材料吸聲系數(shù)測量駐波管吸聲系數(shù)測試系統(tǒng)
一、駐波管
駐波管原理介紹：
吸聲系數(shù)是描述吸聲材料吸聲本領(lǐng)的物理量，它被定義為：被吸聲材料吸收的聲能和入射聲能之比，通常用符號a表示，用駐波管法測量材料垂直吸聲系數(shù)簡單而且經(jīng)濟(jì)，現(xiàn)代聲學(xué)測量用的駐波管結(jié)構(gòu)參見下圖，其主要部分是一根內(nèi)壁光滑，截面均勻的管子，管子的末端裝以被測材料的樣品，由揚(yáng)聲器向管子輻射的聲波在管中以平面波方式傳播，理論上可以證明，如故管中聲波傳播的頻率與管子橫截面幾何尺寸滿足下列關(guān)系時(shí)，則只有沿管軸傳播的平面波。
f ＜(1. 84/) x (CO/D) （對于圓管）
f ＜C0/2L （對于方管）
式中D為圓管直徑；L為方管邊長；CO為空氣中的聲成速。
平面波在材料表面反射回來，其結(jié)果是在管中建立了駐波聲場，從材料表面算起管中出現(xiàn)了聲壓極大和極小的交替分布，利用可移動(dòng)的探管傳聲器接收，在測試儀器上測出聲壓極大與極小的聲級差（或極大值與極小值的比值）便可確定垂直入射吸聲系數(shù)。雖然音頻信號源輸給揚(yáng)聲器的是單頻電信號，但揚(yáng)聲器發(fā)出的并不一定是純音，所以在接收端必須進(jìn)行濾波才能除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必要的聲壓極大值、極小值數(shù)目，常設(shè)計(jì)有低、中、高頻三種尺寸和長度的駐波管，分別適用于不同的頻率范圍。
駐波管裝置介紹：
1、駐波管裝置如圖
2、
L管：Φ96x1000(mm) 頻率范圍：90Hz-2075Hz
S管：Φ30
x350 (mm) 頻率范圍：1500Hz-6641Hz
3、
導(dǎo)軌標(biāo)尺長度：1000mm
最小刻度：1mm
4、音箱功率：10W 阻抗：6Ω(即最大輸入電壓約7V)
5、駐波管測試頻率規(guī)定：
F< (1. 84/) x (CO/D) （對于圓管）
F＜C0/2L （對于方管）
其中CO為空氣中的聲速，D為圓管直徑，L為方管邊長。
6.吸聲系數(shù)的計(jì)算公式：
a= (4x10^(L/20) ) /C1+10^ (L/20) ) ^2)
其中L為聲壓級的峰值和谷值之差，參閱南京大學(xué)聲學(xué)研究所電聲專業(yè)強(qiáng)化班教材（音須聲學(xué)測量）。
二、配套大小駐波管的更換
由于本儀器配套的大管內(nèi)徑為96mm,小管內(nèi)徑為30mm.所以對于大管的頻率測量上限約為2075Hz,小管的頻率測量上限約為2075Hz,小管的頻率測量上限約為6641Hz.所以對于各個(gè)頻段的吸聲系數(shù)的測量需要更換相應(yīng)的駐波管。按如下步驟更換大小管：
1、將小車（滑塊）移動(dòng)到導(dǎo)軌的末端。
2、擰下駐波管與音箱連接的螺釘，取消下駐波管。
3、對于大管，取下探管上的支架，然后安裝小管。
4、對于小管，在探管上安裝支架，然后安裝大管。
設(shè)管透接圖
1、軟件使用：
1. 1、按照正確的方式連接儀器、功放、駐波管后，在打開軟件之前先將信號發(fā)生器打開并打開功放，軟件初次打開界面如圖①;只有啟動(dòng)按鈕有效，發(fā)聲部分也是不可用狀態(tài)，當(dāng)點(diǎn)擊啟動(dòng)后，開始分析，各鍵方才有效，如圖②;參數(shù)設(shè)置界面如圖③.
可以在此設(shè)置前端通道的參數(shù)，與駐波管搭載使用測吸聲系數(shù)時(shí)，量程選擇最接近的量程，前置供電選擇4mA穩(wěn)流源，靈敏度級可根據(jù)出廠報(bào)告設(shè)置（也可重新校準(zhǔn)修改靈敏度級使1kHz處顯示93.8dB),頻率計(jì)權(quán)選擇Z計(jì)權(quán)，采樣頻率建議設(shè)置48K,輸入通道默認(rèn)為通道1,不可修改。
點(diǎn)擊數(shù)據(jù)記錄記錄峰谷值信息，輸入游標(biāo)信息后，根據(jù)峰谷值選擇最大最小值，點(diǎn)擊確定即可將本次的信息保存在下方對應(yīng)頻率點(diǎn)處，參考下圖④.
1. 2、由上面的圖所示，本系統(tǒng)主要分為兩部分，一部分為測量部分，一部分是控制發(fā)聲部分。
分別介紹如下：
測量部分：測量部分又分為測量控制按鈕和測量顯示量部分，
測量控制按鈕：系統(tǒng)初始化時(shí)，只有啟動(dòng)測量按鈕使能，其他按鈕成灰色。
啟動(dòng)測量：開啟系統(tǒng)采集的功能，同時(shí)開啟系統(tǒng)的頻譜分析，此時(shí)在系統(tǒng)的頻譜圖顯示部分顯示頻譜的柱狀圖，此時(shí)啟動(dòng)按鈕變灰，其他按鈕使能。此時(shí)用戶可以啟動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)聲，在右側(cè)發(fā)聲部分，點(diǎn)擊相應(yīng)的頻率按鈕即可控制設(shè)備發(fā)聲，測量時(shí)，調(diào)節(jié)信號幅度或功放，使諧波量最好比被測頻率的聲壓值少50dB以上。
暫停測量：停止系統(tǒng)的頻譜數(shù)據(jù)更新，但是系統(tǒng)繼續(xù)采集分析。發(fā)聲田部分變灰。
停止測量：停止系統(tǒng)的采集分析，井停止頻譜數(shù)據(jù)更新。發(fā)聲按鈕部分變灰。
保存：保存所有已測好的頻率點(diǎn)的吸聲系數(shù)值，以.coe的文件保存，可用excel打開。
數(shù)據(jù)記錄：記錄頻率點(diǎn)峰谷值的信息。具體部分參考AWA6290多通道分析系統(tǒng)的說明。
發(fā)聲部分：如主界面所示，發(fā)聲部分主要是包含一些以中心頻率命名的按鈕，每個(gè)按鈕代表一個(gè)中心頻率的發(fā)聲控制。對于駐波管測試頻率以外的頻率暫時(shí)顯示為灰色。信號幅度設(shè)置后，點(diǎn)擊回車才會(huì)有效。點(diǎn)擊一個(gè)中心頻率進(jìn)行發(fā)聲后，用戶可以調(diào)節(jié)駐波管的滑塊，以測量此中心頻率的聲壓級的最大、最小值。
2、與駐波管搭載使用的測量步驟：
利用駐波管測試材料垂直入射吸聲系數(shù)的步驟如下：
1、將固定駐波管的滑塊移到最遠(yuǎn)處。并啟動(dòng)測量。
2、點(diǎn)擊需要發(fā)聲的頻率的按鈕以發(fā)聲音，緩慢移動(dòng)固定駐波管的滑塊，同時(shí)讀取此頻率的聲壓級，將滑塊停在聲壓級為一個(gè)極大值的位置。此位置即為峰值位置，輸入此時(shí)滑塊所在位置的刻度。
3、緩慢移動(dòng)固定駐波管的滑塊，同時(shí)讀取此頻率的聲壓級，將滑塊停在聲圧級為一個(gè)極小值的位置。此位置即為谷值位置，輸入此時(shí)滑塊所在位置的刻度。
4、重復(fù)b,c條操作?？梢詼y量到第二個(gè)峰谷值和第三個(gè)峰谷值。
5、重復(fù)a-d操作，可以測量到各個(gè)頻率點(diǎn)的聲壓級峰谷值。
6、注意事項(xiàng)：由于場聲器密封性能不是特別好，故標(biāo)尺首尾數(shù)據(jù)不要記錄，避免因漏聲造成的測量誤差，多次測量后，得到的吸聲系數(shù)為這幾次的算術(shù)平均值。
注意事項(xiàng)：
1、輸入電壓：最高輸入電壓約為7V.
2、傳聲器供電：選擇4mA穩(wěn)流源。
3、諧波：測量時(shí)，調(diào)節(jié)信號幅度或功放，使諧波量最好比被測頻率的聲壓值少50dB以上。
4、量程：量程選擇最接近的量程，可以保證測得值的精確度。
5、頻率計(jì)權(quán)：選擇Z計(jì)權(quán)。
6.信號發(fā)生器的標(biāo)題是“sign”時(shí)才能被識別。因?yàn)楫?dāng)切換該軟件的語言時(shí)，這個(gè)標(biāo)題會(huì)被改變。
7、執(zhí)行文件打不開，是以為沒有注冊（．ocx文件）。
8、啟動(dòng)鍵打開時(shí)，程序會(huì)死掉，是因?yàn)樵O(shè)備的搜索模式不對，必須要打開5. 0版本從新選擇模式為6290M.
9、1/3OCT模塊需要授權(quán)。
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