技術(shù)特征：

1.一種基于三維聲強(qiáng)陣列的隔聲測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括受聲室、聲源室、基于Labview的測(cè)量平臺(tái)、正四面體聲強(qiáng)探頭、反射板、PC機(jī)、聲卡、功放和十二面體揚(yáng)聲器；在受聲室中設(shè)有基于Labview的測(cè)量平臺(tái)和正四面體聲強(qiáng)探頭；在聲源室設(shè)有PC機(jī)、聲卡、功放和十二面體揚(yáng)聲器；PC機(jī)、聲卡、功放和十二面體揚(yáng)聲器依次連接；十二面體揚(yáng)聲器位于聲源室的中心位置；在聲源室和受聲室之間設(shè)有待測(cè)試件和反射板，待測(cè)試件置于墻面中央，反射板位于待測(cè)試件外周，受聲室和聲源室通過待測(cè)試件和反射板完全分隔；PC機(jī)、聲卡、功放和十二面體揚(yáng)聲器組成的原始信號(hào)輸出模塊；

用于采集信號(hào)的正四面體聲強(qiáng)探頭放置在受聲室，與待測(cè)試件的距離為1m；正四面體聲強(qiáng)探頭與基于Labview的測(cè)量平臺(tái)連接；基于Labview的測(cè)量平臺(tái)包括數(shù)據(jù)采集卡、嵌入式控制器和機(jī)箱；其中數(shù)據(jù)采集卡和嵌入式控制器均通過插槽與機(jī)箱相連；

正四面體聲強(qiáng)探頭由四個(gè)傳聲器組成，傳聲器陣列在空間構(gòu)成正四面體，以正四面體幾何中心為原點(diǎn)建立空間笛卡爾坐標(biāo)系；一號(hào)傳聲器位于Z軸正半軸；四號(hào)傳聲器在XY面上的投影落在Y軸正半軸；二號(hào)傳聲器和三號(hào)傳聲器的連線則平行于X軸；一號(hào)傳聲器11的坐標(biāo)為(0,0,R)，二號(hào)傳聲器的坐標(biāo)為三號(hào)傳聲器的坐標(biāo)為四號(hào)傳聲器1的坐標(biāo)為式中R表示正四面體外接球的半徑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維聲強(qiáng)陣列的隔聲測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述正四面體聲強(qiáng)探頭采用TetraMic型探頭。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維聲強(qiáng)陣列的隔聲測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述探頭上傳聲器的規(guī)格為1/8～1/4英寸。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維聲強(qiáng)陣列的隔聲測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述待測(cè)試件與墻體以及反射板的交接處密封。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維聲強(qiáng)陣列的隔聲測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集卡采用PCI‐4462板卡。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維聲強(qiáng)陣列的隔聲測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述PC機(jī)安裝Adobe Audition聲學(xué)軟件。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維聲強(qiáng)陣列的隔聲測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述聲卡為帶有A/D轉(zhuǎn)換的高頻聲卡；十二面體揚(yáng)聲器采用聚偏二氟乙烯薄膜作為發(fā)聲材料。

8.應(yīng)用權(quán)利要求1所述隔聲測(cè)量系統(tǒng)的基于三維聲強(qiáng)陣列的測(cè)量方法，其特征在于包括如下步驟：

1)由正四面體聲強(qiáng)探頭測(cè)得的四路信號(hào)傳送至數(shù)據(jù)采集卡，噪聲信號(hào)傳送到嵌入式控制器，通過聲強(qiáng)測(cè)量分析軟件Labview進(jìn)行信號(hào)分析與處理；保證聲源室相鄰三分之一倍頻程聲壓級(jí)差值小于等于6dB，受聲室各頻段聲壓級(jí)均高出背景噪聲15dB以上；

2)基于Labview的測(cè)量平臺(tái)對(duì)受聲室中采集的信號(hào)進(jìn)行處理，聲強(qiáng)測(cè)量分析系統(tǒng)的信號(hào)由數(shù)據(jù)采集卡采集得到，通過Labview進(jìn)行信號(hào)分析計(jì)算，得到到中心位置的聲強(qiáng)在三個(gè)坐標(biāo)軸方向上的矢量I_X、I_Y、I_Z；

3)根據(jù)中心位置的聲強(qiáng)在三個(gè)坐標(biāo)軸方向上的矢量I_X、I_Y、I_Z，結(jié)合式(5)、式(6)、式(7)式進(jìn)一步計(jì)算中心位置聲強(qiáng)幅值和方向；

$\begin{array}{ccc}\left|I\right|=\sqrt{I_X^2+I_Y^2+I_Z^2}---\left(5\right)& \mathrm{\α}=arctan\left(\frac{\left|I_Y\right|}{\left|I_X\right|}\right)---\left(6\right)& \mathrm{\β}=arctan\left(\frac{\left|I_Y\right|}{\left|I_Z\right|}\right)---\left(7\right)\end{array}$

|I|表示聲強(qiáng)幅值；α為聲強(qiáng)矢量在XY平面上的投影與X軸的夾角；β則為聲強(qiáng)矢量在YZ平面上的投影與Z軸的夾角；

在待測(cè)構(gòu)件兩側(cè)繪制網(wǎng)格，重復(fù)步驟2)、3)，得到構(gòu)件兩側(cè)的聲強(qiáng)分布；

4)計(jì)算待測(cè)構(gòu)件的空氣聲隔聲量；建筑構(gòu)件隔聲量定義為：

$R=10\lg \left(\frac{W_1}{W_2}\right)---\left(8\right)$

其中W₁表示入射至待測(cè)試件的聲功率；W₂表示透過待測(cè)試件向接受室輻射的聲功率；將測(cè)量面網(wǎng)格化，網(wǎng)格劃分的密度決定了測(cè)量的精度，網(wǎng)格設(shè)置的大小由測(cè)量面的面積決定；對(duì)于每一單位格均存在下列關(guān)系：

W_2(i)＝I_2(i)S_i (9)

W_1(i)＝I_1(i)S_i (10)

其中W_2(i)表示第i個(gè)單位格透過試件向室內(nèi)輻射的聲功率，W_1(i)表示入射至第i個(gè)單位格的聲功率；I_2(i)表示第i個(gè)單位格試件向接受室輻射的法向聲強(qiáng)，I_2(i)表示入射至第i個(gè)單位格的法向聲強(qiáng)；S_i則為第i個(gè)單位格的面積；式(8)表示為：

$R=10\lg \left(\frac{{\mathrm{\ΣW}}_{1\left(i\right)}}{{\mathrm{\ΣW}}_{2\left(i\right)}}\right)=10\lg \left(\frac{{\mathrm{\ΣI}}_{1\left(i\right)}{S}_i}{{\mathrm{\ΣI}}_{2\left(i\right)}{S}_i}\right)---\left(11\right).$

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)得到待測(cè)試件兩側(cè)各點(diǎn)的聲強(qiáng)矢量I_1(i)和I_2(i)，將聲強(qiáng)矢量沿法向的分量代入式(11)，得到試件空氣聲隔聲量R。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于三維聲強(qiáng)陣列的測(cè)量方法，其特征在于，所述的中心位置的聲強(qiáng)在三個(gè)坐標(biāo)軸方向上的矢量I_X、I_Y、I_Z通過如下方法得到：

正四面體在幾何上空間對(duì)稱，中心位置的聲壓：

$P_0=\frac{p_1+p_2+p_3+p_4}{4}---\left(1\right)$

式(1)中p₁、p₂、p₃、p₄分別表示一號(hào)、二號(hào)、三號(hào)、四號(hào)傳聲器測(cè)得的聲壓，P₀則為幾何中心位置的聲壓值；

沿兩傳聲器連線方向的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度在頻域中表示為：

V_i＝(P₂-P₁)/j2πfρd (2)

式(2)中j為虛數(shù)單位；f為頻率；ρ為空氣密度；d為雙傳聲器的間距；結(jié)合正四面體的四個(gè)傳聲器的空間坐標(biāo)，得到沿X、Y、Z三個(gè)方向的質(zhì)點(diǎn)振速表達(dá)式：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_X\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{\sqrt{6}}{8j\mathrm{\π}f\mathrm{\ρ}R}(P_2-P_3)\\ V_Y\left(\mathrm{\ω}\right)=-\frac{\sqrt{2}}{8j\mathrm{\π}f\mathrm{\ρ}R}(2P_4-P_2-P_3)\\ V_Z\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{1}{8j\mathrm{\π}f\mathrm{\ρ}R}(P_2+P_3+P_4-3P_1)\end{array}\right.---\left(3\right)$

式(3)中P_i為第i號(hào)傳聲器的聲壓，i＝1、2、3、4；由(1)、(3)式即得到正四面體傳聲器中心位置的聲強(qiáng)譜沿X、Y、Z軸的分量：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_X\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{3}{16\sqrt{6}\mathrm{\π}f\mathrm{\ρ}R}\mathrm{Im}(G_{13}-G_{12}+2G_{23}+G_{24}-G_{34})\\ I_Y\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{1}{16\sqrt{2}\mathrm{\π}f\mathrm{\ρ}R}\mathrm{Im}(-G_{13}-G_{12}+2G_{14}+3G_{24}+3G_{34})\\ I_Z\left(\mathrm{\ω}\right)=-\frac{1}{8\mathrm{\π}f\mathrm{\ρ}R}\mathrm{Im}(G_{13}+G_{12}+G_{14})\end{array}\right.---\left(4\right)$

其中G_ij表示第i號(hào)傳聲器和第j號(hào)傳聲器的單邊互譜。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于三維聲強(qiáng)陣列的測(cè)量方法，其特征在于，若聲源室各界面均為吸聲系數(shù)較小的反射面且設(shè)置了擴(kuò)散構(gòu)件，近似為擴(kuò)散聲場(chǎng)，滿足：

$W_1=\frac{\<p_1^2{\>}_{t,s}}{4\mathrm{\ρ}c}S---\left(12\right)$

利用三維聲強(qiáng)探頭在接受室中測(cè)得聲強(qiáng)I_2(i)得到試件的空氣聲隔聲量：

$R=10\lg \left(\frac{\frac{\<p_1^2{\>}_{t,s}}{4\mathrm{\ρ}c}S}{{\mathrm{\ΣI}}_{2\left(i\right)}{S}_i}\right)---\left(13\right)$

其中p₁為聲源室中聲壓均方值。