一種多層材料吸隔聲性能預(yù)測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料吸隔聲性能測試領(lǐng)域，特別涉及一種多層材料吸隔聲性能預(yù)測裝 置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會的發(fā)展和生活水平的提高，人們對交通工具、家電設(shè)備、居住環(huán)境的噪聲 要求越來越嚴(yán)格。作為控制中高頻噪聲最有效的手段，吸隔聲材料在汽車聲學(xué)包裝、建筑聲 學(xué)、家電噪聲控制等領(lǐng)域一直扮演重要的角色。與單層材料相比，多層材料的聲學(xué)性能更加 優(yōu)良，因此得到越來越多的應(yīng)用。
[0003] 聲學(xué)材料的性能測試方法主要有混響室法和阻抗管法，其中阻抗管法由于其設(shè)備 簡單、操作方便而得到更多的應(yīng)用。但當(dāng)前各測試設(shè)備公司生產(chǎn)的阻抗管均對測試樣件的 厚度有所限制，導(dǎo)致有些多層材料無法利用阻抗管進(jìn)行測試。而在聲學(xué)材料優(yōu)化工作中，經(jīng) 常需要對多種材料進(jìn)行排列組合而疊加成多層復(fù)合材料以尋求最優(yōu)性能，這無疑會帶來大 量的測試工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種多層材料吸隔聲性能預(yù)測裝置及方法，解決了阻抗管無 法對厚的、多層復(fù)合材料進(jìn)行吸隔聲性能測試的問題，其測試精度高、易于實現(xiàn)、操作方便。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種多層材料吸隔聲性能預(yù)測裝置，其技術(shù)要 點是：它包括內(nèi)置有待測單層材料的阻抗管、傳聲器組、功率放大器、數(shù)據(jù)采集裝置、計算 機(jī)及揚(yáng)聲器，所述的傳聲器組一端插接在阻抗管上表面，且傳聲器組內(nèi)的傳感器平均分布 于待測材料兩側(cè)，傳聲器組另一端依次連接功率放大器、數(shù)據(jù)采集裝置、計算機(jī)及揚(yáng)聲器一 端，揚(yáng)聲器的另一端連接阻抗管的輸入端。
[0006] 所述的傳聲器組由麥克風(fēng)組成。
[0007] 所述的阻抗管上表面設(shè)置有安裝孔，所述的傳聲器的輸入端通過該安裝孔插接在 阻抗管的上表面。
[0008] 所述的阻抗管，用于為待測材料提供聲學(xué)測量所需的平面駐波聲場；所述的傳聲 器組，用于測量阻抗管內(nèi)某一位置的聲壓信號，并將聲壓信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；所述的功率 放大器，用于對電壓信號進(jìn)行噪聲過濾和放大；所述的數(shù)據(jù)采集裝置，用于將電壓信號轉(zhuǎn)換 為計算機(jī)可識別的數(shù)字信號；所述的計算機(jī)，用于計算待測材料的吸聲系數(shù)及傳遞損失； 所述的揚(yáng)聲器，用于播放白噪聲。
[0009] 一種多層材料吸隔聲性能預(yù)測方法，采用上述裝置，包括以下步驟：
[0010] 步驟1:測試單層材料的吸隔聲性能；
[0011] 檢測阻抗管內(nèi)的聲壓信號，將聲壓信號分解得到入射聲波、反射聲波、透射聲波和 二次反射聲波四個參數(shù)，利用上述參數(shù)確定反應(yīng)聲場變化的單層材料傳遞函數(shù)矩陣，利用 單層材料傳遞函數(shù)矩陣確定單層材料的吸聲系數(shù)及傳遞損失；
[0012] 步驟2 :重復(fù)執(zhí)行步驟1，測試其他單層材料的傳遞函數(shù)，并保存在數(shù)據(jù)庫內(nèi)；
[0013] 步驟3:利用步驟2的結(jié)果，計算多層材料吸隔聲性能；
[0014] 將多個單層材料的傳遞函數(shù)矩陣的乘積作為待測多層材料的總傳遞函數(shù)矩陣，直 接計算多層材料的吸聲系數(shù)及傳遞損失。
[0015]阻抗管內(nèi)的聲場為白噪聲聲場，其低頻范圍為100Hz?2500Hz，高頻范圍為 1600Hz?6300Hz。
[0016] 所述的單層材料從微觀角度應(yīng)為各向同性的材料。
[0017] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明多層材料吸隔聲性能預(yù)測裝置及方法，先利用四端網(wǎng) 絡(luò)理論測試單層材料的傳遞函數(shù)，再根據(jù)多層材料的組成，調(diào)用多個單層材料的傳遞函數(shù)， 并作積，以確定多層材料的傳遞函數(shù)，進(jìn)而確定多層材料的吸聲系數(shù)及傳遞損失。該方法無 需測試，利用單層材料的傳遞函數(shù)矩陣即可直接獲得多層材料的吸聲系數(shù)及傳遞損失，該 方法易于實現(xiàn)、操作便捷，且測試精度高，彌補(bǔ)了阻抗管測試的不足，可廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng) 域的噪聲優(yōu)化控制中。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明多層材料吸隔聲性能預(yù)測裝置結(jié)構(gòu)框圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明阻抗管內(nèi)聲壓信號傳遞示意圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明多層材料吸隔聲性能預(yù)測方法的流程圖； 圖4為本發(fā)明多層材料結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖1?圖4對本發(fā)明的實施方式作進(jìn)一步說明。
[0022] 實施例1 :
[0023] 本實施例的多層材料吸隔聲性能預(yù)測裝置，如圖1所示。它包括內(nèi)置有待測單層 材料的阻抗管1、傳聲器組2、功率放大器3、數(shù)據(jù)采集裝置4、計算機(jī)5及揚(yáng)聲器6。該傳聲 器組2的一端插接在阻抗管1的上表面，且傳聲器組1內(nèi)的傳感器平均分布于待測單層材 料兩側(cè)，傳聲器組2的輸出端連接功率放大器3的輸入端、功率放大器3的輸出端連接數(shù)據(jù) 采集裝置4的輸入端、數(shù)據(jù)采集裝置4的輸出端連接計算機(jī)5的輸入端，計算機(jī)5的輸出端 連接揚(yáng)聲器6的輸入端，揚(yáng)聲器6的輸出端輸出白噪聲至阻抗管1。
[0024] 本實施例中的傳聲器組2由4個麥克風(fēng)組成，其中2個設(shè)置在待測單層材料的左 偵L另2個設(shè)置在待測單層材料的右側(cè)。
[0025] 本實施例中在阻抗管1上表面設(shè)置有安裝孔，麥克風(fēng)的輸入端通過該安裝孔插接 在阻抗管1的上表面，麥克風(fēng)的輸出端連接功率放大器3的輸入端。
[0026] 本實施例中的阻抗管1，用于為待測材料提供聲學(xué)測量所需的平面駐波聲場。
[0027] 傳聲器組2,用于測量阻抗管1內(nèi)某一位置的聲壓信號，并將聲壓信號轉(zhuǎn)換為電壓 信號。本實施例中，麥克風(fēng)201測試該麥克風(fēng)所在位置的聲壓信號，麥克風(fēng)202測試該麥克 風(fēng)所在位置的聲壓信號。如圖2所示，聲壓信號是由入射聲波A、反射聲波B、透射聲波C和 二次反射聲波D構(gòu)成，其中，麥克風(fēng)201和麥克風(fēng)202采集到的聲壓信號包括入射聲波A和 反射聲波B。麥克風(fēng)203測試該麥克風(fēng)所在位置的聲壓信號，麥克風(fēng)204測試該麥克風(fēng)所在 位置的聲壓信號。其中，麥克風(fēng)203和麥克風(fēng)204測試的聲壓信號由透射聲波C和二次反 射聲波D構(gòu)成。麥克風(fēng)201?麥克風(fēng)204將采集到的聲壓信號轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出給功率 放大器3。
[0028] 本實施例中的功率放大器3,用于對麥克風(fēng)201?麥克風(fēng)204傳遞來