[发明专利]一种吸声材料吸声系数的测量方法

说明书

本发明公开了一种吸声材料吸声系数的测量方法，将吸声材料平齐安装在刚性背板中，并在吸声材料上方设置一个点声源；在由点声源入射到刚性背板和吸声材料组成的反射面上产生的散射声场中设置测点，利用声压‑质点振速传感器测量获得测点处的声压和质点振速；根据测量得到的测点处声压和质点振速，计算测点处的声阻抗；基于边界元法构建声学模型，建立测点处的声阻抗与吸声材料的归一化表面法向声阻抗之间的关系；根据已知的测点处声阻抗以及声学模型，结合一种迭代算法计算获得吸声材料归一化表面法向声阻抗，以此获得吸声材料的反射系数及吸声系数。本发明方法实现了宽频范围内有限大吸声材料吸声系数的准确测量。

技术领域

本发明涉及物理专业中吸声材料领域吸声系数测量方法，更具体地说是一种用于当吸声材料为有限大时，解决如何在宽频范围内准确测量吸声材料的吸声系数的方法。

背景技术

噪声污染是一个不容忽视的问题，工程中常常使用吸声材料控制噪声。为了更加科学有效地利用吸声材料，需要通过准确测量获得吸声材料的吸声系数。已有多种针对吸声材料吸声系数的测量方法，包括阻抗管法(ISO 10534-2,1998)和混响室法(ISO 354,2003)，是两种标准方法。但其分别存在有缺陷，比如：阻抗管法的有效分析频率受到管体尺寸的限制，因此需要使用不同尺寸的阻抗管来拓宽有效频率范围，这样会形成很高的成本；混响室法可能受到材料边缘衍射效应的影响，导致不合理的结果，甚至可能使得多次测量的结果不一致。除了这两种标准方法之外，近年来发展了一些自由场测量方法，包括脉冲回波法、空间傅里叶变换法、声场模型法等。但是，这些自由场测量方法都是基于被测材料的长度和宽度是无限大的假设推导出的，然而实际测量中使用的材料样本的长度和宽度都是有限大的。显然，理论假设和实际条件之间存在的差异可能导致测量得到的结果与材料的实际特性之间存在一定的偏差，甚至可能出现错误的结果，这种现象在使用长度和宽度比较小的材料样本进行测试时会尤为明显。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种吸声材料吸声系数的测量方法，是一种能够在宽频范围内准确测量有限大吸声材料吸声系数的方法。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明吸声材料吸声系数的测量方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1、在刚性背板的上表面，按照与吸声材料相同的尺寸和形状形成有矩形凹槽，长度为L_x、宽度为L_y、深度为d的吸声材料嵌装在所述矩形凹槽中，使得吸声材料上表面M和刚性背板上表面平齐，且所述吸声材料上表面M位于z＝0的平面中；

步骤2、在所述吸声材料的上方设置一个点声源S，所述点声源S发出的声波经吸声材料和刚性背板组成的反射面作用后在z≥0的半空间内形成散射声场；

步骤3、在所述吸声材料的上方设置一个测点R，利用声压-质点振速传感器测量获得测点R处频域声压P(R)和测点R处+z方向频域质点振速V(R)；

步骤4、依据所述频域声压P(R)和频域质点振速V(R)，由式(1)计算获得测点R处声阻抗测量值Z(R)：

步骤5、根据边界元法建立测点R处声阻抗与吸声材料的归一化表面法向声阻抗Z之间的关系；

步骤6、根据测点R处声阻抗与吸声材料的归一化表面法向声阻抗Z之间的关系，以测点R处声阻抗测量值Z(R)为输入，采用迭代算法计算获得吸声材料的归一化表面法向声阻抗Z；

步骤7、利用吸声材料的归一化表面法向声阻抗Z，由式(2)计算获得吸声材料的反射系数R_e：

利用所述吸声材料的反射系数R_e，由式(3)计算获得吸声材料的吸声系数α：