基于矢量水听器的声学材料声反射系数现场测试方法研究

论文摘要

吸声材料在噪声污染日益严重的今天得到了广泛应用,声反射系数是表征吸声材料声学特性的重要参数,其量化了吸声材料的吸声特性,为吸声材料的正确应用提供理论依据。因此,如何有效地获取声学材料的反射系数成为人们的重点研究对象。本文主要研究了利用矢量水听器在自由场中测量大样水声材料反射系数的测试方法。首先阐述了球面波入射平面障板的反射声场的理论公式,给出了用几何声学进行近似的条件,其次给出表面阻抗法的基本原理,分垂直入射和斜入射讨论反射系数的计算公式,并进行数值仿真计算,分析实验参数对测量结果的影响。重点分析了反射声场中的能量关系,通过推导入射声强与反射声强与声能密度之间的关系给出声强法测量材料反射系数的计算公式,并对球面波斜入射的情况进行仿真研究,讨论声源位置,水听器与障板间距离和信噪比对计算结果的影响。针对声强法进行误差分析,采用数值分析的方法讨论了声强法中声源方向、水听器各通道灵敏度和声压与振速通道间的相位不一致性对测试结果的影响。搭建了基于表面阻抗法和声强法的测量系统,通过实验证明了两种方法的可行性。进行多种工况实验,给出了数据处理对比结果,验证了仿真所得结论,并将两种处理结果进行对比,分析了各自的优缺点和适用条件。声强法利用矢量水听器可同时、共点的获取声场中声压和振速信息的优势,快速的测量得到材料的反射系数,简化了仪器设备,实验操作简单易行,满足现场测试要求；且矢量水听器良好的指向性以及在低频测量方面的优势,很好的将测试频段向低推广,符合现代水声技术的发展趋势；矢量信号的处理技术也为材料反射系数的反演提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的研究背景及意义
• 1.2 声学材料声反射系数测试方法概述
• 1.2.1 声管小样材料反射系数测试方法
• 1.2.2 自由场大样材料反射系数测试方法
• 1.3 矢量水听器在声学材料声反射系数测量中的应用
• 1.4 论文主要研究内容
• 第2章 声学材料声反射系数测量的表面阻抗法研究
• 2.1 球面波在平面障板上的声反射理论分析
• 2.2 表面阻抗法测量的基本原理
• 2.3 数值仿真与计算分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 声学材料声反射系数测量的声强法研究
• 3.1 声强法测量的基本原理
• 3.1.1 测量基本原理
• 3.1.2 矢量水听器的电子旋转
• 3.1.3 数值仿真计算与分析
• 3.2 声强法测量的误差分析
• 3.2.1 声源入射角度偏差对测量结果的影响
• 3.2.2 矢量水听器灵敏度对测量结果的影响
• 3.2.3 声压振速通道相位不一致性对测量精度的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 声学材料声反射系数测量实验研究
• 4.1 实验概述
• 4.2 矢量水听器的性能测试与校准
• 4.3 实验数据的处理与分析
• 4.3.1 数据预处理
• 4.3.2 实验测试结果与分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢