一種消聲室校準(zhǔn)中自由聲場(chǎng)理論聲壓級(jí)的估算方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種消聲室校準(zhǔn)中自由聲場(chǎng)理論聲壓級(jí)的估算方法，用于計(jì)算消聲室校準(zhǔn)中的理論聲壓級(jí)數(shù)據(jù)。本發(fā)明先利用多通道聲分析儀測(cè)量被測(cè)消聲室在路徑及頻率下由測(cè)試聲源產(chǎn)生的測(cè)試聲壓級(jí)數(shù)據(jù)，再根據(jù)被測(cè)消聲室的實(shí)際測(cè)試環(huán)境計(jì)算聲壓級(jí)衰減系數(shù)α，然后利用非線(xiàn)性曲線(xiàn)擬合方法確定理論聲壓級(jí)計(jì)算新模型中的兩個(gè)未知參數(shù)A和r0，將空氣吸收衰減部分加入計(jì)算模型，采用非線(xiàn)性最小二乘法擬合的方式對(duì)理論聲壓級(jí)進(jìn)行估算，從而實(shí)現(xiàn)被測(cè)消聲室理論聲壓級(jí)的精確估算，使偏差分布趨于合理，有效提高校準(zhǔn)精度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種消聲室校準(zhǔn)中自由聲場(chǎng)理論聲壓級(jí)的估算方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種消聲室校準(zhǔn)中自由聲場(chǎng)理論聲壓級(jí)的估算方法，用于計(jì)算消聲室 校準(zhǔn)中的理論聲壓級(jí)數(shù)據(jù)。屬于聲學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著聲電技術(shù)的不斷發(fā)展，消聲室在制造領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣，作為一種聲學(xué)實(shí) 驗(yàn)室，其主要作用是提供一個(gè)自由聲場(chǎng)空間的低噪聲測(cè)試環(huán)境。良好的消聲室校準(zhǔn)系統(tǒng)可 以有效地評(píng)價(jià)消聲室的性能指標(biāo)，促進(jìn)消聲室的革新，提高消聲室的品質(zhì)。為了判定消聲室 的聲學(xué)性能，需要對(duì)消聲室開(kāi)展場(chǎng)地校準(zhǔn)，對(duì)消聲室的發(fā)展有著不可或缺的意義。
[0003] 目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于消聲室及半消聲室的校準(zhǔn)工作主要依據(jù)了GB 6882、IS0 3745附錄 A以及JJF 1147消聲室校準(zhǔn)規(guī)范中規(guī)定的校準(zhǔn)程序，消聲室主要的校準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)有兩項(xiàng)，包 括了自由聲場(chǎng)的頻率范圍和空間范圍與本底噪聲的鑒定，其中，被測(cè)消聲室的最大自由聲 場(chǎng)半徑需滿(mǎn)足測(cè)量聲壓級(jí)和反平方率聲壓級(jí)最大允許偏差范圍。在自由聲場(chǎng)頻率與空間范 圍的鑒定中，上述國(guó)標(biāo)規(guī)定的自由聲場(chǎng)理論聲壓級(jí)模型能夠滿(mǎn)足了聲壓隨距離衰減的反平 方規(guī)律，然而通過(guò)國(guó)標(biāo)理論聲壓級(jí)計(jì)算方法得到的測(cè)量值與理論值偏差曲線(xiàn)存在近端偏差 較大、遠(yuǎn)端偏差較小的不合理現(xiàn)象，即自由聲場(chǎng)偏差"近大遠(yuǎn)小"問(wèn)題，同時(shí)現(xiàn)有理論聲壓級(jí) 的計(jì)算模型中尚未考慮空氣吸收衰減量，影響了校準(zhǔn)結(jié)果的精度及準(zhǔn)確性。
[0004] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明在分析校準(zhǔn)規(guī)程計(jì)算方法存在的問(wèn)題之后，提出了一種改 進(jìn)的消聲室理論聲壓級(jí)計(jì)算方法。新方法將空氣吸收衰減部分加入計(jì)算模型，采用非線(xiàn)性 最小二乘法擬合的方式對(duì)理論聲壓級(jí)進(jìn)行估算，使偏差分布趨于合理，有效提高校準(zhǔn)精度。
[0005] 本發(fā)明能夠應(yīng)用于消聲室的校準(zhǔn)與自由聲場(chǎng)的鑒定，能夠有效估算被測(cè)消聲室自 由聲場(chǎng)的理論聲壓級(jí)，為消聲室校準(zhǔn)方法的優(yōu)化與改進(jìn)提供理論依據(jù)與工程指導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有國(guó)標(biāo)理論聲壓級(jí)計(jì)算方法導(dǎo)致的自由聲場(chǎng)偏差"近大遠(yuǎn)小"及未 考慮空氣吸收衰減因素的問(wèn)題，提出了一種用于估算消聲室校準(zhǔn)中自由聲場(chǎng)理論聲壓級(jí)的 方法，最終獲得消聲室自由聲場(chǎng)的理論聲壓級(jí)。
[0007] 本發(fā)明方法，其具體步驟如下：
[0008] 第一步:利用傳聲器、多通道聲分析儀、PULSE測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量被測(cè)消聲室η個(gè)點(diǎn)(η多 10)的聲壓級(jí)，測(cè)量結(jié)果記為L(zhǎng)Pl，單位為dB，i為1到η，第i點(diǎn)與測(cè)試聲源中心的距離記為 Γι。
[0009] 第二步:讓消聲室處于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，測(cè)量消聲室的攝氏溫度T、相對(duì)濕度hr、聲源 頻率f，根據(jù)下式計(jì)算聲壓級(jí)衰減系數(shù)α。
[0010]
[0011] 式中，Tk為消聲室的絕對(duì)溫度，單位為Κ，Tk = Τ+273.15 ; To為參考溫度，大小為 293.15K; f為聲源的頻率，單位為Hz; fr〇為氧弛豫頻率，單位為Hz; frN為氮弛豫頻率，單位為 Hz，其中
[0012]
[0013]
[0014]
[0015]
[0016] 一. _ ______ …
[0017]式中，h為水蒸汽的摩爾濃度，單位為％ ;T為消聲室的攝氏溫度，單位為°(： ;hr為相 對(duì)濕度，單位為％ ; TQ1為三相點(diǎn)溫度，大小為-273.16K。
[0018] 第三步:①將A與ro的初始值分別設(shè)置為0與-0.5;
[0019] ②將LPi，n，A帶入下式
[0020]
(3)
[0021 ]③若Q>0 · 5且ro 彡0 · 5，則r〇 = r〇+0 · 0001，返回②；
[0022]④若Q>0 · 5且r〇>0 · 5，則A=A+1，r〇 = _0 · 5，返回②；
[0023] ⑤若QS0.5，則記錄此時(shí)的A和ro，結(jié)束Q計(jì)算。
[0024]第四步:根據(jù)下式和Γι，α，A和ro確定自由聲場(chǎng)理論聲壓級(jí)曲線(xiàn)。
[0025]
[0026] 式中，LPTi為距離聲源中心η處的理論聲壓級(jí)，單位為dB。
[0027]本發(fā)明方法，利用多通道聲分析儀測(cè)量被測(cè)消聲室在路徑及頻率下由測(cè)試聲源產(chǎn) 生的測(cè)試聲壓級(jí)數(shù)據(jù)，再根據(jù)被測(cè)消聲室的實(shí)際測(cè)試環(huán)境計(jì)算聲壓級(jí)衰減系數(shù)α，然后利用 非線(xiàn)性曲線(xiàn)擬合方法確定理論聲壓級(jí)計(jì)算新模型中的兩個(gè)未知參數(shù)Α和ro,將空氣吸收衰 減部分加入計(jì)算模型，采用非線(xiàn)性最小二乘法擬合的方式對(duì)理論聲壓級(jí)進(jìn)行估算，從而實(shí) 現(xiàn)被測(cè)消聲室理論聲壓級(jí)的精確估算，使偏差分布趨于合理，有效提高校準(zhǔn)精度。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為聲源頻率為10kHz、溫度為20 °C、相對(duì)濕度為50 %時(shí)，計(jì)算得到的聲壓級(jí)衰減 曲線(xiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0030] 第一步：利用傳聲器、多通道聲分析儀、PULSE測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量某消聲室η個(gè)點(diǎn)（n = 16)的聲壓級(jí)，測(cè)量結(jié)果記為L(zhǎng)Pl，單位為dB，i為1到n，第i點(diǎn)與測(cè)試聲源中心的距離記為 Γι。
[0031] 第二步：讓消聲室處于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，測(cè)量消聲室的攝氏溫度T = 20°C、相對(duì)濕度 hr = 50%、聲源頻率f=10kHz，根據(jù)下式計(jì)算聲壓級(jí)衰減系數(shù)α。
[0032]
[0033] 式中，Tk為消聲室的絕對(duì)溫度，單位為K，Tk = T+273.15;To為參考溫度，大小為 293.15K ; f為聲源的頻率，單位為HZ ; frf)為氧弛豫頻率，單位為HZ ; frN為氮弛豫頻率，單位為 Hz，其中
[0034]
[0035]
[0036]
[0037]
[0038] IK= I+ZM . ID
[0039]式中，h為水蒸汽的摩爾濃度，單位為％ ;T為消聲室的攝氏溫度，單位為°(： ;hr為相 對(duì)濕度，單位為％ ; TQ1為三相點(diǎn)溫度，大小為-273.16K。
[0040]計(jì)算結(jié)果得聲壓級(jí)衰減系數(shù)α = 0.159。
[0041 ]第三步:①將Α與ro的初始值分別設(shè)置為0與-0.5;
[0042] ②將LPi，ri，A帶入下式
[0043]
(3)
[0044] ③若Q>0 · 5且ro 彡0 · 5，則Π ) = Π )+0 · 00001，返回②；
[0045] ④若 Q>0 · 5 且r〇>0 · 5，則Α=Α+1，r〇 = -0 · 5，返回②；
[0046] ⑤若Q彡0.5，則記錄此時(shí)的A和ro，結(jié)束計(jì)算。
[0047] 計(jì)算結(jié)果得A與ro分別為1890和0.04904。
[0048]第四步:根據(jù)下式和Γι，α，Α和ro確定自由聲場(chǎng)理論聲壓級(jí)曲線(xiàn)，如附圖所示。
[0049]
⑴
[0050] 式中，LPTi為距離聲源中心ri處的理論聲壓級(jí)，單位為dB。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種消聲室校準(zhǔn)中自由聲場(chǎng)理論聲壓級(jí)的估算方法，其具體步驟如下： 第一步：利用傳聲器、多通道聲分析儀、P化SE測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量被測(cè)消聲室η個(gè)點(diǎn)的聲壓 級(jí)，η>10,測(cè)量結(jié)果記為L(zhǎng)Pi，單位為地，i = l，2,……，n，第i點(diǎn)與測(cè)試聲源中屯、的距離記為 ri； 第二步:消聲室處于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，測(cè)量消聲室的攝氏溫度T、相對(duì)濕度hr、聲源頻率f， 根據(jù)下式計(jì)算聲壓級(jí)衰減系數(shù)α:式中，Tk為消聲室的絕對(duì)溫度，單位為Κ，化二Τ+273.15; To為參考溫度，大小為293.15Κ; f為聲源的頻率，單位為化;frO為氧弛豫頻率，單位為化;frN為氮弛豫頻率，單位為化，其中式中，h為水蒸汽的摩爾濃度，單位為％ ;Τ為消聲室的攝氏溫度，單位為°C ;hr為相對(duì)濕 度，單位為％ ;Tqi為Ξ相點(diǎn)溫度，大小為-273.1服； 第Ξ步:①將A與ro的初始值分別設(shè)置為0與-0.5; ② 將Lpi，；Ti，A帶入下式③ 若Q〉0.5且ro《0.5，則ro = ro+0.0001，返回②； ④ 若Q〉0.5且!〇〉0.5，貝ijA=A+1，ro = -0.5，返回②； ⑤ 若Q《0.5，則記錄此時(shí)的A和ro，結(jié)束的十算； 第四步:根據(jù)下式和ri，α，A和ro確定自由聲場(chǎng)理論聲壓級(jí)曲線(xiàn)式中，LPTi為距離聲源中屯、ri處的理論聲壓級(jí)，單位為地。
【文檔編號(hào)】G01H17/00GK105973459SQ201610352880
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】顏偉, 王欽, 王恩榮, 李林, 吳云
【申請(qǐng)人】南京師范大學(xué)