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三维声强阵列测试精度的对比及数值分析

华南理工大学学报（自然科学版） 2015年第10期43卷 74-79,88页

作者：王红卫张龙华南理工大学建筑学院广东广州510640 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510640

针对四面体及六传声器布置形式的声强阵列测试精度进行数值计算,比较了两种阵列的幅值测量误差及方向判断误差,并通过消声室的测试分析验证数值计算结果.研究结果表明:随着频率的升高,声强测量的幅值误差也相应增加;声强阵列的半径小于0... 详细信息

针对四面体及六传声器布置形式的声强阵列测试精度进行数值计算,比较了两种阵列的幅值测量误差及方向判断误差,并通过消声室的测试分析验证数值计算结果.研究结果表明:随着频率的升高,声强测量的幅值误差也相应增加;声强阵列的半径小于0.012 7 m时,频率为6 k Hz时两者测量幅值误差均超过2 d B.在方向性误差判断方面,四传声器比六传声器存在较大的优势.在kd(波数与传声器声强阵列半径的积)小于1.6时,四传声器声强阵列的方向误差判别小于1°.四传声器声强阵列降低了声强测量的硬件系统要求,但在中频阶段完全可以用于相关的建筑声学测试.

关键词：三维声强数值计算方向判定测试精度

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双声源位置和强度识别的三维声强方法

声学学报 2020年第3期45卷 377-384页

作者：鲁毅柳小勤伍星刘畅刘韬昆明理工大学机电工程学院昆明650500

目前在远场识别声源空间位置和强度缺乏行之有效的方法。针对此问题,提出采用四传声器进行三维声强测量,从而构建出声强、声源坐标和声功率的非车线性方程组,求解方程得出声源空间坐标和强度的方法。以3个三维声强探头对两个同频率单极... 详细信息

目前在远场识别声源空间位置和强度缺乏行之有效的方法。针对此问题,提出采用四传声器进行三维声强测量,从而构建出声强、声源坐标和声功率的非车线性方程组,求解方程得出声源空间坐标和强度的方法。以3个三维声强探头对两个同频率单极子声源的识别为例,分别利用数值仿真和半消声室内的实验进行方法验证,并对声源的识别空间分辨率做了测试,得出角度识别最大误差为3.83°,为真实值的8.5%,距离识别最大误差0.1 m,为真实距离的10%。结果表明采用该方法空间坐标和声功率识别均具有很高的准确度,双声源的空间位置分辨力也优于远场声全息方法。

关键词：声功率同频率声全息空间坐标传声器阵列声强测量三维声强源位置

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基于单全息面三维声强测量的声场分离技术

中国机械工程 2005年第6期16卷 523-526页

作者：李卫兵陈剑于飞陈心昭合肥工业大学合肥230009

在测量全息面三维声强和均方声压的基础上,根据平面上二维切向有功声强与复声压相位间的关系来间接获取复声压的相位,结合测得的均方声压,得到全息复声压;根据全息面上微粒法向振速的叠加原理和波数域的 Euler公式,推导出基于单全息面... 详细信息

在测量全息面三维声强和均方声压的基础上,根据平面上二维切向有功声强与复声压相位间的关系来间接获取复声压的相位,结合测得的均方声压,得到全息复声压;根据全息面上微粒法向振速的叠加原理和波数域的 Euler公式,推导出基于单全息面三维声强测量的声场分离公式,将全息面两侧声源各自在全息面上产生的声压分离开来。在全息面两侧均有声源的情况下,实现噪声源的识别与定位,克服了近场声全息(NAH)和基于声强测量的宽带声全息(BAHIM)的应用局限性。数值仿真的结果证明了该技术的可行性和有效性。

关键词：声全息声源识别声场分离单全息面三维声强

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三维声强法在测量吸声系数中的应用

三维声强法在测量吸声系数中的应用

作者：高艺帆华南理工大学

学位级别：硕士

材料的吸声系数测量是建筑声学测量工程的重要一环。传统的测量吸声系数方法主要有混响室法和驻波管法,这类方法易受实验条件限制,在实际工程的应用中有一定的局限性。本文使用四传声器声强探头,基于所测量三维声强的矢量特性,通过前后... 详细信息

材料的吸声系数测量是建筑声学测量工程的重要一环。传统的测量吸声系数方法主要有混响室法和驻波管法,这类方法易受实验条件限制,在实际工程的应用中有一定的局限性。本文使用四传声器声强探头,基于所测量三维声强的矢量特性,通过前后两次分别测量被测试件和全反射板反射的声强幅值来计算相应的吸声系数。该方法无需对材料进行裁剪,对测量环境要求低,可测量0°～90°范围内的任意角度吸声系数并可同时测量出入射角,具有测量方便、适用性广、实用性高等优点。研究主要从以下四个方面展开:一、对三维声强法测量吸声系数的理论开展研究。本研究从双探头的一维声强法出发,逐步探索拓展为四探头的三维声强测量体系,为接下来的实验研究搭建好理论框架体系。二、利用Matlab对于该理论体系进行数值仿真以初步探讨该测量体系的精确度,借助计算机快速的运算能力来探究频率、入射角度、材料自身吸声系数等因素对整个测量体系精度的影响,从而能更好的确定下一步的实验研究方向。三、利用Labview搭建一套简洁易懂的实验操作软件系统,使得测量者能够更加便利的得到想要的测量结果。四、对该测量体系进行实验室验证,从而能进一步的探究该测量体系的精确度和有效性。最后,仿真结果表明,该系统的吸声系数测量误差大小与测量的频率、所测量材料自身吸声系数的大小以及入射角度有关。测量的方向性误差与测量的频率及入射角度有关。实验结果表明,该测量系统在630Hz～4000Hz频率的吸声系数与仿真值误差范围为±0.02～±0.10间,方向性误差1°到6°间,从0°到80°的不同入射角方向性误差为1°～3.5°间,满足测量精度的要求,具有一定的可行性。

关键词：三维声强侧向吸声系数入射角测量数值仿真

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三维声强法在建筑构件隔声测量中的应用

三维声强法在建筑构件隔声测量中的应用

作者：张龙华南理工大学

学位级别：硕士

建筑构件隔声是保证室内良好声环境的重要手段。传统的空气声隔声测量方法虽能得到隔声量,但无法预测声源方位,且测量精度受工况影响较大。本文采用三维声强隔声测量系统测量建筑构件隔声量。与传统测量方法相比,三维声强法具有可定位... 详细信息

建筑构件隔声是保证室内良好声环境的重要手段。传统的空气声隔声测量方法虽能得到隔声量,但无法预测声源方位,且测量精度受工况影响较大。本文采用三维声强隔声测量系统测量建筑构件隔声量。与传统测量方法相比,三维声强法具有可定位声源、误差较小、方便快捷的优点。(1)三维声强理论研究。三维声强是传统双传声器声强法在三维空间的拓展,因此类比是本文理论研究的核心方法。通过分析三种典型三维声强探头的空间几何关系,分别对几何中心位置的声压和质点振速进行估计,最终得到频域声强矢量谱在X、Y、Z三个方向的分量,并将其应用于空气声隔声量的计算。(2)基于Matlab的数值仿真。为了进一步探讨在平面波和球面波的作用下三维声强传声器布置的精度问题,本文采用数值仿真分析的方法,分别研究不同传声器布置形式下幅值误差和方向性误差随频率的变化关系。仿真结果表明:本文研究结果与国际权威研究结果相吻合,若假设声强探头外接球半径R=0.025m,样本量n=5000,则三种探头的幅值误差在0kHz范围内均小于2dB,当f=1kHz时,正四面体传声器的方向性误差仅为0.5°,基本满足测量的精度要求。(3)基于LabVIEW的系统设计。本文探讨的三维声强隔声测量系统主要基于NI的自动化测量平台。该系统通过图形化编程语言计算三维声强矢量,最终可应用于建筑构件的隔声性能评价。该测量系统由数据采集模块、声压模块、三维声强处理模块组成,其中数据采集模块采用DAQ助手获取信号,并可分别定义采样率、外接球半径、传声器灵敏度等声学初始参量,实现信号的存储和读取;声压模块可用于声压的时频域分析,此模块可定义FFT运算的平均方式,还可对信号进行加权处理;三维声强模块则通过调用“互谱运算”子VI计算声强矢量谱,并通过波形控件输出声强的幅值和角度信息。三维声强模块得到的声强矢量谱可用于空气声隔声量的计算。(4)三种隔声测量方法隔声室验证。为了验证本测量系统的精度和可行性,在隔声实验室中分别采用声压法、一维声强法、三维声强法测量同一建筑构件的空气声隔声量,并将测量结果进行对比分析。实验结果表明:采用三维声强法不仅能够较为精确的描述构件的声学缺陷,还能预测噪声源方位,完全适用于构件隔声的现场测量。

关键词：隔声三维声强数值计算 LabVIEW 实验室测量

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六传声器三维声强法测量吸声系数研究

六传声器三维声强法测量吸声系数研究

作者：於秀华南理工大学

学位级别：硕士

传统的测量吸声系数方法主要有混响室法和阻抗管法,这两种方法虽然应用较为广泛,但均需在实验室测量完成,存在易受实验设置条件限制,较难准确测量材料在实际工况下的吸声系数等缺点。国产传声器已基本能达到测量要求,但国产传声器的应... 详细信息

传统的测量吸声系数方法主要有混响室法和阻抗管法,这两种方法虽然应用较为广泛,但均需在实验室测量完成,存在易受实验设置条件限制,较难准确测量材料在实际工况下的吸声系数等缺点。国产传声器已基本能达到测量要求,但国产传声器的应用市场仍然较窄。基于上述缺点及现实需要,本次研究采用国产传声器,设计并制作六传声器探头,通过测量三维声强的矢量信息,计算材料在实际工况下的吸声系数。该方法具有可现场测量,测量简便,适用性广,实用性高等优点。本研究主要从以下六个方面展开:(1)以双传声器一维声强法为基础,类比分析六传声器三维声强以及吸声测量的理论公式;(2)利用Matlab软件,在平面波作用下,分析六传声器三维声强的幅值仿真误差和方向性仿真误差随频率的变化关系,并对不同外接球半径下的仿真误差进行对比分析;(3)利用Matlab软件,在平面波作用下,分析六传声器三维声强法吸声测量的吸声系数仿真误差和入射角度仿真误差随频率的变化关系,并对不同入射角度、不同吸声系数给定值以及不同外接球半径下的仿真误差进行对比分析;(4)采用北京声望公司生产的MPA201 1/2英寸预极化电容体传声器,设计并制作六传声器探头,基于Lab VIEW设计一套六传声器三维声强法的吸声测量系统;(5)开展六传声器三维声强测量实验,验证其实际测量精度;(6)开展六传声器三维声强法的吸声测量实验,分别测量两种各向同性和两种各向异性材料的吸声系数和入射角度,并对不同外接球半径、不同入射角度的误差进行对比分析。研究结果表明:六传声器探头的外接球半径R越大,三维声强法吸声测量的有效测量频率范围越向低频靠近,当R=7mm时,有效吸声测量频率范围为1k～4k Hz;当R=12mm时,有效吸声测量频率范围为500～2k Hz;当R=25mm时,有效吸声测量频率范围为250～1k Hz,在这些频率范围内,吸声系数测量值与相同情况下的仿真值相差均在0.09以下,入射角度测量误差均在4°以下。另外,对于各向同性材料,15°～75°入射角度下,吸声系数测量值相差不大;对于各向异性材料,15°～75°入射角度下,吸声系数测量值相差较大;无论是各向同性材料还是各向异性材料,当入射角度为45°时,吸声系数测量值与相同情况下的仿真值最为接近,入射角度测量误差最小。

关键词：六传声器三维声强吸声系数

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基于三维声强测量的声源定位方法研究

基于三维声强测量的声源定位方法研究

作者：鲁毅昆明理工大学

学位级别：硕士

噪声强度是很多机械产品的重要指标,要降低产品噪声通常需要先对噪声源进行识别,获取各个噪声源的位置和强度。声强具有矢量特性,可以在远场和近场识别噪声源,而且测量方法简单,不受背景噪声的影响。声强测试技术在噪声源识别控制领域... 详细信息

噪声强度是很多机械产品的重要指标,要降低产品噪声通常需要先对噪声源进行识别,获取各个噪声源的位置和强度。声强具有矢量特性,可以在远场和近场识别噪声源,而且测量方法简单,不受背景噪声的影响。声强测试技术在噪声源识别控制领域有其优越性。本文主要研究利用三维矢量声强测试方法进行噪声源识别。改进了Suzuki等提出的四传声器三维声强测量方法,并研究了该方法的算法实现。根据改进测量算法原理设计并制作出了四传声器三维声强探头。利用该测量方法进行单频声源定位实验,表明此方法能够有效识别声源在空间中的位置。三维声强测量方法主要误差包括有限差分误差和声强探头传声器之间的相位失配误差。结合双传声器声强测量法的误差,推导了在平面波声场有限差分误差及相位失配误差的算法公式,并确定了声强测量法测量的声强频率范围。有限差分误差无法修正,只能在测量过程尽量去降低。相位失配误差及灵敏度误差利用频率响应函数法进行修正,待标定传声器通道输出值除以对应的频响函数,得到新的输出值与参考传声器输出值一致,从而修正了与参考传声器的误差。本文研究了一种基于三维声强测量的多声源定位方法。以两个同频率声源为例,借助于三个三维声强探头,对声场中声强进行多点采样,通过仿真计算,以及半消声室内的实验研究对该识别方法进行了验证,结果表明利用三个三维声强探头能够精确识别两个同频率声源。因此借助N个三维声强探头,可以确定(N-1)个同频声源位置。所以基于三维声强测量的多声源定位方法可靠性很高,能够有效识别同频多声源空间方位。

关键词：三维声强声源定位误差

6HHE—VE6型压缩机辐射噪声三维声强试验分析

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通用机械 2006年第7期 75-78页

作者：郭金泉杨晓翔陈仲波林孝英福州大学福建350002

对6HHE—VE6型压缩机各个侧面上的辐射噪声进行了三维声强测试与分析,得到了三维声强的分布云图和等声强线图,从而对其进行声源识别和定位。

关键词： 6HHE—VE6型压缩机三维声强试验测量

平面波作用下两种声强阵列的精度对比和数值分析

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华南理工大学学报（自然科学版） 2016年第7期44卷 90-95,101页

作者：王红卫张龙华南理工大学建筑学院广东广州510640 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510640

从平面波作用下三维声强阵列的理论推导出发,通过声压、质点振速估计和声强谱计算,比较了正四面体传声器和六传声器的幅值误差和方向性误差,并在全消声室中对数值仿真的结果进行验证.研究结果表明:随着频率增加,幅值误差呈指数式增长,4 ... 详细信息

从平面波作用下三维声强阵列的理论推导出发,通过声压、质点振速估计和声强谱计算,比较了正四面体传声器和六传声器的幅值误差和方向性误差,并在全消声室中对数值仿真的结果进行验证.研究结果表明:随着频率增加,幅值误差呈指数式增长,4 k Hz范围内两种传声器的幅值误差均小于0.5 d B,满足精度要求,且正四面体传声器略优于六传声器;在平面波作用下正四面体传声器的方向性精度明显优于六传声器,当频率为8 k Hz时六传声器的角度偏差已接近6°,而正四面体传声器角度偏差仅为1°,且全频域范围内角度偏差增长缓慢.

关键词：平面波三维声强传声器声压数值仿真幅值误差方向性误差