专利名称：宽频带声阻抗测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种声阻抗测量装置。具体说，是用于测量消声器、挠性接管和隔声材料声阻抗的宽频带声阻抗测量装置。
背景技术：
消声器、挠性接管和隔声材料的声阻抗，是船舶声学设计中的一个基本参数，它能客观地反映声学元器件和材料的特性。依据声阻抗，可以对船舶的管路系统和隔声材料的声学性能进行定量预报和设计。
声阻抗分为输入声阻抗和传递声阻抗，它们分别定义为Z11=p1V1|V2=0,Z12=p2V1|V2=0]]>式中，p1、p2分别为输入和输出声压，V1、V2分别为输入和输出端体积速度。
传统的声阻抗测量装置如图1所示，它含有前、后测量腔，该前、后测量腔的口径相等且均为直筒形状，即其各点的截面相同。被侧元器件或隔声材料插入同口径的前、后测量腔之间。前测量腔上端呈密封状固定有激励板，该激励板的厚度和材质根据测量频率设计而定。激励板上面安装有振动测量加速度计，并配置有激振器，激励板与激振器间接有激振杆；前、后测量腔的腔壁上均有水听器腔，该两水听器腔分别与相应的测量腔连通，每个水听器腔内均有水听器。测量时，由激振器通过激振杆作用激励板后在前测量腔内产生平面声波，该平面声波的一部分通过被侧元器件或隔声材料传入后测量腔。根据管内声波的传播原理，可以推导出以下声阻抗表达式Z11=H~1coskL1-iρ0c0s1sink(L1-x1)cosk(L1-x1)-iH~1s1ρ0c0sinkL1]]>Z12=H~2coskx1coskL2[cosk(L1-x1)-iH~1s1ρ0c0sinkL1]cosk(L2-x3)]]>式中 为传递函数；L1、L2分别为前、后测量腔的长度；x1、x3分别是水听器的安装位置；ρ0、c0分别为水密度和声速。通过测量激励板加速度和前、后测量腔水听器信号的传递函数 和 即可计算出被侧元器件或隔声材料的输入声阻抗和输出声阻抗。
按照声阻抗的定义，要求被测件后端的质点振速为零，或者声阻抗趋于无穷大。但实际的声阻抗测量装置不可能满足这一理想条件。实际测量时，要求被测件后端的声阻抗比声介质的特征阻抗大20dB即近似认为满足测量条件。在后测量腔末端为理想刚性边界的情况下，被测件后端的声阻抗为Zb=-iρ0c0ctgkL2s1]]>由上式可见，后测量腔长度增加(或测量频率增加)，则被测件后端声阻抗减小。为满足上述测量要求，kL2应小于或等于0.1，相应的测量下限频率由下式决定f<0.1c02πL2]]>式中，若取后测量腔长度L2为0.05m，则测量上限频率近似为500Hz。若要求测量频率提高到1000Hz，则后测量腔的长度只能取0.025m，这样短的后测量腔，无法安装水听器，声阻抗测量难以实现。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种宽频带声阻抗测量装置。这种宽频带声阻抗测量装置，其后测量腔长度较长，可以安装水听器，或可以在较高频率下实现声阻抗测量。
本实用新型的上述目的由以下技术解决方案实现本实用新型的宽频带声阻抗测量装置，包括前、后测量腔，前、后测量腔间接有被侧件。前测量腔上端有激励板，激励板上安装有测量加速度计。激励板上部有激振器，激励板与激振器间接有激振杆。前、后测量腔的腔壁上均有水听器腔，该两水听器腔分别与相应的测量腔连通，每个水听器腔内均有水听器。其结构特点是所说的后测量腔是变截面式测量腔。后测量腔的上段直径大于下段。后测量腔腔壁上的水听器腔处于后测量腔下段的腔壁上。
采用上述方案，具有以下优点由于本实用新型的宽频带声阻抗测量装置，其后测量腔是变截面式测量腔，且其上段大于下段。利用变截面管的声阻抗放大效应来提高被测件后端的声阻抗，从而扩大了测量频率范围、提高了测量精度。
又由于后测量腔是变截面式测量腔，且其上段的直径大于下段，使得其总长度增长。这样一来，在同样频率范围和测量精度的要求下，解决了由于后测量腔长度太短而无法安装水听器的问题。
图1是传统的声阻抗测量装置结构示意图；图2是本实用新型的宽频带声阻抗测量装置结构示意图；图3是变截面比s2/s1取2以及不同kl1、kl2值时Z′b与Zb之比变化曲线图；图4是变截面比s2/s1取3以及不同kl1、kl2值时Z′b与Zb之比变化曲线图。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型的宽频带声阻抗测量装置，含有前测量腔6和后测量腔10，该前、后测量腔均为圆筒状。其中，前测量腔6的两端均为敞口，后测量腔10的上端敞口、下端呈封闭状即呈理想刚性边界。前测量腔6上端固定有激励板4，该激励板与前测量腔6上端间通过密封圈5和紧固件13相固连，其上面安装有测量加速度计3。激励板4之上有激振器1，该激振器通过激振杆2对激励板4实施激励。被侧件9设置在前、后测量腔6和10之间，其两端分别与前测量腔6的下端和后测量腔10的上端相固接。前、后测量腔6和10的腔壁上分别设计有水听器腔8和11，该两水听器腔分别与上、下测量腔6和10连通，其内分别安装有水听器7和12。所说的后测量腔10上段大于下段，从而使其形成为变截面式测量腔。其中，后测量腔10腔壁上的水听器腔11设置在后测量腔10下段的腔壁上。
假设后测量腔10下端为理想的刚性边界，则经变截面对声阻抗的放大作用后，被测件9后端的声阻抗由下式给出Zb′=-iρ0c0s1ctgkl1s2s1-tgkl1tgkl21+s2s1ctgkl1tgkl2]]>式中s1、s2、l1、l2分别为后测量腔10上、下两段的截面积和长度。图3和图4显示了变截面比s2/s1取2和3及不同kl1、kl2值时被测件9后端的声阻抗Z′b与Zb比值计算结果。由图3和图4可见，在后测量腔10长度一定的情况下，截面的变化可以使Z′b比Zb增加1.5～3倍。这样一来，在同样的测量精度要求下，测量频率就可以提高1.5～3倍。或者说，在同样的测量频率范围内，可以提高测量精度，也可以使原来因后测量腔10太短而无法安装水听器12的问题得以实现。
其中，后测量腔10上、下段的长度和截面比的实际选取，根据具体的测量要求确定。当后测量腔10变截面时，其输入声阻抗的计算公式不变，传递声阻抗的计算公式为Z12=coskx1[coskl1coskl2-s2s1sinkl1sinkl2]H~2cosk(l2-x3)[cosk(L1-x1)-iH~1s1ρ0c0sinkL1]]]>
权利要求1.宽频带声阻抗测量装置，包括前、后测量腔(6和10)，前、后测量腔(6和10)间接有被侧件(9)；前测量腔(6)上端有激励板(4)，激励板(4)上安装有测量加速度计(3)；激励板(4)上部有激振器(1)，激励板(4)与激振器(1)间接有激振杆(2)；前、后测量腔(6和10)的腔壁上均有水听器腔(8或11)，该两水听器腔分别与相应的测量腔连通，每个水听器腔内均有水听器(7或12)；其特征在于所说的后测量腔(10)是变截面式测量腔。
2.根据权利要求1所述的宽频带声阻抗测量装置，其特征在于后测量腔(10)的上段直径大于下段。
3.根据权利要求2所述的宽频带声阻抗测量装置，其特征在于后测量腔(10)腔壁上的水听器腔(11)处于后测量腔(10)下段的腔壁上。
专利摘要本实用新型公开一种用于测量消声器、挠性接管和隔声材料声阻抗的宽频带声阻抗测量装置。它包括前、后测量腔，其中的后测量腔是变截面式测量腔。前、后测量腔间接有被测件。前测量腔上端有激励板，激励板上安装有测量加速度计。激励板上部有激振器。激励板与激振器间接有激振杆。前、后测量腔的腔壁上均有水听器腔，该两水听器腔分别与相应的测量腔连通，每个水听器腔内均有水听器。这种宽频带声阻抗测量装置，其后测量腔长度较长，可以安装水听器，或可以在较高频率下实现声阻抗测量。
文档编号G01H15/00GK2662214SQ20032012038
公开日2004年12月8日 申请日期2003年12月8日 优先权日2003年12月8日
发明者俞孟萨 申请人:中国船舶重工集团公司第七○二研究所