[发明专利]一种usp探头的灵敏度测量方法

说明书

本发明公开了一种usp探头的灵敏度测量方法，包括如下步骤：设定声场，将待测的usp探头和参考声压传感器置于声场的同一位置，计算待测声压传感器的灵敏度；设定全息面H，逐点扫描测量全息面H上的声压和κ方向上的质点振速；将声压或质点振速作为全息输入，重建全息面H上每个测量点的质点振速或声压；计算第m个测量点的声阻抗；计算质点振速传感器在第m个测量点的灵敏度；将多个测量点的灵敏度取平均值。本发明基于近场声全息技术，从测量或重建的声压和不同方向的质点振速中直接获取不同方向的声阻抗，并结合标准的参考声压传感器实现usp探头不同方向灵敏度的同时测量，其提高了测量效率和测量精度。

技术领域

本发明涉及传感器的灵敏度测量技术，尤其是涉及一种usp探头的灵敏度测量方法。

背景技术

usp探头是一种三维声压-质点振速传感器，其主要由一个声压传感器和三个相互正交的质点振速传感器组成，测量usp探头的灵敏度，则需要测量声压传感器和质点振速传感器的灵敏度。目前，声压传感器的灵敏度很容易测量，只需将其与标准声压传感器放置在声场中同一点，然后将二者所测量的声压进行对比，即可获得声压传感器的灵敏度；然而，目前还没有标准的质点振速传感器，因此质点振速传感器的灵敏度测量比较困难。

现有的质点振速传感器灵敏度测量方法通常需要借助一些特殊的声源或声学设备，比如驻波管、安装在地下且非常长的声波导管、一个内嵌扬声器且扬声器正前方开一个小孔的刚性塑料球、一个后置小扬声器且扬声器前方开一个小孔的木制障板等等，以便创建一个声阻抗已知的声环境，然后结合标准的声压传感器，进而对质点振速传感器的灵敏度进行测量。在实际应用中，上述需要特别设计的声源或声学设备并不能随即制得，其一定程度上限制了质点振速传感器的应用，例如其一定程度的限制了usp探头的应用。

此外，现有的质点振速传感器灵敏度测量方法不能同时获得usp探头三个方向的灵敏度，而需要依次测量分别获取，其不利于提高测量效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种usp探头的灵敏度测量方法，解决现有技术中质点振速传感器只能特定条件下测量、测量效率低下的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种usp探头的灵敏度测量方法，包括如下步骤：

(1)设定一个振动体辐射的声场，将待测的usp探头和参考声压传感器置于声场的同一位置，根据参考声压传感器的灵敏度计算usp探头中的待测声压传感器的灵敏度；

(2)在声场中靠近振动体设定全息面H，通过usp探头逐点扫描测量全息面H上的声压和κ方向上的质点振速；

(3)将全息面H上的声压或κ方向上的质点振速作为全息输入，采用基于等效源法的近场声全息技术重建全息面H上每个测量点的κ方向上的质点振速或声压；

(4)计算重建全息面H上第m个测量点的声阻抗，m为自然数；

(5)根据步骤(4)的声阻抗计算usp探头中的质点振速传感器在第m个测量点的灵敏度；

(6)重复步骤(4)和步骤(5)，将usp探头中的质点振速传感器的多个测量点的灵敏度取平均值即可。

优选的，所述步骤(1)中待测声压传感器的灵敏度的计算公式为：

其中，S_p为待测声压传感器的灵敏度，p是待测声压传感器的输出，p_ref是参考声压传感器的输出，S_ref是参考声压传感器的灵敏度。

优选的，所述步骤(2)中全息面H上有M个测量点、基于等效源法的虚源面Γ上有N个等效源，则