阻抗管法测量声学材料吸声系数

声学测量实验报告题目阻抗管法测量声学材料吸声系数专业名称环境科学学生姓名刘华完成时间2014.12.15图1阻抗管测量吸声系数系统连接示意图阻抗管法测量声学材料吸声系数一、实验目的掌握用阻抗管法测量吸声材料吸声系数、声阻抗率的原理及操作方法。二、实验要求1．了解BK阻抗管4206型的结构原理及功能；2．掌握Pulse3560C测量声学材料的吸声系数的程序。三、实验环境1．BK4206阻抗管套件2．被测材料：海绵样品直径100㎜3．BK声学测量软件平台9.04．Pulse3560C前端5．功率放大器BK2716C6．通用计算机及M6k7．声级计校准器4321四、实验内容、步骤实验内容：测量海绵样品(纳米材料或自选声学材料)的吸声系数。测量系统如图1所示。图2阻抗管测量原理示意图实验原理与方法：阻抗管测量材料吸声性能的原理是基于传递函数法。其原理是将宽带稳态随机信号分解成入射波pi和反射波pr，pi和pr大小由安装在管上的两个传声器测得的声压决定，如图2所示。其中s为双传声器的间距，l为传声器2至基准面（测量表面）的距离。入射波声压和反射波声压分别可写为：0jkxiIpPe(1)0jkxrRpPe(2)式中，PI是基准面上pi的幅值，PR是基准面上pr的幅值。两个传声器位置处的声压分别为：00()()1jksljkslIRpPePe(3)021jksiiipHep(4)入射波的传递函数Hi为：021jksiiipHep(5)其中s为两个传声器之间的距离,反射波的传递函数Hr为：021jksrrrpHep(6)总声场的的传递函数H12可由p1、p2获得，并有PR=rPI0000212()()1jkljkljksljkslpereHpere(7)使用Hi、Hr改写上式02()1212jkslirHHreHH(8)反射系数r可通过测得的传递函数、距离s、l和波数k0确定。因此，吸声系数和阻抗率分别为：21r(9)011rzcr(10)实验步骤：1.按图8.1连接并将大管接入系统，将双传声器BK4187与相应的专用测量电缆连接后，插入阻抗管相应的传声器位置处。安装时，先松开测量管上传感器插孔的锁紧螺母，然后将传声器轻轻插入孔内到指定位置，并锁紧螺母。传声器A插入位置2，传声器B插入位置3，不用的插孔用哑元封堵；同时将传声器A接入前端3通道，B接入前端4通道；前端输出通道1与BK2716C通道1输入端相连，对应得输出接入阻抗管的声源激励端；检查无误后，打开计算机、功放及前端电源，注意功率放大器增益放至最小一档。2.在PULSE软件平台的应用程序中，选择材料试验程序，点击大管并打开程序，进行相关设置：(1)在Measurent栏输入合适的频率范围，在FrontEnd栏中点击ConnectSignal对输入通道进行正确配置；(2)对使用Random信号激励声场的FFT分析，建议取较细的频谱分辨率，这样可以增大FFT分析的数据块长度；(3)建议选择100次以上的线性平均以提高信噪比。3.通道校准(每次必须执行，只在使用同一PULSE项目，同一序列号传声器，同一管子时可以跳过)。取出4187麦克风对，使用4231校准器，进行常规的幅值增益校准。4.信噪比测量分别选择背景噪声测量和信号测量(建议按照先背景后信号的顺序进行)，系统将自动计算信噪比，如果在测量完成后没有警告出现，即可继续下一步；在测量时，建议选择Autorange自动定量程以避免发生过载。5.传递函数修正分别选择互换麦克风位置测量和正常麦克风位置测量(建议按先互换、后常规的顺序进行)，系统将自动完成修正(两次测量的传递函数作几何平均)。如果在测量完成后没有警告出现即可继续下一步(在分析频率范围高达6.4kHz时，一般幅值误差均能满足容限差，但是可能出现相位误差超出容限值，这时可以返回第一步的设置栏，调大相位误差容限)。在测量时，一般选择Autorange自动定量程。6.样品测量在AddNewMeasurnent中添加测量次数和样品名称然后点击Add加入添加信息，之后即可MeausrmentControl栏中选中某个按Start进行测量。7.后处理在Average栏可以按照管的类型，输入平均后希望出现的名称，选择某几次测量结果，点击Average进行平均；在Combine栏可以组合大管和小管的测量数据后点击Combien进行组合。(注意：Tubelow表示是测量低频范围――大管，Tubehigh表示是测量高频范围――小管，不可以颠倒顺序)。在Extract栏可以按照管的类型，从FFT频响法测量结果中合成1/n倍频程方式的结果最后在Result栏，在希望显示的函数名称前打钩，显示图形。(注意：如果没有数据在图形上显示，可以在图形中央单击右键，选择属性，在Function页，选择Result函数组，在组中单击要显示的函数-c表示数据经过大小管的组合-e表示数据是从FFT线性谱合成为1/n倍频程方式)8.报告存储注意在Excel表格的左下角的多表格选项中存有各个函数结果。五、实验报告要求及计录、格式1.按1/3倍频程绘出两种材料的吸声系数数据及曲线。（1）1/3倍频程材料的吸声系数数据：频率（Hz）吸声系数频率（Hz）吸声系数00.000008000.226121000.0517110000.272061300.0522312500.332481600.0605616000.418022000.075672500.089063000.104954000.133135000.159426000.18033AbsorptionCoefficient(NewMeasurement,Large)02004006008001k1.2k1.4k1.6k0100m200m300m400m500m600m700m800m900m1[Hz][]AbsorptionCoefficient(NewMeasurement,Large)02004006008001k1.2k1.4k1.6k0100m200m300m400m500m600m700m800m900m1[Hz][]（2）1/3倍频程材料的吸声系数数据：频率吸声系数频率吸声系数00.0000010000.208901200.0324020000.410462000.0650430000.579663200.0969740000.671294000.1133250000.667786000.1496860000.629678000.1805464000.69988AbsorptionCoefficient(NewMeasurement,Small)05001k1.5k2k2.5k3k3.5k4k4.5k5k5.5k6k0100m200m300m400m500m600m700m800m900m1[Hz][]OVERLOADAbsorptionCoefficient(NewMeasurement,Small)05001k1.5k2k2.5k3k3.5k4k4.5k5k5.5k6k0100m200m300m400m500m600m700m800m900m1[Hz][]六、实验注意事项1.安装样品时，不要和后板之间留有间隙，否则曲线上会出现吸收峰；2.交叉校准时，完全松开固紧螺栓，轻轻拿出传声器，然后再轻轻固紧。