Page 103 - 《应用声学》2023年第6期

第 42 卷 第 6 期 陈昕等： 使用脉冲声和矢量传声器的现场测量吸声系数 1213

声源垂直入射矢量传声器，在 B&K 驻波管里面测 1.0
试垂直入射吸声系数，并与本文测试结果进行对比，
0.8
结果如图 15、图 16、图 17 所示。高频时，本文的测
试条件接近于 B&K 驻波管里面的平面波测试，因 0.6
此两个结果较吻合。低频范围内存在误差，主要是 ծܦጇ஝
由于两个测试条件不一致。从对比图可以看出，使 0.4
用白噪声测试得到的吸声系数曲线波动大，不够光 ৱц1
ৱц2
0.2
滑。在情况 1 下 Butterworth 脉冲和对数扫频脉冲 ᯿ฉኮ
测试的结果曲线光滑，说明使用脉冲声的测试方法
0
减弱了周围环境反射的影响。在情况 2 高背景噪声 1000 2000 3000 4000 5000 6000
ᮠဋ/Hz
下 Butterworth 脉冲的测试结果出现了误差，对数
扫频脉冲的测试结果与情况 1 基本一致，这种脉冲 图 17 白噪声测量的吸声系数
能量大，抗干扰噪声的能力更强，说明使用扫频脉冲 Fig. 17 Absorption coefficient of white noise measurement
的测试方法降低了背景噪声的影响。
3 结论
1.0
本文介绍了一种使用脉冲声现场测试材料吸
0.8
声系数的方法。扬声器发出脉冲声，矢量传声器接
收到自由空间和现场测试环境下声压和质点振速
0.6
ծܦጇ஝ 信号，经过傅里叶变换将数据转换到频域分析，计
0.4 算得到阻抗，进而求出吸声系数。这种方法有以
ৱц1 下特点：(1) 测试使用的矢量传声器不用进行校准，
0.2 ৱц2
᯿ฉኮ 测试结果不会受传声器校准误差的影响；(2) 使用
Butterworth 脉冲和对数扫频脉冲进行测试可以有
0
1000 2000 3000 4000 5000 6000
ᮠဋ/Hz 效降低周围环境反射的影响；(3) 对数扫频脉冲的
抗噪能力更强，当测试有背景噪声时，使用对数扫频
图 15 对数扫频脉冲测量的吸声系数
脉冲进行测试可以有效减少背景噪声的干扰。基于
Fig. 15 Sound absorption coefficient measured by
这些特点，本文的测试方法可以应用在例如船舱等
logarithmic sweep pulse
环境反射多或是没有消声室条件的实际测试中。
1.0 本文采用的是一个单一的喇叭单元，没有加装
后腔和箱体，存在声短路和低频不足的缺陷。文中
0.8
采用的是镜像源模型，要求在测试距离内尽量接近
点声源模型。在最开始设计手持结构的时候，对喇
0.6
ծܦጇ஝ 0.4 叭进行了各种封装。但是由于缺乏音箱设计的经
验，喇叭封装之后，其频响发生了改变，远远偏离点
ৱц1 声源模型。后续也选择了一些商用的音箱，经过测
0.2 ৱц2
᯿ฉኮ 试后发现存在不满足点声源模型或其脉冲响应不
适合测试的问题。对于后续工作，其重点就在于合
0
1000 2000 3000 4000 5000 6000 理的设计声源，进一步提高测试精度，根据本文的实
ᮠဋ/Hz
验经验给出以下建议：(1) 文中采用的是镜像源模
图 16 Butterworth 脉冲测量的吸声系数
型，要求声源的频响在测试距离内尽量接近点声源
Fig. 16 Sound absorption coefficient measured by
模型；(2) 鉴于是用于现场的手持式测试，建议声源
Butterworth pulse
体积不能太大，质量越小越好。