实验三驻波管法吸声材料垂直人射吸声系数的测量

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1、实验三驻波管法吸声材料垂直人射吸声系数的测量一、实验目的本实验可以加深对垂直入射吸声系数的理解，了解人耳听觉的频率范围，获得对一些频率纯音的感性认识。有关本实验详细内容和要求，请参照国家标准GBJ88-85《驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范》。二、实验原理驻波管法测试原理在驻波管中传播平面波的频率范围内，声波入射到管中，再从试件表面反射回来，入射波和反射波叠加后在管中形成驻波。由此形成沿驻波管长度方向声压极大值与极小值的交替分布。用试件的反射系数r来表示声压极大值与极小值，可写成：ppr=+(1)(4-1)max0ppr=

2、−(1)(4-2)min0根据吸声系数的定义，吸声系数与反射系数的关系可写成：2α=−1r(4-3)0定义驻波比S为：pminS=(4-4)pmax吸声系数可用驻波比表示为：4Sα=(4-5)02(1+S)因此，只要确定声压极大和极小的比值，即可计算出吸声系数。如果实际测得的是声压级的极大值和极小值，计两者之差为L，则根据第二章中介绍的声压和声压级之间的关系，p可由下式计算吸声系数:(2Lp0)410×α=(4-6)0(2Lp0)2(110+)三、实验内容1.测试装置描述典型的测量材料吸声系数用的驻波管系统如图4-1所示。其

3、主要部分是一根内壁坚硬光滑，截面均匀的管子(圆管或方管)，管子的一端用以安装被测试材料样品，管子的另一端为扬声器。当扬声器向管中辐射的声波频率与管子截面的几何尺寸满足式(4－7)或式(4－8)的关系时，则在管中只有沿管轴方向传播的平面波。图4－1驻波管结构及测量装置1.84c0f<（圆管）(4-7)πDc0f<（方管）(4-8)2L式中：D——圆管直径，m；L——方管边长，m；c——空气中声速，m/s。0平面声波传播到材料表面被反射回来，这样入射声波与反射声波在管中叠加而形成驻波声场。从材料表面位置开始，管中出现了声压极大和

4、极小的交替分布。利用可移动的探管(传声器)接收管中驻波声场的声压，即可通过测试仪器测出声压级极大与极小的声级差L，或p声压极小值与极大值的比值即驻波比S，即可根据式(4－5)或式(4－6)计算垂直入射吸声系数。为在管中获得平面波，驻波管测量所采用的声信号为单频信号，但扬声器辐射声波中包含了高次谐波分量，因此在接收端必须进行滤波才能去掉不必要的高次谐波成分。由于要满足在管中传播的声波为平面波以及必要的声压极大值、极小值的数目，常设计有低、中、高频三种尺寸和长度的驻波管，分别适用于不同的频率范围。2.测试方法及步骤利用驻波管测试

5、材料垂直人射吸声系数的步骤如下：①调整单频信号发生器的频率到指定的数值，并调节信号发生器的输出以得到适宜的音量。②移动传声器小车到除极小值以外的任一位置，改变接收滤波器通带的中心频率，使测试仪器得到最大读数。这时接收滤波器通带的中心频率与管中实际声波频率准确一致。③将探管端部移至试件表面处，然后慢慢离开，找到一个声压极大值，并改变测量放大器的增益，使测试仪器表头的指针正好处在满刻度的位置，然而小心地找出相邻的第一个极小值，这样就得到S或L。根据式(4－5)或式(4－6)计算出α值。p0④调整单频信号发生器到其他频率，重复以上

6、步骤，就可得到各测试频率的垂直入射吸声系数。四、测试结果报告材料垂直入射吸声系数测试结果报告中，应包含被测材料的参数(如名称、厚度、密度等)、试件安装情况(是否留有空腔)等基本描述。测试结果以表格和曲线图形式表示。表格中表明测试的各1/3倍频程中心频率及其对应的吸声系数。曲线图的纵坐标表示吸声系数，坐标范围从0到1.0，间隔取0.2。横坐标表示测试的频率，取1/3倍频程的中心频率。五、其他内容在本实验中，可以借助单频信号发生器和扬声器，聆听各种频率的纯音信号的特征，声波频率升高以及降低时，声音的变化特征。认识人耳听音的频率范

7、围的概念。每人需要完成实验报告一份，包括实验目的、原理、内容、总结六、思考题1.不同吸声材料的吸声机理是什么？2.吸声系数的测量除了驻波管法外，还有什么方法？