(qiáng)探頭置于管內(nèi),軸正對聲源中心�

    聲源采用中心有圓孔特制揚(yáng)聲器,通過中心插人一根可移動的裝有標(biāo)�(zhǔn)傳聲器的探管,用來測量駐波管的聲�。當(dāng)聲源�(fā)出聲波后,聲�(qiáng)探頭的兩個傳聲器測得的聲壓信號的幅值和相位完全已知,得出被校聲�(qiáng)��

    這種方案占地少,聲波信號�(zhǔn)確性好,但校準(zhǔn)�(zhǔn)確度較低。由于駐波管尺寸一�,限制了頻率范圍,其大聲�(qiáng)級不20dB,頻率范圍為(100�2 000)Hz�

    聲強(qiáng)校準(zhǔn)器法

    聲強(qiáng)校準(zhǔn)器法比較常見,具有操作簡�,準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)�

    由模擬自由場中平面聲波的活塞�(fā)生器和聲�(qiáng)耦合器組成。用于聲�(qiáng)、質(zhì)�(diǎn)速度和聲壓校�(zhǔn)的聲�(qiáng)耦合�,包括兩個由耦合元件相連的腔室。當(dāng)活塞�(fā)生器與耦合器相接時,上下兩腔室的之間存在相�(dāng)于標(biāo)稱間距為50ram而無反射出現(xiàn)的相位差�

    在兩個腔室中的聲壓幅值相�,因此模擬了一個自由場中傳播的平面聲波的聲�(qiáng)。如果聲�(qiáng)探頭的一個傳聲器位于上腔�,另一個位于下腔室,則可用來校�(zhǔn)聲強(qiáng)測量儀器的聲強(qiáng)和質(zhì)�(diǎn)速度的靈敏度。耦合器和活塞�(fā)生器還可用作聲壓校準(zhǔn),這時兩個傳聲器都放在下腔室�,使它們暴露在完全相同的聲壓下(幅值和相位相同),利用已知的聲壓級對各個傳聲器通道作聲壓靈敏度校準(zhǔn)。其聲強(qiáng)校準(zhǔn)值為定�,即118dB�250Hz�


展望

    聲強(qiáng)校準(zhǔn)方法聲強(qiáng)級均小于130dB,對聲強(qiáng)級在寬動�(tài)范圍的線性度和高聲強(qiáng)級校�(zhǔn)始終是一個缺�(xiàng)�

    聲強(qiáng)探頭主要測量器件是兩個配對的傳聲�,在高聲壓的作用下其敏感元件會產(chǎn)生非線性畸�,導(dǎo)致兩傳聲器相位失�,甚至損��

    由于沒有高聲�(qiáng)校準(zhǔn)手段,在高于130dB�,聲�(qiáng)測量的準(zhǔn)確度一直受到質(zhì)�。迫切需要建立動�(tài)范圍寬增�。以高聲壓標(biāo)�(zhǔn)傳聲器作為主�(biāo)�(zhǔn)�,給出高聲壓級標(biāo)�(zhǔn)�,耦合元件引起耦合器相位變化是已知�。這樣,就可模擬產(chǎn)生聲�(qiáng)級�

    上述原理的高聲強(qiáng)校準(zhǔn)器在腔內(nèi)聲壓級失真度�2%的條件下,高聲強(qiáng)級可�(dá)140dB,可滿足部分聲強(qiáng)測量儀線性度校準(zhǔn)的需��

    空氣聲計(jì)�

    主要包括聲壓和聲�(qiáng)兩個參�(shù),聲壓計(jì)量經(jīng)多年研究,已建立頻率范圍�10Hz一20kHz,聲壓級�80dB一170dB的相�(guān)�(jì)量標(biāo)�(zhǔn)�

    聲強(qiáng)�(jì)量只在一定的頻率范圍�(nèi)或在某些特定的聲�(qiáng)級下�(jìn)�,高聲強(qiáng)級校�(zhǔn)幾乎�。其難點(diǎn)在于在高聲強(qiáng)條件下不僅要解決的高聲壓�(chǎn)生的非線性問題,還要解決相位匹配控制的難�。雖然,國內(nèi)外高聲強(qiáng)校準(zhǔn)取得了一定的�(jìn)�,但其原�、設(shè)備和方法等仍需�(jīng)過時間和�(yīng)用的考驗(yàn),相�(yīng)的問題正在�(jìn)一步的研究�,相信在不久的將來會有更大的�(jìn)展�


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