扫描声强法测量声功率的几个关键问题研究

论文题目: 扫描声强法测量声功率的几个关键问题研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 机械设计及理论

作者: 周广林

导师: 陈心昭

关键词: 声强测量,系统误差,不确定度,双传声器,扫描,声功率,误差分析,声压,算术平均声压,几何平均声压,实验

文献来源: 合肥工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 声强就是声场中的声波强度,它等于通过与能流方向垂直的单位面积上的声能量。由于声强本身是一个矢量,用声强描述声场有声压无法相比的优点。用声强法测量声源的声功率可以分为离散点测量法和扫描测量法。本文选择矩形测量面,对方形、直线加半圆形和锯齿形扫描路径的收敛性进行理论上的证明,研究扫描测量声功率误差与扫描速度、扫描面大小、扫描面到声源的距离、扫描线密度的关系。对双传声器声强测量系统测量误差进行分析和评定,指出减小测量误差的途径,并对测量系统进行修正。针对基于算术平均声压计算的声强值存在着高频止限问题,文中选取较多种声源类型,对基于几何平均声压的声强计算方法与基于算术平均声压的声强计算方法进行比较,指出两种声强计算方法的特点和应用范围。分别在普通环境和半消声室选择矩形测量面对声强测量系统的有效性和三种扫描路径的收敛性进行实验研究,证明理论研究的正确性。 第一章阐明研究的意义,回顾分析声强测量技术的发展历史及研究现状,明确需要解决的问题,确定本论文的主要研究内容。 第二章介绍波动方程、声能、声能流密度、声强及度量方法、双传声器互谱声强测量原理。对双传声器声强测量系统的原理误差、仪器制造误差及随机误差进行详尽的分析,并应用不确定度理论对测量系统进行评定,指出减小测量误差的途径。根据传递函数推导出双传声器声强测量系统的误差特征函数,采用残余声强方法对声强测量系统进行修正。 第三章对扫描声强法测量声功率的收敛性进行研究,证明在矩形测量面上,方形、直线加半圆形和锯齿形扫描路径均为真实的扫描路径的正确性,同时研究是否还存在其它能够获得精确测量结果的真实扫描路径;研究扫描路径的真实性与扫描速度的关系;研究直线加半圆形、方形、锯齿形三种扫描路径声功率测量误差的收敛速度与扫描路径的形式和扫描速度的关系;研究扫描面的大小与扫描误差的关系。给出矩形测量面锯齿形扫描路径三种声源不同误差值时不同扫描线密度所对应的扫描测量面到声源的距离的最小值或取值范围。 第四章针对基于算术平均声压计算的声强值存在着高频止限这一问题,选取多种声源类型(点声源、平面声场、单极子、偶极子、四极子、作振动的球声源、两同相小球源及声柱),对基于几何平均声压的声强计算方法与基于算术平均声压的声强计算方法进行比较,找出这两种计算方法的适用范围,并从计算精度和计算量上对其进行比较。 第五章验证自制扫描声强测量系统的有效性;分析扫描声强测量参数对声功率测量误差的影响;研究直线加半圆形、方形、锯齿形三种扫描路径收敛速

论文目录:

摘要

Abstract

致谢

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表格清单

第一章 绪论

1.1 问题的提出

1.2 声强测量技术及其应用的研究进展

1.2.1 声强测量法的理论研究

1.2.2 声强测量法的应用研究

1.2.3 基于声强测量法的声功率测量研究

1.2.4 对声强测量误差的研究

1.2.5 声强测量系统的研究

1.2.6 声强测量的新技术

1.3 扫描声强法测量声功率时存在的问题

1.4 本论文研究的主要内容

第二章 声强测量系统误差及不确定度评定

2.1 声场中的波动方程及其解

2.1.1 运动方程

2.1.2 连续性方程

2.1.3 物态方程

2.1.4 波动方程

2.1.5 波动方程的解

2.2 声能与声强

2.2.1 声能

2.2.2 声能流密度和声波强度(声强)

2.2.3 有功声强和无功声强

2.2.4 复声强

2.2.5 声强的度量

2.3 声强技术中的P—U法和P—P法

2.3.1 P—U法

2.3.2 P—P法

2.4 双传声器互谱声强测量原理及声强互谱关系式

2.4.1 声强的频域分析法

2.4.2 双传声器声强探头

2.5 双传声器声强测量系统误差分析及不确定度评定

2.5.1 系统误差分析

2.5.2 双传声器声强测量系统的不确定度评定

2.5.3 减小声强测量系统测量误差的途径

2.6 双传声器声强测量系统误差修正方法

2.6.1 双传声器声强测量系统误差产生的理论分析

2.6.2 声强测量系统误差的残余声强修正方法

2.6.3 残余声强法修正声强测量结果带来的误差

2.6.4 结论

2.7 系统修正

2.7.1 相位失配修正

2.7.2 指向性能修正

2.7.3 测量精度修正

2.8 本章小结

第三章 扫描声强测量的扫描路径与扫描参数研究

3.1 声强的离散点测量法与扫描测量法

3.1.1 离散点法测量声源声功率的原理

3.1.2 扫描法测定声源声功率的原理

3.2 扫描声强测量法中扫描路径的收敛性研究

3.2.1 矩形测量面上扫描声功率估计值收敛于真值的条件

3.2.2 矩形测量面上各种扫描路径收敛性分析

3.2.3 结论

3.3 矩形测量面几种扫描路径声功率测量的误差分析

3.3.1 误差模型的建立

3.3.2 误差分析模型的建立

3.3.3 误差结果分析

3.3.4 结论

3.4 扫描速度对扫描声强法测量声功率精度的影响

3.4.1 误差模型的建立

3.4.2 误差结果分析

3.4.3 结论

3.5 扫描声强法测量声功率时扫描参数的确定

3.5.1 扫描声强法声功率测量误差模型

3.5.2 几何参数对声功率测量误差的影响

3.5.3 扫描测量几何参数的确定

3.5.4 结论

3.6 本章小结

第四章 基于几何平均声压的声强计算的误差分析

4.1 问题的提出

4.2 点声源声强计算方法的误差分析

4.2.1 引言

4.2.2 基于算术平均声压的声强计算误差

4.2.3 基于几何平均声压的声强计算误差

4.2.4 两种声强算法的误差比较

4.2.5 结论

4.3 单极子、偶极子、四极子声源声强计算方法误差分析

4.3.1 两种方法声强计算的误差比较

4.3.2 结论

4.4 球声源作振动时声强计算方法的误差分析

4.4.1 理论声强的精确计算

4.4.2 算术平均声强的计算

4.4.3 几何平均声强的计算

4.4.4 两种声强计算的误差分析

4.4.5 结论

4.5 两同相小球源及声柱两种声强计算的误差分析

4.5.1 两同相小球源的两种声强计算比较

4.5.2 声柱的两种声强计算比较

4.5.3 结论

4.6 基于谱分析理论的几何平均声压与算术平均声压比较

4.6.1 两种算法在计算精度上的差异

4.6.2 两种算法在计算量上的差异

4.6.3 声压与声强的关系

4.6.4 结论

4.7 复声压信号的选取和声压几何平均的实现

4.8 本章小结

第五章 扫描声强测量声功率技术的实验研究

5.1 实验目的及实验内容

5.2 自行研制的声强测量系统的对比实验

5.2.1 对比实验的目的

5.2.2 测试项目

5.2.3 实验仪器

5.2.4 测试对象及工况

5.2.5 试验方案

5.2.6 对比测量实验数据与图表

5.2.7 对比测量实验结果汇总

5.3 扫描路径及扫描参数对声功率测量的影响的实验研究

5.3.1 实验方案设计

5.3.2 试验结果

5.3.3 结果分析

5.4 本章小结

第六章 全文结论

参考文献

攻读博士学位期间参与和主持的科研项目

攻读博士学位期间发表与课题有关的学术论文

发布时间: 2005-07-13

参考文献

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标签：声强测量论文;  系统误差论文;  不确定度论文;  双传声器论文;  扫描论文;  声功率论文;  误差分析论文;  声压论文;  算术平均声压论文;  几何平均声压论文;  实验论文;