駐波管法測量吸聲材料

1、駐波管法測量吸聲材料實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^本實(shí)驗(yàn)，掌握用駐波管法測量吸聲材料法向吸聲系數(shù)和法向聲阻抗率的原理及操作方法。實(shí)驗(yàn)原理：1， 駐波管法測量吸聲材料法向吸聲系數(shù)的原理和方法吸聲系數(shù)是描述吸聲材料的吸收聲能大小的物理量。它定義為：吸聲材料所吸收的聲能和入射聲能之比。測量材料的吸聲系數(shù)，一般采用駐波管法和混響室法，前者測量的是法向吸聲系數(shù)，后者測量的屎無規(guī)入射的吸聲系數(shù)。 用駐波管法測定吸聲材料的法向吸聲西系數(shù)，設(shè)備簡單而費(fèi)用低廉。根據(jù)法向吸聲系數(shù)又可以推算出均勻無規(guī)則入射條件下的吸聲系數(shù)。但駐波管法只適用于測量聲學(xué)特性與材料尺寸無關(guān)的材料樣品，多用于測量多孔材料，多孔板或，穿孔薄片結(jié)構(gòu)的吸聲特性

2、。傳聲放大器窄帶濾波器器 聲學(xué)測量用的駐波管結(jié)構(gòu)，如圖1.1所示，主要部分是一根內(nèi)壁光滑而堅(jiān)硬，界面均勻的管子，管子的末端裝有被測材料樣品。由揚(yáng)聲器向管中輻射的聲波以平面波形式傳播，理論上可以證明，為了在管中獲得平面波，聲波的波長要大于管子的內(nèi)徑并且滿足要求：對于圓形管，直徑d<0.586;對于矩形管，長邊的邊長L<0.5，其中為聲波的波長。拍頻振蕩器剛性后蓋 試件 駐波管傳輸器小車探管 揚(yáng)聲器 標(biāo)尺 |p|r/2 x 圖1.1 駐波管結(jié)構(gòu)測量裝置包括以下幾部分：1，駐波管，根據(jù)測試頻率段不同，可選用不同內(nèi)勁和不同長度的駐波管；2，可移動(dòng)的剛性后蓋，移動(dòng)它可以調(diào)節(jié)吸聲材料與剛性壁面

3、間的距離；3，被測吸聲材料4，探管式傳輸器，用來接收駐波管軸線上各點(diǎn)的聲壓；5，揚(yáng)聲器，向管中輻射聲波，探管可以自由穿過其中心孔；6，傳輸器小車，推動(dòng)它可使探管在駐波管內(nèi)縱向移動(dòng)；7，標(biāo)尺，用來指示探管在駐波管中的位置。 平面波在材料表面被反射回來，于是在管中建立起駐波聲場，從材料表面算起，管中出現(xiàn)聲壓極大與極小的交替分布。利用可移動(dòng)的探管傳輸器接收，在測試儀表上再讀出聲壓極大與極小的聲級差，便可以確定垂直入射時(shí)的吸聲系數(shù)p雖然音頻振蕩器輸給揚(yáng)聲器的是單頻信號，但揚(yáng)聲器輻射處的聲波并不一定是純音，所以在接收端必須進(jìn)行濾波，這樣才能濾去不必要的高次諧波分量。由于要滿足在管中傳播的聲波為平面波和其

4、他測試條件，常有低，中和高頻三種尺寸的駐波管，以適用于不同的頻率范圍。如前所述，當(dāng)平面波從試件表面反射回來時(shí)，在管中便形成駐波。入射平面波可視為一列沿正向進(jìn)入?yún)⒖计矫娴娜肷洳ǎ浧渎晧簽镻i于是Pi可以寫成 Pi=P0expi(t+kx) (1.1)式中k=/C0=2/是平面波的波數(shù)，C0為空氣中的聲速，為波長，為圓頻率。設(shè)材料的反射系數(shù)為R，則反射波聲壓Pr為 Pr=RP0expi(t-kx) (1.2)引入相位角 =kx=2x (1.3)式（1.1）表明，當(dāng)探管端部由材料表面逐步離開時(shí)，由零變?yōu)檎?，并且與x成正比，每移過一個(gè)波長的距離，就增加2將式（1.3）代入式（1.1）和（1.2）并

5、略去時(shí)間因子exp(it)項(xiàng)，則管內(nèi)任意一點(diǎn)處的總聲壓為P=Pi+Pr=p0expi+Rexp(-i) (1.4)反射系數(shù)R=|R|exp(i)一般是復(fù)數(shù)，|R|是反射系數(shù)的模，它通常小于1，是反射系數(shù)的相位角。從式（1.4）知，當(dāng) =n+2 (n=0,1,2,)聲壓出現(xiàn)極大值，即 |Pmax|=P0(1+|R|)當(dāng) =n+12+2 (n=0,1,2.)聲壓出現(xiàn)極小值，即 |Pmin|=P0(1-|R|)法向入射吸聲系數(shù)定義為 p=1-|r|2若定義駐波比 S=|Pmin/Pmax|則 S=1-|R|1+|R|=1-1-p1+1+p (1.11)最后得到 p=4S(1+S)2 (1.12)由式

6、（1.12）得知，只要測得駐波比S,就可以求出法向入射吸聲系數(shù)。如果駐波比S以分貝（dB）為單位，即實(shí)際測量的是聲壓極大值和極小值的聲壓級差L，于是L=-20lgS這時(shí) p=4x10L/20(1+10L/20)2上兩式中S，L和p三個(gè)參數(shù)等價(jià)，測定其中一個(gè)，就可以求出其它兩個(gè)。 利用駐波管測定吸聲材料法向入射吸聲系數(shù)p的方法如下1， 調(diào)整振蕩器的頻率到希望的數(shù)值；2， 調(diào)整振蕩器輸出以得到適宜的聲信號；3， 將接收濾波器的中心頻率對準(zhǔn)聲信號頻率；4， 將探管端部移至試件表面處，再慢慢離開，觀察測量放大器上的電壓表指示，找到一個(gè)聲壓吉極大值。然后改變測量放大器增益，使表頭指針偏轉(zhuǎn)到滿意刻度。再移

7、動(dòng)傳聲器小車，細(xì)心地找出相鄰的第一個(gè)極小值，據(jù)此算出S和L，即得到p值。有些測量儀器中，如傳聲放大器，頻率分析儀等設(shè)備有“電位器輸入”插孔，傳聲器接收信號由此輸入。從專用的電壓表刻度盤上可直接讀出吸聲系數(shù)p的值。具體方法請參閱有關(guān)放大器的使用說明書。實(shí)驗(yàn)儀器：1， 音頻信號發(fā)生器；2，濾波器；3，F(xiàn)DC-2傳聲放大器；4，駐波管。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1， 對測試裝置性能的檢驗(yàn)對整個(gè)裝置簡單而又全面的檢驗(yàn)方法，是在管端用聲剛性面作為封閉面時(shí)，測定pmax/pmin比值，這個(gè)比值在測量的頻段內(nèi)至少是100，亦即聲壓級差不多低于40dB。2， 法向吸聲系數(shù)p的測試吸聲材料樣品可選用玻璃棉和穿孔板。安裝穿孔板時(shí)，剛性后蓋板與吸聲穿孔板之間要有一定的距離。測試頻率按1/3倍頻程進(jìn)行，其頻率為200,250,315,400,500,630,800,1000,1250,1600Hz。測定結(jié)果用曲線表示，橫坐標(biāo)表示頻率，縱坐標(biāo)表示p。相鄰兩個(gè)測點(diǎn)的p值用直線連接。問題與討論：1， 本實(shí)驗(yàn)的測量頻率范圍與駐波管的長度和管徑的關(guān)系如何？ 答：為了在管中獲得平面波，聲波的波長要大于管子的內(nèi)徑并且滿足要求：對 于 圓形管，直徑d<0.586;對于矩形管，長邊的邊長L<0.5，其中為聲波的波長。頻 率范圍為200-1600Hz2， 本實(shí)驗(yàn)中為什么要用濾波器？答：雖然音頻振蕩器輸