Page 98 - 《应用声学》2023年第6期

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logarithmic frequency sweep pulse test in a high noise background. It is basically not affected by the background
noise, which shows that the anti-noise ability of the logarithmic frequency sweep pulse is stronger. Therefore, the
use of logarithmic frequency sweep pulse as the sound source can effectively reduce the effects of environmental
reflections and background noise.
Keywords: Pressure-particle velocity probe; Sound absorption coefficient; Background noise
本文使用矢量传声器和脉冲声进行现场吸声
0 引言 测试，不需要对矢量传声器进行校准，也不需要分离
直达声和反射声，可测在宽频带下的吸声系数，环境
吸声测量传统的方法有阻抗管法 [1−2] 和混响
噪声和背景噪声对结果影响不大。
室法 [3] 。阻抗管法包括驻波比法和传递函数法。这
几种方法现已有成熟的测量技术，并制定了相关标 1 测试方法
准 [1−3] 。很多实验研究都是在此基础上进行改进或
1.1 测试原理
者以这些测量方法为标准进行对比实验的。但是这
些都是需要在阻抗管、混响室等特定环境下才可以 本文测试的实验装置如图 1 所示，被测材料放
测量的方法，而且被测试样需要裁剪，裁剪精度对测 在硬地面上，矢量传声器位于声源的正下方，扬声器
量结果影响很大。 声中心与被测材料的距离为 h s ，矢量传声器与被测
脉冲反射法是一种现场测试方法。现场测试 材料的距离为 h。需要注意实际应用的扬声器的形
状是多种多样的，扬声器的有效声中心与出声口往
时，声源发出的声波会被周围环境反射，从而导致
往会有偏差，若直接使用出声口与被测材料的距离
采集的信号不准确，如果声源发出的信号时间足够
进行计算会有一定的误差，具体扬声器声中心的确
短，就可避免周围环境反射声的影响，从而分离出
定方法国内外人员都有相应的研究 [12−13] ，可选其
直达声和反射声进行吸声系数计算。Davies等 [4] 用
中一种合适的方法进行判定。
脉冲信号测量材料的阻抗和吸声系数，前提是要控
制好脉冲信号的大小，以及传声器到材料之间的距 ܦູ
离，使得入射脉冲和反射脉冲在传声器位置明显地
分离开，这种方法在某种极限角度下结果并不准确。 h s
Mommertz [5] 利用减法技术，改进了反射法，使得在 ܦᅺ᧚͜ਖ٨
任意入射角度下都可以确定材料的复反射系数和 ᜂ฾ెந h
吸声系数。谢荣基等 [6] 结合时间窗技术和波形消除
图 1 实验装置示意图
技术用脉冲法测试材料的吸声系数，并将结果与实 Fig. 1 Schematic diagram of experimental device
验室法进行对比，结果表明有较好的一致性。
基于平面波反射系数的镜像源模型，反射系数
一般情况下，测试采用的传感器是声压传感
的计算公式为 [14]
器，也有研究人员使用矢量传声器进行测试 [7−9] 。
Z measure /Z ff − 1
矢量传声器可以同时测得声压和质点振速。国外 R = ( ) ( )
Z measure h s − h ik (h s + h) + 1
Microflown公司已发明出相关产品 [10] ，现在已经商 Z ff h s + h ik (h s − h) + 1 + 1
业化并得到了广泛应用，Lanoye 等 [8] 以及李凌志 h s + h ik2h
× e , (1)
等 [9] 使用该公司的产品进行了现场吸声测试，但是 h s − h
测试方法的准确度依然依赖于传感器的校准。Lin 其中，Z measure 是测试材料表面的阻抗，Z ff 是自由
等 [11] 基于脉冲反射法分别使用质点振速测量和声 场中的阻抗，k 是波数。矢量传声器可以同时采集到
压测量，将所得结果进行比较，证明使用质点振速测 声压 p 和质点振速 u，p/u 即为阻抗，当 Z measure 和
量具有更好的抗干扰反射能力，但其仍然需要用到 Z ff 是相继测量时，就不必对矢量传声器进行校准，
因为校准数据可以在比值Z measure /Z ff 中抵消。
时域相减技术。时域相减技术需要严格地将两个时
吸声系数α 可以用公式(2)计算得出：
域波形对应起来再相减，时间如果存在同步偏差时，
2
会对测试结果造成较大同步误差。 α = 1 − |R| . (2)