材料無規(guī)入射吸聲系數或吸聲量的測量方法及其測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種材料無規(guī)入射吸聲系數或吸聲量的測量方法及其測量裝置，包括以下步驟：1)信號發(fā)射模塊向混響室內發(fā)出掃頻聲信號；2)信號采集模塊分別采集混響室空室和放入試件后的聲壓信號；3)信號處理模塊分別計算混響室空室和放入試件后的脈沖響應、各頻帶的聲壓級衰減和擬合數據、以及混響時間，利用賽賓公式計算所測試件各頻帶的吸聲系數或吸聲量以及降噪指數NRC；4)結果顯示模塊顯示各頻帶的聲壓級衰減及擬合曲線、混響時間列表以及吸聲系數或吸聲量列表和曲線；5)存儲及報表生成模塊存儲脈沖響應以及計算結果，并生成測試報告；6)離線分析模塊可調用已存儲的脈沖響應，進行深入的信號分析。本發(fā)明具有精度高、速度快、數據處理一體化等優(yōu)點。
【專利說明】材料無規(guī)入射吸聲系數或吸聲量的測量方法及其測量裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聲學領域的測量技術，尤其是涉及一種材料無規(guī)入射吸聲系數或吸聲量測量方法及其測量裝置。
【背景技術】
[0002]材料在實際聲場中的吸聲性能常用無規(guī)入射吸聲系數或吸聲量表示?；祉懯曳ɡ没祉憰r間和吸聲量的關系測量材料的無規(guī)入射吸聲系數或吸聲量。其測量聲場比較接近實際聲場，因此常用此法測得的吸聲系數或吸聲量作為廳堂聲學設計和環(huán)境噪聲控制設計的依據。準確地測量材料無規(guī)入射吸聲系數或吸聲量對室內聲學設計和環(huán)境噪聲控制技術的發(fā)展以及工程實踐具有重要意義。傳統(tǒng)測量設備一般是利用穩(wěn)態(tài)噪聲中斷法，逐個頻帶地測量混響時間，并人工計算吸聲系數和編輯測試報告。利用穩(wěn)態(tài)噪聲中斷法得到的聲壓級衰減曲線受到揚聲器初始相位的影響，具有隨機性，必須經過對多次測量結果的平均才能基本消除隨機性。這些問題導致了傳統(tǒng)測量方法具有測試效率低、精度較差的缺點。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現有測量技術存在的缺陷而提供的精確快速、自動化程度高的材料無規(guī)入射吸聲系數或吸聲量的測量方法及其測量裝置。
[0004]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0005]一種材料無規(guī)入射吸聲系數或吸聲量的測量方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0006]I)信號發(fā)射模塊通過依次連接的數字信號生成單元、數模轉換卡、功率放大器和揚聲器向混響室內發(fā)出掃頻聲信號；
[0007]2)信號采集模塊通過依次連接的傳聲器、前置放大器、模數轉換卡和數字信號接收單元，分別采集混響室空室和放入試件后的聲壓信號，并將其發(fā)送給信號處理模塊；
[0008]3)信號處理模塊分別計算出混響室空室和放入試件后的脈沖響應、各頻帶的聲壓級衰減和擬合數據、以及混響時間，其中各頻帶包括倍頻帶和I / 3倍頻帶，利用賽賓公式計算所測試件各頻帶的吸聲系數或吸聲量，對中心頻率為250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz的吸聲系數求平均即可得到試件的降噪指數NRC，并將數據處理結果發(fā)送給結果顯示模塊和存儲及報表生成模塊；
[0009]4)結果顯示模塊顯示在混響室測量到的聲壓信號曲線、脈沖響應曲線、各頻帶的聲壓級衰減及擬合曲線、混響時間列表以及吸聲系數或吸聲量列表和曲線；
[0010]5)存儲及報表生成模塊存儲在混響室內采集到的聲壓信號、脈沖響應、混響時間計算結果、吸聲系數或吸聲量計算結果，并生成測試報告；
[0011]6)離線分析模塊調用已存儲的聲壓信號和脈沖響應，進行深入的信號分析。
[0012]所述的混響時間的計算過程如下:
[0013]11)將采集到的聲壓信號和數字掃頻信號互相關獲得混響室的脈沖響應；
[0014]12)將脈沖響應按照設定的判據在時域上進行截斷，取得有效脈沖響應；[0015]13)對截斷后的脈沖響應進行濾波得到各頻帶的脈沖響應；
[0016]14)對各頻帶的脈沖響應取平方，得到能量脈沖響應函數；
[0017]15)利用Schroder倒積分法對能量脈沖響應函數進行倒積分,再進行歸一化處理，并取常用對數再乘以10得到聲壓級衰減曲線，按照《GB / T50076-2013室內混響時間測量規(guī)范》的要求，對聲壓級下降曲線-5~_35dB之間的曲線用最小二乘法進行線性擬合，獲得聲壓級衰減曲線的斜率，進一步計算得出各頻帶的混響時間。
[0018]所述的吸聲系數或吸聲量的計算過程如下:
[0019]各頻帶的吸聲系數a s由各頻帶的混響時間按下列公式計算:
【權利要求】
1.一種材料無規(guī)入射吸聲系數或吸聲量的測量方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)信號發(fā)射模塊通過依次連接的數字信號生成單元、數模轉換卡、功率放大器和揚聲器向混響室內發(fā)出掃頻聲信號； 2)信號采集模塊通過依次連接的傳聲器、前置放大器、模數轉換卡和數字信號接收單元，分別采集混響室空室和放入試件后的聲壓信號，并將其發(fā)送給信號處理模塊； 3)信號處理模塊分別計算出混響室空室和放入試件后的脈沖響應、各頻帶的聲壓級衰減和擬合數據、以及混響時間，其中各頻帶包括倍頻帶和I / 3倍頻帶，利用賽賓公式計算所測試件各頻帶的吸聲系數或吸聲量，對中心頻率為250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz的吸聲系數求平均即可得到試件的降噪指數NRC，并將數據處理結果發(fā)送給結果顯示模塊和存儲及報表生成模塊； 4)結果顯示模塊顯示在混響室測量到的聲壓信號曲線、脈沖響應曲線、各頻帶的聲壓級衰減及擬合曲線、混響時間列表以及吸聲系數或吸聲量列表和曲線； 5)存儲及報表生成模塊存儲在混響室內采集到的聲壓信號、脈沖響應、混響時間計算結果、吸聲系數或吸聲量計算結果，并生成測試報告； 6)離線分析模塊調用已存儲的聲壓信號和脈沖響應，進行深入的信號分析。
2.根據權利要求1所述的一種材料無規(guī)入射吸聲系數或吸聲量的測量方法，其特征在于，所述的混響時間的計算過程如下: 11)將采集到的聲壓信號和數字掃頻信號互相關獲得混響室的脈沖響應； 12)將脈沖響應按照設定的判據在時域上進行截斷，取得有效脈沖響應； 13)對截斷后的脈沖響應進行濾波得到各頻帶的脈沖響應； 14)對各頻帶的脈沖響應取平方，得到能量脈沖響應函數； 15)利用Schroder倒積分法對能量脈沖響應函數進行倒積分，再進行歸一化處理，并取常用對數再乘以10得到聲壓級衰減曲線，按照《GB / T50076-2013室內混響時間測量規(guī)范》的要求，對聲壓級下降曲線-5~-35dB之間的曲線用最小二乘法進行線性擬合，獲得聲壓級衰減曲線的斜率，進一步計算得出各頻帶的混響時間。
3.根據權利要求1所述的一種材料無規(guī)入射吸聲系數或吸聲量的測量方法，其特征在于，所述的吸聲系數或吸聲量的計算過程如下:55.3V, I 1、 各頻帶的吸聲系數α s由各頻帶的混響時間按下列公式計算:
4.一種實施權利要求1所述的材料無規(guī)入射吸聲系數或吸聲量的測量方法的測量裝置，其特征在于，包括信號發(fā)射模塊、信號采集模塊、信號處理模塊、結果顯示模塊、存儲及報表生成模塊和離線分析模塊；所述的信號發(fā)射模塊負責向混響室內發(fā)出掃頻聲信號；所述的信號處理模塊分別與信號發(fā)射模塊、信號采集模塊、結果顯示模塊、存儲及報表生成模塊連接，負責信號的實時處理、存儲和測試報告生成；所述的離線分析模塊與信號處理模塊連接，信號處理模塊與結果顯示模塊、存儲及報表生成模塊連接，負責信號的離線處理、存儲和測試報告生成。
5.根據權利要求4所述的材料無規(guī)入射吸聲系數或吸聲量的測量方法的測量裝置，其特征在于，所述的信號發(fā)射模塊包括依次連接的數字信號生成單元、數模轉換卡、功率放大器和揚聲器，來完成向混響室內發(fā)射掃頻聲信號的任務。
6.根據權利要求4所述的材料無規(guī)入射吸聲系數或吸聲量的測量方法的測量裝置，其特征在于，所述的信號采集模塊包括依次連接的傳聲器、前置放大器、模數轉換卡、和數字信號接收單元，來完成混響室內聲壓信號采集的任務，并將采集信號發(fā)送給信號處理模塊。
7.根據權利要求4所述的材料無規(guī)入射吸聲系數或吸聲量的測量方法的測量裝置，其特征在于，選擇實時測量模式時，選擇信號發(fā)射通道和采集通道；測試工況順序選擇放入試件在先或空室在先；測量項目選擇吸聲系數或吸聲量；若選擇吸聲系數需要輸入試件面積，若選擇吸聲體需要輸入試件單元數；輸入發(fā)射信號時長、采集信號時長、采樣 頻率、信號幅值、掃頻信號的起始頻率和截止頻率、脈沖響應截斷起始和截止時間、脈沖到達時刻判據、環(huán)境溫度、混響室體積。
8.根據權利要求4所述的材料無規(guī)入射吸聲系數或吸聲量的測量方法的測量裝置，其特征在于，選擇離線分析模式時，利用離線分析模塊，導入已存儲的空室和有試件時混響室內的脈沖響應或混響時間計算結果，輸入采樣頻率、脈沖響應截斷起始和截止時間、脈沖到達時刻判據、環(huán)境溫度、混響室體積。
9.根據權利要求4所述的材料無規(guī)入射吸聲系數或吸聲量的測量方法的測量裝置，其特征在于，所述的結果顯示模塊包括采集聲壓曲線顯示單元、脈沖響應顯示單元、T6tl曲線顯示單元、混響時間和吸聲數據顯示單元； 其中，所述的采集聲壓曲線顯示單元顯示采集聲壓曲線圖，所述的脈沖響應顯示單元顯示聲壓脈沖響應曲線圖，所述的T6tl曲線顯示單元顯示倍頻帶聲壓級衰減曲線及其擬合曲線、I / 3倍頻帶聲壓級衰減曲線及其擬合曲線，所述的混響時間和吸聲數據顯示單元顯示倍頻帶或I / 3倍頻帶的混響時間列表、吸聲系數或吸聲量列表和曲線。
10.根據權利要求4所述的材料無規(guī)入射吸聲系數或吸聲量的測量方法的測量裝置，其特征在于，所述的存儲及報表生成模塊包括聲壓信號存儲單元、脈沖響應存儲單元、混響時間計算結果存儲單元、吸聲系數或吸聲量計算結果存儲單元、測試信息編輯單元、測試報告生成單元、測試報告存儲單元、測試報告打印單元； 其中，所述的聲壓信號存儲單元存儲在混響室內采集到的聲壓信號，所述的脈沖響應存儲單元存儲聲壓脈沖響應，所述的混響時間計算結果存儲單元存儲混響時間計算結果，所述的吸聲系數或吸聲量計算結果存儲單元存儲吸聲系數或吸聲量計算結果，所述的測試信息編輯單元編輯測試信息，所述的測試報告生成單元生成測試報告，所述的測試報告存儲單元存儲測試報告，所述的測試報告打印單元打印測試報告。
【文檔編號】G01N29/14GK103675104SQ201310608452
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權日:2013年11月26日
【發(fā)明者】劉海生, 楊春莊, 李文婷 申請人:同濟大學, 上海英波聲學工程技術有限公司