Page 122 - 《应该声学》2022年第2期

290 2022 年 3 月

X-1வՔ X-Ϧౝߕ X-1வՔ X-Ϧౝߕ X-1வՔ X-Ϧౝߕ
1.0 1.0 1.0
Y-Ϧౝߕ Y-Ϧౝߕ Y-Ϧౝߕ
0.8 0.8 0.8
0.6 0.6 0.6
0.4
0.4
0.4 0.2 0.2
0.2
Y-2வՔ 0 Y-1வՔ Y-2வՔ 0 Y-1வՔ Y-2வՔ 0 Y-1வՔ

X-2வՔ X-2வՔ X-2வՔ
(a) ʽ૱ᑟ٨᫼ѵ 2670 Hz (b) ʾ૱ᑟ٨᫼ѵ 830 Hz (c) ʾ૱ᑟ٨᫼ѵ 4380 Hz
图 8 各偶极子声源激发声场的周向空间分布指向性特征
Fig. 8 Spatial distribution directivity characteristics of sound fields excited by dipole sources
3.4 误差分析 误差。在测量声场过程中，在轴向方向上和径向方
声场测量误差的主要来源于声场信号采集系 向上的距离测量使用的工具为毫米尺，测量精度为
统误差和传声器放置位置误差。 1 mm；在周向方向上，由于使用的传声器固定装置
上有定位槽结构，可以认为传声器位置在周向上偏
3.4.1 声场信号采集系统误差及对声场测量结果
离声源中心角度在2 以内。表1 ∼ 表3给出了各偶
◦
的影响
极子源辐射的声场在正对声源中心、距离仪器护套
实验过程中采用 AWA6221B 型声校准器对传
外表面1.3 cm位置附近的声场强度变化情况。分别
声器进行校准。根据该型校准器辐射声场在传声
取上下换能器阵列中的各个偶极子声源辐射声场
器接收位置处的标称声压级 (94 dB) 和最大误差
变化的平均值作为该换能器阵列的辐射声场变化
(0.5 dB)，可以得到实验中所用的传声器对频率为
特征。表 4 为传声器放置位置误差范围及造成的声
1 kHz 的声场声压测量最大相对误差为 5.9%。采用
场强度测量相对误差。从该表中可以看出：在径向
DSO-X 3034A型示波器作为数据采集终端，根据其
方向上传声器放置位置误差对声场强度测量带来
标称的对频率为 1 kHz的电压信号测量最大相对误
的误差最大，传声器偏离基准位置 (距离护套外表
差，可以计算得到该型示波器对频率为 1 kHz 的声
面 1.3 cm) 1 mm 以内时，两换能器阵列声场强度
场声压测量最大相对误差为2.0%。由此可以得到整
测量最大相对误差分别为 2.71% 和 4.13%；其余两
个采集系统对频率为1 kHz的声场声压测量最大相
个方向上的传声器位置误差对声场强度测量带来
对误差为6.2%。考虑到采集系统在200 Hz ∼ 6 kHz
的误差相对较小，在轴向方向上偏离声源中心位置
频率范围内频响曲线较为平坦，可将采集系统对
1 mm 以内时两换能器阵列声场强度测量最大相对
频率为1 kHz的声场声压测量最大相对误差作为对
误差分别为 0.26% 和 0.59%，在周向方向上偏离声
200 Hz ∼ 6 kHz 频率范围内的声场声压测量最大
源中心位置 2 以内时两换能器阵列声场强度测量
◦
相对误差。
最大相对误差分别为 0.86% 和 1.58%。在径向基准
3.4.2 传声器放置位置误差及对声场强度测量结 位置附近，相同的径向位置误差对下换能器阵列声
果的影响 场强度测量带来的相对误差相对于上换能器阵列
传声器放置位置误差可以分为在轴向方向上 较大，这是由于下换能器阵列中偶极子换能器激发
位置误差、径向方向上位置误差和周向方向上位置 的声场强度径向相对变化率较大。

表 4 传声器位置误差以及对声场强度测量的影响
Table 4 Microphone position errors and impacts on sound field intensity measurement

声场强度相对误差
误差来源 位置误差范围
上换能器阵列 下换能器阵列
轴向方向上位置误差 偏离中心位置 61 mm 6 0.26% 6 0.59%
径向方向上位置误差 偏离基准位置 61 mm 6 2.72% 6 4.13%
周向上位置误差 偏离中心位置 62 ◦ 6 0.86% 6 1.58%