进出口为非平面波的消声器传递损失实验测量方法

摘要

本发明的目的在于提供进出口为非平面波的消声器传递损失实验测量方法，包括以下步骤：在进口管道选择8个横截面、出口管道选择4个横截面，每个横截面均设置2个传声器，传声器分别位于每个横截面中心1/2和1/4半径长度处，所有的传声器均连接数据采集仪；驱动数据采集仪产生声源信号，声源信号经功率放大器放大后通过声源箱传递到进口管道，进口管道和出口管道内的传声器拾取到信号后输入到数据采集仪，数据采集仪将数据传递到计算中；将被测消声器旋转8次，每次旋转45度且重复上述步骤，得到横截面上的平均声压幅值，通过计算即可测量出消声器的传递损失。本发明适用范围广、操作简单，是准确快捷的测量消声器传递损失方法。

主权项

进出口为非平面波的消声器传递损失实验测量方法，其特征是：(1)在被测消声器两端分别安装进口管道和出口管道，进口管道、声源箱、功率放大器、数据采集仪、计算机依次相连，出口管道连接末端消声器；(2)在进口管道选择8个横截面、出口管道选择4个横截面，每个横截面均设置2个传声器，传声器分别位于每个横截面中心1/2和1/4半径长度处，所有的传声器均连接数据采集仪；(3)利用计算机驱动数据采集仪产生声源信号，声源信号经功率放大器放大后通过声源箱传递到进口管道，进口管道和出口管道内的传声器拾取到信号后输入到数据采集仪，数据采集仪将数据传递到计算中；(4)将被测消声器旋转8次，每次旋转45度且重复步骤(3)，得到横截面上的平均声压幅值$\overline{p(r,\theta )}=\sqrt{\frac{\underset{v=1}{\overset{8}{\Sigma }}\underset{u=1}{\overset{2}{\Sigma }}{p}^2(r_u,{\theta }_v)}{32\mathrm{\rho c}}},$p(r_u,θ_v)为半径r_u和角度θ_v横截面上测得的声压幅值，u和v分别表示在每个横截面上布置传声器的个数和消声器旋转的次数，ρ为空气密度，c为空气中的声速，从而得到进口管道、出口管道12个横截面每个横截面上的平均声压幅值，将平均声压幅值代入到以下两式中分别可以求解出进、出口管道内声波表达式中的幅值系数和其中为进口管道内声压表达式中的(0,0)阶,(1,0)阶,(2,0)阶和(0,1)阶模态入射波幅值系数，为反射波幅值系数，为各阶模态的幅值系数：$\left[\begin{array}{c}\overline{A_{00}}\\ \overline{B_{00}}\\ \overline{A_{10}}\\ \overline{B_{10}}\\ \overline{A_{20}}\\ \overline{B_{20}}\\ \overline{A_{01}}\\ \overline{B_{01}}\end{array}\right]={\left(\begin{array}{cccccccc}1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1\\ e^{-j{k}_{00}{x}_{12}}& e^{{\mathrm{jk}}_{00}{x}_{12}}& e^{-j{k}_{10}{x}_{12}}& e^{{\mathrm{jk}}_{10}{x}_{12}}& e^{-{\mathrm{jk}}_{20}{x}_{12}}& e^{{\mathrm{jk}}_{20}{x}_{12}}& e^{-{\mathrm{jk}}_{01}{x}_{12}}& e^{{\mathrm{jk}}_{01}{x}_{12}}\\ e^{-j{k}_{00}{x}_{13}}& e^{{\mathrm{jk}}_{00}{x}_{13}}& e^{-j{k}_{10}{x}_{13}}& e^{{\mathrm{jk}}_{10}{x}_{13}}& e^{-{\mathrm{jk}}_{20}{x}_{13}}& e^{{\mathrm{jk}}_{20}{x}_{13}}& e^{-{\mathrm{jk}}_{01}{x}_{13}}& e^{{\mathrm{jk}}_{01}{x}_{13}}\\ e^{-j{k}_{00}{x}_{14}}& e^{{\mathrm{jk}}_{00}{x}_{14}}& e^{-{\mathrm{jk}}_{10}{x}_{14}}& e^{{\mathrm{jk}}_{10}{x}_{14}}& e^{-{\mathrm{jk}}_{20}{x}_{14}}& e^{{\mathrm{jk}}_{20}{x}_{14}}& e^{-j{k}_{01}{x}_{14}}& e^{{\mathrm{jk}}_{01}{x}_{14}}\\ e^{-j{k}_{00}{x}_{15}}& e^{{\mathrm{jk}}_{00}{x}_{15}}& e^{-{\mathrm{jk}}_{10}{x}_{15}}& e^{{\mathrm{jk}}_{10}{x}_{15}}& e^{-j{k}_{20}{x}_{15}}& e^{{\mathrm{jk}}_{20}{x}_{15}}& e^{-j{k}_{01}{x}_{15}}& e^{{\mathrm{jk}}_{01}{x}_{15}}\\ e^{-j{k}_{00}{x}_{16}}& e^{{\mathrm{jk}}_{00}{x}_{16}}& e^{-{\mathrm{jk}}_{10}{x}_{16}}& e^{{\mathrm{jk}}_{10}{x}_{16}}& e^{-{\mathrm{jk}}_{20}{x}_{16}}& e^{{\mathrm{jk}}_{20}{x}_{16}}& e^{-{\mathrm{jk}}_{01}{x}_{16}}& e^{{\mathrm{jk}}_{01}{x}_{16}}\\ e^{-{\mathrm{jk}}_{00}{x}_{17}}& e^{{\mathrm{jk}}_{00}{x}_{17}}& e^{-{\mathrm{jk}}_{10}{x}_{17}}& e^{{\mathrm{jk}}_{10}{x}_{17}}& e^{{-\mathrm{jk}}_{20}{x}_{17}}& e^{{\mathrm{jk}}_{20}{x}_{17}}& e^{{-\mathrm{jk}}_{01}{x}_{17}}& e^{{\mathrm{jk}}_{01}{x}_{17}}\\ e^{-{\mathrm{jk}}_{00}{x}_{18}}& e^{{\mathrm{jk}}_{00}{x}_{18}}& e^{-{\mathrm{jk}}_{10}{x}_{18}}& e^{{\mathrm{jk}}_{10}{x}_{18}}& e^{-{\mathrm{jk}}_{20}{x}_{18}}& e^{{\mathrm{jk}}_{20}{x}_{18}}& e^{-{\mathrm{jk}}_{01}{x}_{18}}& e^{{\mathrm{jk}}_{01}{x}_{18}}\end{array}\right)}^{-1}\left[\begin{array}{c}{p}_{i1}\\ p_{i2}\\ p_{i3}\\ p_{i4}\\ p_{i5}\\ p_{i6}\\ p_{i7}\\ p_{i8}\end{array}\right]$$\left[\begin{array}{c}\overline{E_{00}}\\ \overline{E_{10}}\\ \overline{E_{20}}\\ \overline{E_{01}}\end{array}\right]={\left(\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ e^{{-\mathrm{jk}}_{00}^{\text{'}}{x}_{12}^{\text{'}}}& e^{{-\mathrm{jk}}_{10}^{\text{'}}{x}_{12}^{\text{'}}}& e^{{-\mathrm{jk}}_{20}^{\text{'}}{x}_{12}^{\text{'}}}& e^{{-\mathrm{jk}}_{01}^{\text{'}}{x}_{12}^{\text{'}}}\\ e^{{-\mathrm{jk}}_{00}^{\text{'}}{x}_{13}^{\text{'}}}& e^{{-\mathrm{jk}}_{10}^{\text{'}}{x}_{13}^{\text{'}}}& e^{{-\mathrm{jk}}_{20}^{\text{'}}{x}_{13}^{\text{'}}}& e^{{-\mathrm{jk}}_{01}^{\text{'}}{x}_{13}^{\text{'}}}\\ e^{{-\mathrm{jk}}_{00}^{\text{'}}{x}_{14}^{\text{'}}}& e^{{-\mathrm{jk}}_{10}^{\text{'}}{x}_{14}^{\text{'}}}& e^{{-\mathrm{jk}}_{20}^{\text{'}}{x}_{14}^{\text{'}}}& e^{{-\mathrm{jk}}_{01}^{\text{'}}{x}_{14}^{\text{'}}}\end{array}\right)}^{-1}\left[\begin{array}{c}{p}_{i1}^{\text{'}}\\ p_{i2}^{\text{'}}\\ p_{i3}^{\text{'}}\\ p_{i4}^{\text{'}}\end{array}\right],$式中p_i1,p_i2,p_i3,p_i4,p_i5,p_i6,p_i7,p_i8分别为进口管道内八个截面上的传声器信号的平均声压幅值，p′_i1,p′_i2,p′_i3,p′_i4为出口管道内四个截面上的平均声压幅值，x_1s(s＝2,3.....8)为第s个截面与第1个截面之间的距离，取第1截面的坐标为x＝0，x′_1s(s＝2,3,4)为出口管道内第t'个截面与第1′个截面之间的距离，取第1′截面的坐标为x′＝0；$k_{\mathrm{mn}}=k_{00}{[1-{\left(\frac{{\alpha }_{\mathrm{mn}}}{k_{00}a}\right)}^2]}^{\frac{1}{2}}(m=\mathrm{0,1,2};n=\mathrm{0,1})$为进口管道(m,n)阶模态的模态波数，其中k₀₀＝2πf/c为平面波波数，f为频率，c为声速，α_mn为贝塞尔函数J′_m(α_mn)＝0的根，a为进口管道的半径，$k_{\mathrm{mn}}^{\text{'}}=k_{00}{[1-{\left(\frac{{\alpha }_{\mathrm{mn}}}{k_{00}b}\right)}^2]}^{\frac{1}{2}}(m=\mathrm{0,1,2};n=\mathrm{0,1})$为出口管道(m,n)阶模态的模态波数，b为出口管道的半径，将求解出的幅值系数代入到传递损失TL表达式中，即可测量出消声器的传递损失：$\mathrm{TL}={101\mathrm{og}}_{10}\left|\frac{a^2[k_{00}{\left(\overline{A_{00}}\right)}^2+k_{10}\frac{{\alpha }_{10}^2-1}{{\alpha }_{10}^2}{\left(\overline{A_{10}}\right)}^2+k_{20}\frac{{\alpha }_{20}^2-4}{{\alpha }_{20}^2}{\left(\overline{A_{20}}\right)}^2+k_{01}{\left(\overline{A_{01}}\right)}^2]}{b^2[k_{00}^{\text{'}}{\left(\overline{E_{00}}\right)}^2+k_{10}^{\text{'}}\frac{{\alpha }_{10}^2-1}{{\alpha }_{10}^2}{\left(\overline{E_{10}}\right)}^2+k_{20}^{\text{'}}\frac{{\alpha }_{20}^2-4}{{\alpha }_{20}^2}{\left(\overline{E_{20}}\right)}^2+k_{01}^{\text{'}}{\left(\overline{E_{01}}\right)}^2]}\right|.$