[发明专利]一种用于材料表面声阻抗测量的方法及装置

权利要求书

1.一种用于材料表面声阻抗测量的方法，其特征在于，包括：

步骤S1：构建测量装置：在待测材料上方放置一个主动声源，在待测材料和主动声源之间区域贴近待测材料处布置传声器阵列，所述的传声器阵列包括多个传声器探头，所述的传声器探头呈球状分布，每个传声器探头为一测量点；

步骤S2：构建复等效源模型，确定复等效源面，所述的复等效源面为位于主动声源和传声器阵列之间的一平面，所述的复等效源面上有N个虚拟点声源；

步骤S3：利用传声器阵列采集声压信号，获得声压列向量矩阵，基于所述的复等效源模型和声压列向量矩阵获取复等效源的声源强度；

步骤S4：根据获得的复等效源的声源强度重建待测材料表面的声压与质点振速；

步骤S5：根据重建得到的材料表面声压与质点振速，计算待测材料表面的法向声阻抗。

2.根据权利要求1所述的一种用于材料表面声阻抗测量的方法，其特征在于，步骤S3中复等效源的声源强度具体为：

其中，Q为复等效源的声源强度，i为虚数单位，ρ₀为空气密度，c为声速，k为波数，P_h为声压列向量矩阵，为复等效源面和传声器阵列之间的传递矩阵，表示广义逆矩阵。

3.根据权利要求2所述的一种用于材料表面声阻抗测量的方法，其特征在于，复等效源面和传声器阵列之间的传递矩阵通过如下方式获得：

R＝|r_h-r_s|，

其中，r_h为传声器阵列测量点处的位置坐标，r_s为复等效声源面上虚拟点声源的位置坐标。

4.根据权利要求1所述的一种用于材料表面声阻抗测量的方法，其特征在于，步骤S4具体为：将待测材料表面作为重建面，根据下式获取待测材料表面的声压与质点振速：

其中，Q为复等效源的声源强度，P_r为待测材料表面的声压，V_R为待测材料表面的质点振速，i为虚数单位，ρ₀为空气密度，c为声速，k为波数，为复等效源面与重建面之间的声压传递矩阵，θ为虚拟点声源在待测材料表面的入射角，ω为角频率，为梯度向量。

5.根据权利要求1所述的一种用于材料表面声阻抗测量的方法，其特征在于，步骤S5待测材料表面的法向声阻抗具体为：

其中，Z为待测材料表面的法向声阻抗，P_r为待测材料表面的声压，V_R为待测材料表面的质点振速。

6.一种用于材料表面声阻抗测量的装置，其特征在于，该装置包括主动声源、传声器阵列、数据采集卡和计算机，所述的主动声源置于待测材料上方，所述的传声器阵列设置在待测材料和主动声源之间区域并贴近待测材料处布置，所述的传声器阵列包括多个传声器探头，所述的传声器探头呈球状分布，每个传声器探头为一测量点，所述的传声器阵列连接所述的数据采集卡，所述的数据采集卡连接所述的计算机，所述的计算机包括存储器、处理器，以及存储于存储器中并由所述处理器执行的程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

(1)构建复等效源模型，确定复等效源面，所述的复等效源面为位于主动声源和传声器阵列之间的一平面，所述的复等效源面上有N个虚拟点声源；

(2)采集声压信号，获得声压列向量矩阵，基于所述的复等效源模型和声压列向量矩阵获取主动声源的声源强度；

(3)根据获得的复等效声源强度重建待测材料表面的声压与质点振速；

(4)根据重建得到的材料表面声压与质点振速，计算待测材料表面的法向声阻抗。

7.根据权利要求6所述的一种用于材料表面声阻抗测量的装置，其特征在于，复等效源源强具体为：

其中，Q为复等效源的声源强度，i为虚数单位，_ρ0为空气密度，c为声速，k为波数，P_h为声压列向量矩阵，为复等效源面和传声器阵列之间的传递矩阵，表示广义逆矩阵。