一種消聲室校準中自由聲場理論聲壓級的估算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種消聲室校準中自由聲場理論聲壓級的估算方法，用于計算消聲室校準中的理論聲壓級數(shù)據(jù)。本發(fā)明先利用多通道聲分析儀測量被測消聲室在路徑及頻率下由測試聲源產生的測試聲壓級數(shù)據(jù)，再根據(jù)被測消聲室的實際測試環(huán)境計算聲壓級衰減系數(shù)α，然后利用非線性曲線擬合方法確定理論聲壓級計算新模型中的兩個未知參數(shù)A和r0，將空氣吸收衰減部分加入計算模型，采用非線性最小二乘法擬合的方式對理論聲壓級進行估算，從而實現(xiàn)被測消聲室理論聲壓級的精確估算，使偏差分布趨于合理，有效提高校準精度。
【專利說明】
一種消聲室校準中自由聲場理論聲壓級的估算方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種消聲室校準中自由聲場理論聲壓級的估算方法，用于計算消聲室 校準中的理論聲壓級數(shù)據(jù)。屬于聲學領域。
【背景技術】
[0002] 隨著聲電技術的不斷發(fā)展，消聲室在制造領域的應用越來越廣，作為一種聲學實 驗室，其主要作用是提供一個自由聲場空間的低噪聲測試環(huán)境。良好的消聲室校準系統(tǒng)可 以有效地評價消聲室的性能指標，促進消聲室的革新，提高消聲室的品質。為了判定消聲室 的聲學性能，需要對消聲室開展場地校準，對消聲室的發(fā)展有著不可或缺的意義。
[0003] 目前，國內對于消聲室及半消聲室的校準工作主要依據(jù)了GB 6882、IS0 3745附錄 A以及JJF 1147消聲室校準規(guī)范中規(guī)定的校準程序，消聲室主要的校準技術指標有兩項，包 括了自由聲場的頻率范圍和空間范圍與本底噪聲的鑒定，其中，被測消聲室的最大自由聲 場半徑需滿足測量聲壓級和反平方率聲壓級最大允許偏差范圍。在自由聲場頻率與空間范 圍的鑒定中，上述國標規(guī)定的自由聲場理論聲壓級模型能夠滿足了聲壓隨距離衰減的反平 方規(guī)律，然而通過國標理論聲壓級計算方法得到的測量值與理論值偏差曲線存在近端偏差 較大、遠端偏差較小的不合理現(xiàn)象，即自由聲場偏差"近大遠小"問題，同時現(xiàn)有理論聲壓級 的計算模型中尚未考慮空氣吸收衰減量，影響了校準結果的精度及準確性。
[0004] 針對上述問題，本發(fā)明在分析校準規(guī)程計算方法存在的問題之后，提出了一種改 進的消聲室理論聲壓級計算方法。新方法將空氣吸收衰減部分加入計算模型，采用非線性 最小二乘法擬合的方式對理論聲壓級進行估算，使偏差分布趨于合理，有效提高校準精度。
[0005] 本發(fā)明能夠應用于消聲室的校準與自由聲場的鑒定，能夠有效估算被測消聲室自 由聲場的理論聲壓級，為消聲室校準方法的優(yōu)化與改進提供理論依據(jù)與工程指導。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明針對現(xiàn)有國標理論聲壓級計算方法導致的自由聲場偏差"近大遠小"及未 考慮空氣吸收衰減因素的問題，提出了一種用于估算消聲室校準中自由聲場理論聲壓級的 方法，最終獲得消聲室自由聲場的理論聲壓級。
[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測試系統(tǒng)測量被測消聲室η個點(η多 10)的聲壓級，測量結果記為LPl，單位為dB，i為1到η，第i點與測試聲源中心的距離記為 Γι。
[0009] 第二步:讓消聲室處于標準大氣壓下，測量消聲室的攝氏溫度T、相對濕度hr、聲源 頻率f，根據(jù)下式計算聲壓級衰減系數(shù)α。
[0010]
[0011] 式中，Tk為消聲室的絕對溫度，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 對濕度，單位為％ ; TQ1為三相點溫度，大小為-273.16K。
[0018] 第三步:①將A與ro的初始值分別設置為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，則記錄此時的A和ro，結束Q計算。
[0024]第四步:根據(jù)下式和Γι，α，A和ro確定自由聲場理論聲壓級曲線。
[0025]
[0026] 式中，LPTi為距離聲源中心η處的理論聲壓級，單位為dB。
[0027]本發(fā)明方法，利用多通道聲分析儀測量被測消聲室在路徑及頻率下由測試聲源產 生的測試聲壓級數(shù)據(jù)，再根據(jù)被測消聲室的實際測試環(huán)境計算聲壓級衰減系數(shù)α，然后利用 非線性曲線擬合方法確定理論聲壓級計算新模型中的兩個未知參數(shù)Α和ro,將空氣吸收衰 減部分加入計算模型，采用非線性最小二乘法擬合的方式對理論聲壓級進行估算，從而實 現(xiàn)被測消聲室理論聲壓級的精確估算，使偏差分布趨于合理，有效提高校準精度。
【附圖說明】
[0028]圖1為聲源頻率為10kHz、溫度為20 °C、相對濕度為50 %時，計算得到的聲壓級衰減 曲線。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和具體實施例，對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0030] 第一步：利用傳聲器、多通道聲分析儀、PULSE測試系統(tǒng)測量某消聲室η個點（n = 16)的聲壓級，測量結果記為LPl，單位為dB，i為1到n，第i點與測試聲源中心的距離記為 Γι。
[0031] 第二步：讓消聲室處于標準大氣壓下，測量消聲室的攝氏溫度T = 20°C、相對濕度 hr = 50%、聲源頻率f=10kHz，根據(jù)下式計算聲壓級衰減系數(shù)α。
[0032]
[0033] 式中，Tk為消聲室的絕對溫度，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 對濕度，單位為％ ; TQ1為三相點溫度，大小為-273.16K。
[0040]計算結果得聲壓級衰減系數(shù)α = 0.159。
[0041 ]第三步:①將Α與ro的初始值分別設置為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，則記錄此時的A和ro，結束計算。
[0047] 計算結果得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確定自由聲場理論聲壓級曲線，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，單位為dB。
【主權項】
1. 一種消聲室校準中自由聲場理論聲壓級的估算方法，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測試系統(tǒng)測量被測消聲室η個點的聲壓 級，η>10,測量結果記為LPi，單位為地，i = l，2,……，n，第i點與測試聲源中屯、的距離記為 ri； 第二步:消聲室處于標準大氣壓下，測量消聲室的攝氏溫度T、相對濕度hr、聲源頻率f， 根據(jù)下式計算聲壓級衰減系數(shù)α:式中，Tk為消聲室的絕對溫度，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為相對濕 度，單位為％ ;Tqi為Ξ相點溫度，大小為-273.1服； 第Ξ步:①將A與ro的初始值分別設置為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，則記錄此時的A和ro，結束的十算； 第四步:根據(jù)下式和ri，α，A和ro確定自由聲場理論聲壓級曲線式中，LPTi為距離聲源中屯、ri處的理論聲壓級，單位為地。
【文檔編號】G01H17/00GK105973459SQ201610352880
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】顏偉, 王欽, 王恩榮, 李林, 吳云
【申請人】南京師范大學