專利名稱:寬頻帶低失真等幅值等相位校準(zhǔn)用駐波管耦合腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于聲學(xué)計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及ー種寬頻帶低失真等幅值等相位校準(zhǔn)駐波管耦合腔。
背景技術(shù):
按照《JJG175-1998測試電容傳聲器》檢定規(guī)程規(guī)定,傳聲器的檢定方法使用活塞發(fā)生器作為聲源,在耦合腔內(nèi)形成均勻壓カ場進(jìn)行校準(zhǔn)?;钊l(fā)生器及耦合腔的主要結(jié)構(gòu)形式為使用直流電機(jī)帶動偏心輪或曲柄驅(qū)動活塞的結(jié)構(gòu)形式,活塞的周期運(yùn)動使耦合腔內(nèi)產(chǎn)生單ー頻率的動態(tài)壓カ場,耦合腔的空間尺寸要求小于波長的1/20。這種結(jié)構(gòu)的活塞發(fā)生器頻率單一,主要有250Hz和1000Hz兩種, 聲壓級輸出范圍有限,常見的有94dB、114dB、124dB三檔,失真度達(dá)到I %,且無法實(shí)現(xiàn)傳聲器靈敏度的相位校準(zhǔn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種寬頻帶低失真等幅值等相位校準(zhǔn)用駐波管耦合腔,解決目前傳聲器靈敏度相對相位校準(zhǔn)聲壓級低頻率范圍有限的問題,實(shí)現(xiàn)高動態(tài)范圍,寬頻率范圍,低失真度的傳聲器靈敏度幅值和相位的校準(zhǔn)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種寬頻帶低失真等幅值等相位校準(zhǔn)用駐波管耦合腔,該駐波管耦合腔包括耦合腔、變截面反射端、駐波管以及后端蓋,其中,中空圓管結(jié)構(gòu)的駐波管下端安裝有揚(yáng)聲器,并通過后端蓋密封固定;中心開有圓形通孔的圓柱蓋狀結(jié)構(gòu)的變截面反射端與駐波管的上端密封固定連接,圓柱體結(jié)構(gòu)的耦合腔密封固定在變截面反射端上端中心,且耦合腔與變截面反射端相接觸的一端中心開有直徑與變截面反射端中心圓形通孔直徑相同的圓柱槽;標(biāo)準(zhǔn)傳聲器與被校傳聲器對稱安裝在耦合腔內(nèi)。所述的駐波管中空圓管內(nèi)徑dl為90mm 120mm。所述的變截面反射端中心圓孔直徑d2為20mm 30mm。所述的變截面反射端的厚度d3為30mm 40mm。所述的稱合腔中心圓柱槽的深度d4為25mm 50mm。所述的揚(yáng)聲器安裝在駐波管的中心,使揚(yáng)聲器的有效聲面積集中在中心位置。本發(fā)明的顯著效果在于本發(fā)明所述的ー種寬頻帶低失真等幅值等相位校準(zhǔn)用駐波管耦合腔中,耦合腔安裝在駐波管的一端,采用變截面的設(shè)計(jì),在耦合腔內(nèi)可起到穩(wěn)定大振幅聲波、降低波形失真度的效果,使耦合腔內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器和被校傳聲器感受到的聲壓幅值與相位一致;同時(shí),該駐波管耦合腔可實(shí)現(xiàn)高動態(tài)范圍、寬頻率范圍、低失真度的傳聲器靈敏度幅值和相位的校準(zhǔn),動態(tài)范圍94dB 160dB,頻率范圍500Hz 800Hz,波形失真度< 1%,幅值一致性偏差< O. 3%,相位偏差< O. 1°。
[0012]圖I為本發(fā)明所述的ー種寬頻帶低失真等幅值等相位校準(zhǔn)用駐波管耦合腔結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為圖I局部放大圖;圖中1、耦合腔;2、變截面反射端;3、駐波管;4、揚(yáng)聲器;5、后端蓋;6、標(biāo)準(zhǔn)傳聲器;7、被校傳聲器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)說明。實(shí)施例I如圖I、圖2所示,一種寬頻帶低失真等幅值等相位校準(zhǔn)用駐波管耦合腔包括耦合腔I、變截面反射端2、駐波管3以及后端蓋5,其中,內(nèi)徑dl = 90mm的中空圓管結(jié)構(gòu)的駐波管3下端安裝有揚(yáng)聲器4,并通過后端蓋5密封固定;中心開有圓形通孔的圓柱蓋狀結(jié)構(gòu)的變截面反射端2與駐波管3的上端密封固定連接,其中,變截面反射端2厚度d3 = 30mm,變截面反射端2中心圓孔直徑d2 = 20mm ;稱合腔I為一端中心開有圓柱槽的圓柱體結(jié)構(gòu),且耦合腔I中心圓柱槽的深度d4 = 25mm,耦合腔I中心圓柱槽直徑與變截面反射端2中心圓孔直徑d2相同,耦合腔I密封固定在變截面反射端2上端中心,使耦合腔I、變截面反射端
2、駐波管3以及后端蓋5形成密閉的空腔;標(biāo)準(zhǔn)傳聲器6與被校傳聲器7對稱安裝在I禹合腔I內(nèi),使貫穿耦合腔I的標(biāo)準(zhǔn)傳聲器6與被校傳聲器7的連接線與耦合腔I的軸線垂直。實(shí)施例2如圖I、圖2所示,一種寬頻帶低失真等幅值等相位校準(zhǔn)用駐波管耦合腔包括耦合腔I、變截面反射端2、駐波管3以及后端蓋5,其中,內(nèi)徑dl = IOOmm的中空圓管結(jié)構(gòu)的駐波管3下端安裝有揚(yáng)聲器4,并通過后端蓋5密封固定;中心開有圓形通孔的圓柱蓋狀結(jié)構(gòu)的變截面反射端2與駐波管3的上端密封固定連接,其中,變截面反射端2厚度d3 = 35mm,變截面反射端2中心圓孔直徑d2 = 25mm ;稱合腔I為一端中心開有圓柱槽的圓柱體結(jié)構(gòu),且耦合腔I中心圓柱槽的深度d4 = 35mm,耦合腔I中心圓柱槽直徑與變截面反射端2中心圓孔直徑d2相同,耦合腔I密封固定在變截面反射端2上端中心,使耦合腔I、變截面反射端2、駐波管3以及后端蓋5形成密閉的空腔;標(biāo)準(zhǔn)傳聲器6與被校傳聲器7對稱安裝在耦合腔I內(nèi),使貫穿耦合腔I的標(biāo)準(zhǔn)傳聲器6與被校傳聲器7的連接線與耦合腔I的軸線垂直。實(shí)施例3如圖I、圖2所示,一種寬頻帶低失真等幅值等相位校準(zhǔn)用駐波管耦合腔包括耦合腔I、變截面反射端2、駐波管3以及后端蓋5,其中,內(nèi)徑dl = 120mm的中空圓管結(jié)構(gòu)的駐波管3下端安裝有揚(yáng)聲器4,并通過后端蓋5密封固定;中心開有圓形通孔的圓柱蓋狀結(jié)構(gòu)的變截面反射端2與駐波管3的上端密封固定連接,其中,變截面反射端2厚度d3 = 40mm,變截面反射端2中心圓孔直徑d2 = 30mm ;稱合腔I為一端中心開有圓柱槽的圓柱體結(jié)構(gòu),且耦合腔I中心圓柱槽的深度d4 = 50mm,耦合腔I中心圓柱槽直徑與變截面反射端2中心圓孔直徑d2相同,耦合腔I密封固定在變截面反射端2上端中心,使耦合腔I、變截面反射端2、駐波管3以及后端蓋5形成密閉的空腔;標(biāo)準(zhǔn)傳聲器6與被校傳聲器7對稱安裝在耦合腔I內(nèi),使貫穿耦合腔I的標(biāo)準(zhǔn)傳聲器6與被校傳聲器7的連接線與耦合腔I的軸線垂直。本發(fā)明所述的ー種寬頻帶低失真等幅值等相位校準(zhǔn)用駐波管耦合腔中,耦合腔I的內(nèi)徑dl與變截面反射端2中心圓孔直徑d2決定平面波駐波場的截止頻率,變截面反射端2厚度d3和耦合腔I中心圓柱槽的深度d4決定波形失真度與使用頻率范圍。按照聲波導(dǎo)管理論,聲波在管中傳播,變截面駐波管可產(chǎn)生大振幅駐波并抑制諧波失真度,經(jīng)過多次反射達(dá)到穩(wěn)態(tài),標(biāo)準(zhǔn)傳聲器6與被校傳聲器7在壁面所感受到的聲波為純凈簡正波,且幅值與相位相等;駐波管3選取合適的管長,使聲波傳遞函數(shù)的波峰和波谷出現(xiàn)在合適的位置,就可以在高聲壓級的條件下,獲得低失真的波形。由駐波管3及其耦合腔I組成的兩級變截面圓管具有增加動態(tài)范圍、降低失真度的作用,即高階共振頻率不是ー階共振頻率的整數(shù)倍。兩級突變截面駐波管的失諧性質(zhì)能夠很好地抑制ー階共振頻率激勵下的大振幅非線性駐波畸變產(chǎn)生的高次諧波,從而獲得高動態(tài)范圍純凈駐波場;同時(shí),采用變截面的設(shè)計(jì),在耦合腔I的腔內(nèi)可起到穩(wěn)定流場的效 果,使稱合腔內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)傳聲器6與被校傳聲器7感受到的聲壓幅值與相位均相同。揚(yáng)聲器4的有效聲面積集中在中心位置,越靠近邊緣聲輻射越小,失真度越大,選擇合適的耦合腔直徑,可提高有效聲輻射的通過率,濾掉部分失真度影響。
權(quán)利要求1.一種寬頻帶低失真等幅值等相位校準(zhǔn)用駐波管耦合腔,其特征在于該駐波管耦合腔包括耦合腔(I)、變截面反射端(2)、駐波管(3)以及后端蓋(5),其中,中空圓管結(jié)構(gòu)的駐波管(3)下端安裝有揚(yáng)聲器(4),并通過后端蓋(5)密封固定;中心開有圓形通孔的圓柱蓋狀結(jié)構(gòu)的變截面反射端(2)與駐波管(3)的上端密封固定連接,圓柱體結(jié)構(gòu)的耦合腔(I)密封固定在變截面反射端(2)上端中心,且耦合腔(I)與變截面反射端(2)相接觸的一端中心開有直徑與變截面反射端(2)中心圓形通孔直徑相同的圓柱槽;標(biāo)準(zhǔn)傳聲器(6)與被校傳聲器(7)對稱安裝在耦合腔(I)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種寬頻帶低失真等幅值等相位校準(zhǔn)用駐波管耦合腔,其特征在于所述的駐波管(3)中空圓管內(nèi)徑dl為90mm 120mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種寬頻帶低失真等幅值等相位校準(zhǔn)用駐波管耦合腔,其特征在于所述的變截面反射端(2)中心圓孔直徑d2為20mm 30mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的ー種寬頻帶低失真等幅值等相位校準(zhǔn)用駐波管耦合腔,其特征在于所述的變截面反射端(2)的厚度d3為30mm 40mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種寬頻帶低失真等幅值等相位校準(zhǔn)用駐波管耦合腔,其特征在于所述的稱合腔(I)中心圓柱槽的深度d4為25mm 50mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種寬頻帶低失真等幅值等相位校準(zhǔn)用駐波管耦合腔,其特征在于所述的揚(yáng)聲器(4)安裝在駐波管(3)的中心,使揚(yáng)聲器(4)的有效聲面積集中在中心位置。
專利摘要本實(shí)用新型涉及聲學(xué)計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域,具體公開了一種寬頻帶低失真等幅值等相位校準(zhǔn)駐波管耦合腔。該駐波管耦合腔中的駐波管下端安裝有揚(yáng)聲器,并通過后端蓋密封固定;中心開有通孔的變截面反射端與駐波管的上端密封固定,圓柱體結(jié)構(gòu)的耦合腔密封固定在變截面反射端上端中心,且耦合腔一端中心開有直徑與變截面反射端中心圓形通孔直徑相同的圓柱槽;標(biāo)準(zhǔn)傳聲器與被校傳聲器對稱安裝在耦合腔內(nèi)。耦合腔采用變截面的設(shè)計(jì),在耦合腔內(nèi)可起到穩(wěn)定大振幅聲波、降低波形失真度的效果;同時(shí),該駐波管耦合腔可實(shí)現(xiàn)高動態(tài)范圍、寬頻率范圍、低失真度的傳聲器靈敏度幅值和相位的校準(zhǔn),動態(tài)范圍94dB~160dB,頻率范圍500Hz~800Hz,波形失真度<1%,幅值一致性偏差<0.3%,相位偏差<0.1°。
文檔編號H04R19/01GK202488702SQ201220063000
公開日2012年10月10日 申請日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月23日
發(fā)明者劉鑫, 孫鳳舉, 朱剛, 楊曉偉, 閆磊 申請人:中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院, 北京航天計(jì)量測試技術(shù)研究所