[发明专利]一种测量声场局域态密度的装置及方法

权利要求书

1.一种测量声场局域态密度的装置，其特征在于，测量装置包括声源(1)、方形波导(2)、MEMS硅麦克风(3)以及声学矢量传感器(4)；所述方形波导(2)一端连接声源(1)，另一端嵌入有与其内壁贴合的MEMS硅麦克风(3)和声学矢量传感器(4)，通过MEMS硅麦克风(3)和声学矢量传感器(4)分别得到方形波导(2)处的声压和声质点振速，从而得到被测结构在声源激发频率下的局域态密度。

2.根据权利要求1所述的测量声场局域态密度装置，其特征在于，所述声源(1)和声矢量传感器(4)的尺寸以及方形波导(2)的截面尺寸小于波长十分之一。

3.根据权利要求1所述的测量声场局域态密度的装置，其特征在于，所述声源(1)由动铁单元构成。

4.根据权利要求1所述的测量声场局域态密度的装置，其特征在于，所述MEMS硅麦克风(3)的进声孔和声学矢量传感器(4)的热线与方形波导(2)的内壁齐平。

5.一种利用权利要求1-4任一所述装置进行测量声场局域态密度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将被测结构开一个方孔，使该被测结构通过方孔与方形波导(2)的一端相连，声波由导管进入到被测结构中；

(2)选取被测结构共振频率附近的一组频率作为声源的激励；

(3)将方形波导(2)插入被测结构中，由MEMS硅麦克风(3)和声学矢量传感器(4)分别得到方形波导(2)端面处的声压与声质点振速；

(4)由格林函数的虚部计算出声源附近的局域态密度：其中ω为声源的激发角频率，和分别为探测位置和声源位置，(c₀为声速)，而声源处格林函数由声源的强度和该点的声压所决定：其中p_s代表源处的声压，ρ_air为空气密度，u_s和S_s分别为声源的表面振速和表面积；由步骤(3)所述的声压与声质点振速，得到波导端面处被测结构在相应频率下的局域态密度：

6.根据权利要求5所述测量声场局域态密度的方法，其特征在于，所述被测结构的方孔外围还设置有方形桶套，用于局域态密度测量装置的插入。

7.根据权利要求5所述测量声场局域态密度的方法，其特征在于，所述测量时的环境保持空旷。

8.根据权利要求5所述测量声场局域态密度的方法，其特征在于，所述方形波导(2)与被测结构的接触面设有硅胶垫片，避免接触面产生缝隙造成声能量逸出。