[发明专利]一种测量声学材料特征阻抗和复波数的装置和测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及声学材料测试技术领域，具体为一种测量声学材料特征阻抗和复波数的装置和测量方法。

背景技术

在声管声学测试领域，声学材料的特征阻抗和复波数测量方法一般采用双空腔法和双厚度法，双空腔法通过改变材料后空腔深度，得到不同的材料表面阻抗值，进而依据计算公式解算得到材料的特征阻抗和复波数。双厚度度测量原理与双空腔法类似，同样基于材料两种不同厚度的材料组合在一起时，材料表面阻抗值的改变来得到上述参数。两种方法均存在不足，即材料为高流阻性材料时，则材料表面阻抗值的改变并不明显，从而使得计算误差增大。因此，现有的测量方法多基于传递矩阵法，即测量材料前后两个端面的传递矩阵，进而得到材料的特征阻抗和复波数。但此方法需要利用多个传声器在阻抗管内进行测量，得到声管内不同位置处的声压值，并进一步得到材料的传递矩阵。但此方法遇到的主要问题是多个传声器之间的幅值和相位匹配问题。可以利用两个传声器交换测量进而消除两传声器之间的不匹配，还可用单传声器法顺序测量，则不会存在相位和幅值失配的问题，但会增加测试时间，使得测试工作变得繁琐。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术中出现的问题，本发明提出了一种测量声学材料特征阻抗和复波数的装置和测量方法，通过在管道中产生宽带脉冲信号，在时域内对声管内的声场进行分解，得到材料的传递矩阵值，并基于相应的计算公式可直接解算得到声学材料的特征阻抗和复波数。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种测量声学材料特征阻抗和复波数的装置，其特征在于：包括声管、脉冲声源、传声器、功率放大器、信号调理器、适配器和数据采集装置；声管由一段大直径圆柱管、圆锥管和小直径圆柱管依次同轴固定连接而成，大直径圆柱管内径与脉冲声源直径相同，小直径圆柱管内径小于30mm，且小直径圆柱管管壁厚度大于3mm；在小直径圆柱管侧壁上开有三个垂直于小直径圆柱管中心轴线的用于安装传声器的通孔，通孔直径等于传声器直径；从小直径圆柱管连接圆锥管的一端到小直径圆柱管的外端，小直径圆柱管侧壁上的三个通孔依次分别为第一通孔、第二通孔、第三通孔；第一通孔中心距圆锥管小口端的轴向距离不大于10cm，第二通孔中心距待测材料端面的轴向距离大于17cm，第三通孔中心距小直径圆柱管外端的轴向距离大于17cm；在大直径圆柱管内安装有脉冲声源；在小直径圆柱管外端螺纹连接有后盖，后盖材质与小直径圆柱管材质相同，后盖直径与小直径圆柱管相同；适配器通过功率放大器给脉冲声源提供激励信号；传声器接收声管内的信号并通过信号调理器传递给适配器，并由适配器传递给数据采集装置。

所述一种测量声学材料特征阻抗和复波数的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：将待测样本加工为圆柱型，且待测样本直径与小直径圆柱管直径相同；将待测样本放置在小直径圆柱管上第二通孔与第三通孔之间位置，并拧好后盖；

步骤2：采用大直径圆柱管内的脉冲声源发出脉冲声波，在第一通孔处安装传声器，其中脉冲声源的激励信号的傅立叶变换为H_e(ω)、传声器测得的响应信号的傅立叶变换为H_r(ω)，得到整个测量系统的频率响应函数为

H(ω)=Hr(ω)He(ω);]]>

步骤3：根据步骤2得到的整个测量系统的频率响应函数H(ω)以及所需的脉冲声，得到所需的脉冲声源的激励信号频谱H_x(ω)：