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1、阻抗管法吸声系数测量,传递函数法,内容,什么是阻抗管什么是传递函数传递函数法吸声测量理论传递函数法吸声系数测量系统介绍测量系统注意事项,什么是阻抗管？,驻波管又称阻抗管。是一种用来测量吸声材料的垂直入射吸声系数的装置。其主体是一个具有刚性壁的矩形或圆形截面的管子，截面的线度应远小于/2；对圆形管，其直径应小于0.586。管子的长度要保证在最低测量频率时，管内至少出现一个波腹和一个波节。在管子的一端装有声源和可移动的探管传声器，另一端则留作安装材料样品，样品的安装要和实际材料使用的方法相同。声源在管内产生一个平面波，在样品处产生部分反射，在其前方形成驻波。使用传声器测出最靠近样品的波腹与波节的驻
2、波比即可得到吸声系数a。如果再测出试件与第一波节之间的距离，还可以计算出材料的声阻抗。,什么是传递函数？,在电路或控制系统理论中，将输出量y(t)的拉普拉斯变换Y(s)与输入量x(t)的拉普拉斯变换X(s)之比定义为传递函数。如果令s=jw，传递函数可以用频率响应法表示，即,我们公司采用的传递函数，定义为输入与输出信号的互功率谱与输入的自功率谱的比值,传递函数的基本思想,传递函数是拉斯变换的基础上，通过系统本身的参数描述使线性定常系统输入量和输出量建立了联系。当系统内部结构不清楚，或者根本无法弄清它的内部结构时，借助系统的输入来看输出，也可以研究系统的功能和固有特性。,传递函数法吸声测量理论,
3、传递函数法吸声系数测量系统介绍,传递函数吸声系数测量系统由阻抗管，AWA5871型功放、AWA6290B型多通道噪声振动分析仪，经过严格相位配对的1/4”传声器对及软件组成。其中，软件包括信号发生器软件和AWA6290M信号分析软件，另外配备AWA6223声校准器。可测定法向入射条件下吸声材料的吸声系数，较之驻波比法更为快捷。,阻抗管根据管径及用途不同又分为：AWA8551型阻抗管，AWA8551A型阻抗管，AWA8551T型传递损失管，AWA8551AT型传递损失管。,主要特点,符合标准：GB/T 18696.2-2002（ISO 10534-2:1998）声学 阻抗管中吸声系数和声阻抗的测
4、量 第2部分 传递函数法双传声器传递函数法多种管径，多种传声器间距，测量的频率范围宽相位严格配对，下限频率低（50Hz）只需小的样品（29mm、63mm和100mm）样品安装及拆卸方便样品的后腔可调节测试效率高，测量精度高测量参数齐全，并可以导出及自动生成报告,工作原理双传声器传递函数法测量吸声系数,它主要由AWA8551型阻抗管、测量传声器、功放、分析仪几部分组成。阻抗管又分为声源、声源筒、试件筒。声源可以产生宽带的稳定随机信号，声源筒使声源与样品间产生平面波，并使测量传声器在平面波场中。声源产生的声波作用到样品上一部分会被吸收、一部分会被反射，两个测量传声器上实际测量到的声压为入射声压加上
5、反射声压。采用双通道数字信号分析仪测量固定位置两个传声器的复传递函数，可以计算出复反射系数、吸声系数、声阻抗率等。详细的测量方法可以参考GB/T 18696.2-2002或ISO 10534-2:1998。,工作原理四传声器法隔声测量原理图,四传感器法的隔声量测量原理图如图2所示。信号发生器产生的信号,经扬声器变为声波进入声源管后产生平面声波A,遇测试样品,一部分被吸收,一部分被发射,形成反射平面声波B;一部分经测试样品,进入接收管,形成平面声波C;平面声波C 遇吸声末端,一部分被吸收,一部分被反射,形成反射平面声波D。在测试样品前后分别放置两个传声器,用于测量所在位置处的声压,采用驻波分离方
6、法,可用两个传感器把入射波A、C与反射波B、D分开,接收端的入射波A除发声端的入射波C就可以得到传声透射系数。,技术参数,AWA8551型阻抗管,组成：声源、内径100 mm声源管、内径100 mm试件管、内径29 mm声源管、内径29 mm试件管。内径100 mm声源管上传声器位置有三个，两传声器的间距分别为70mm，140mm，频率下限分别对应到100 Hz、50 Hz；近传声器到被测试件的距离为100mm。测量频率范围是50 Hz到1.6 kHz。试件管有效长度200mm。,内径29mm声源管上传声器位置有两个，传声器间距20mm，近传声器到被测试件的距离为100mm，测量频率范围是50
7、0 Hz到6.4 kHz。试件管有效长度200mm。,AWA8551A型阻抗管,组成：声源、内径64 mm声源管、内径64 mm试件管.内径64 mm声源管上传声器位置有三个，传声器的间距分别为：40mm、80mm，频率下限分别对应到400 Hz、100 Hz；近传声器到被测试件的距离为70mm。测量频率范围是100 Hz到3.2 kHz。试件管有效长度200mm。,配置清单,用户需自备计算机一台，要求1G以上主频，1G以上内存，windows XP操作系统。,吸声测量操作过程,准备工作第一步：连接硬件，连接图如右图所示,图中连线：（1）AWA6290B的信号发生器端口通过BNC线相连与AWA
8、5871的“Input”端口；（2）AWA5871的“Output”端口（功率放大）通过功放线相连与驻波管的扬声器；（3）AWA6290B的信号采集通道1通过BNC头与传声器1相连；AWA6290B的信号采集通道2通过BNC头与传声器2相连；（4）AWA6290B的USB口通过USB线与计算机相连。,第二步：对两个传声器进行校准，校准设备采用AWA6223校准器。同时记录下当前的室温和气压（这两个参数要输入到软件中，做为声速的计算参数）；第三步：打开计算机上信号发生器软件，单通道0，白噪声发声。为了提高信噪比一般需要通过均衡器对信号进行均衡。均衡方法，首先，对信号衰减20dB（防止信号过载），
9、然后调节OCT 中心频率点（如果6-2所示），最后调节AWA5871功率放大器增益按钮，调节白噪声声压。根据标准GB/T 18696.2-2002（ISO 10534-2:1998）感兴趣的频率点声压值比本底至少高10dB，本系统建议高40dB（测量时的输入声压总值在108dB左右）。测量前扬声器至少先工作10min，以使工作状态稳定。,测量方法一：交换通道法,用于测试样品比较少的情况。测试时，需要交换两个传声器的位置。交换的目的主要是相位校准,软件启动-插入吸声系数测量,属性设置,基本属性设置完后，首先点击软件菜单下的“start”按钮，启动软件，然后点击“吸声系数测量分析窗”左上角按钮“s
10、tart”启动测量。测量完后，根据提示，交换两个传声器的位置，继续点开始测量交换通道后的传递函数。,测量结果之传递函数,曲线越光滑表示测试的效果越好。,测量结果之吸声系数,如果测试材料为铝板，则吸声系数基本上小于0.1。测试的吸声系数越小越好，越小表示铝板的反射性能好（这是验证阻抗管性能的方法之一）,测量方法二：预先校准法,预先校准法主要用于批量材料测试，一般在测量之间先校准校准因素。,以大管为例，使用传声器间距为70mm（靠吸声材料端的那两个）。,启动软件 插入吸声系数测量,属性设置,测量吸声系数的步骤：,样品对比,当测量完一次吸声系数以后，使用者可以保存当前的吸声测量值。保存方法是在“吸声
11、系数分析窗”的图形工具栏上点击,，然后弹出对话框，要求输入样品名称，如“测量1”，确定后，在左边属性栏中显示“测量1”的信息,同样的步骤测量第二次，并保存为“测量2”，第三次测量，保存为“测量3”。最后左边属性栏如下图所示,样品对比属性中，如果在“合并样品记录”上打勾。则显示合并后吸声系数曲线，如果在“显示记录结果”则同时显示历史记录，即“测量1”“测量2”等的结果曲线，如果在“显示当前测量结果”后面打勾则同时显示最后一次的测量结果。如果“合并样品记录”不大打勾。则如果在“测量1”或“测量2”或“测量3”后面打勾，即可显示其吸声系数测量结果。各种曲线的颜色可以通过“线条颜色”来控制。,注意事项
12、,尽量保证没有漏声的孔和缝，如果有可用粘合剂密封（硅脂等），阻抗管最好有防止外界噪声或振动传入的隔声隔振处理（如橡胶垫）。阻抗管中空气柱的共振总是会发生的。建议在阻抗管内靠近扬声器的部位铺设至少200mm长的有效吸声材料抑制这些共振。信号幅度的选定。测量时，所有感兴趣的频率的信号幅度都应至少比背景噪声高40dB。有些频率范围可以通过信号发生器软件中的均衡功能，提高信噪比。,测试平均数的选取。为了有效抑制噪声引起的随机误差，对测得的信号频谱做平均。建议值为500次（软件中有这个设定），数据重叠率87.5%（大约30秒）传感器的安装。两个传感器安装在试件筒上时，务必保证保护罩在同一水平面上。空腔的
13、选择。当测试材料，需要测量材料的厚度，根据厚度调节空腔。如果不需要空腔，则驻波管空腔端的拉升长度应与材料厚度相同。扬声器的选择，扬声器的中心小半圆不能凹陷，如果有凹陷对测量有一定的影响。,仪器连接。传声器与AWA6290B的连接线时，两个BNC头，标有1的这头与AWA6290B的输入通道1相连，标有2的这头与AWA6290B的输入通道2相连。传声器这段，标有1的放到靠扬声器这端，标有2的放到靠吸声材料这端。在扬声器与AWA5871功率放大器相连时，扬声器的正极（红色）连接功率放大器的功率输出端正极（红色），扬声器的负极（黑色）连接功率放大器的功率输出端负极（黑色）。AWA5871功率放大器输入
14、端与AWA6290B的信号发生器输出通道0相连。,一般测量之前都需要校准两个传声器，且两个传声器的频响需尽可能一致，校准时总值之差尽可能控制在0.3dB。温度测量。每次测试前后的温度准确度尽可能控制在0.5K。温度值可以通过AWA6223声校准器测得。大气压强。起伏不大于0.5kPa.大气压强可以通过AWA6223声校准器测得。被测材料边缘尽可能的光滑，可用切割工具对材料进行切割。为了防止漏声，可以在边缘涂上少量的硅脂进行密封处理。,有关定义,法向入射吸声系数（）。法向入射平面波进入试件表面的声功率与入射声功率的比值。法向入射声压反射因素（）基本面上法向入射平面波的反射波振幅与入射波振幅的复数比值。声阻抗率（）声场中某一点处的声压与质点速度的比值。声特性阻抗（）平面自由行波在媒质中某一点的有效声压与通过该点的有效声质点速度的比值。,谢谢指导！,
