专利名称：一种声压移向测量吸声系数的方法
技术领域：
本发明属于噪声领域，具体涉及一种吸声材料吸声系数的测量方法。
背景技术：
吸声降噪是利用吸声材料或吸声结构来降低噪声。吸声材料吸声的机理是声波入射到吸声材料时，由于吸声材料的阻尼作用，一部分声波被吸声材料吸收消耗掉，一部分声波被反射回去。因此，吸声系数定义为吸声材料吸收的声能与入射声波的声能的比值。传统的吸声系数测量方法主要有驻波管法和混响室法。驻波管法的测量原理是平面垂直入射声波在驻波管中会形成驻波，从而出现声压的最大值与最小值，根据测量得到的声压最大值与最小值的比值得到吸声材料的吸声系数。但是用驻波管法测量吸声材料的吸声系数
存在着一些缺点，主要有1.探头搜寻声压的最大值与最小值时会引起误差；2.不能即时得到吸声材料的吸声系数，需要延时；3.对如沙等松散材料的吸声系数测量就无能为力；
4.吸声材料样品的尺寸要和驻波管的尺寸精密配合，否则就会带来很大的误差。混响室法测量吸声材料的吸声系数的原理是通过测量混响时间得到吸声材料的吸声系数，但是用混响室法测量吸声材料的吸声系数也存在着一些缺点，主要有1.各个混响室对同一材料的吸声系数的测量值有时差别很大，致使测量结果不具有可比性；2.吸声系数的大小随材料面积及其在室内位置等的变化而变化，且这些材料在中高频段的吸声系数有可能大于I。
发明内容
本发明要解决的技术问题是吸声系数测量方法易产生误差、不能及时得到结果，提供一种减小误差、快速得到结果的声压移向测量吸声系数的方法。本发明的技术方案是以下述方式实现的一种声压移相测量吸声系数的方法，是按照下述步骤进行的在需要测量的吸声材料正前方布置第一PVDF薄膜和第二rovF薄膜，扬声器发出的声波经吸声材料两次反射后得到两个PVD薄膜处电压，所述电压经过电荷放大器放大，在经过瞬态波形存储器处理后输出给计算机，计算后得到吸声材料的吸声系数。所述计算方法是按照下述步骤进行的
(1)将KW 延时得到声压K1^ = F1(I-T) = K(C), -τ) + (0， -Γ)；
(2)定义 .Γ3￠) =哪-r)-哪 + τ);
(3)将延时Τ得到；
(4)将6 延时τ得到声压6,(0 = K( -T) = K(CM)+F；(0，f-2r)；
(5)定义；
(6)计算入射声压&和反射声压&；
(7)得到声压反射系数R;
(8)计算吸声系数α。
第二 PVDF薄膜与第一 PVDF薄膜之间的距离、第一 PVDF薄膜和吸声材料之间的距
离相等。所述第二 PVDF薄膜与第一 PVDF薄膜之间的距离之间的距离为2mm。所述第二 PVDF薄膜与第一 PVDF薄膜的厚度为O. 5mm。本发明可以简单快捷的测量吸声系数，能够及时得到结果，不需要延时测量，所得到的结果误差小，结果可靠。
图I是本发明测量原理图。
具体实施方式
如附图所示，一种声压移相测量吸声系数的方法，是按照下述步骤进行的在需要测量的吸声材料正前方布置第一 PVDF薄膜和第二 rovF薄膜，扬声器发出的声波经吸声材料两次反射后得到两个PVD薄膜处电压，所述电压经过电荷放大器放大，在经过瞬态波形存储器处理后输出给计算机，计算后得到吸声材料的吸声系数。所述第一 PVDF薄膜是离吸声材料最近的，第二PVDF薄膜是离吸声材料较远的。吸声材料样本的形状长度为200mm，宽度为200mm。在于所述计算方法是按照下述步骤进行的
(1)将K⑷延时 得到声压 = ^ι( -T) = R(0J — TT) +R(OJ-τ)；
(2)定义叹β)= Vh-V2 = - τ) - ^φ, + τ)；
(3 )将G⑷延时-#到Ir5 ( );
(4)将G(X)MW-V2M = V2(i-r) = Vi￠0,1) + F,(0,￡-2τ)；
(5)定义G(X)；
(6)计算入射声压&和反射声压&；
(7)得到声压反射系数R;
(8)计算吸声系数α。本发明中，第二 PVDF薄膜与第一 PVDF薄膜之间的距离、第一 PVDF薄膜和吸声材料之间的距离相等，均为2mm。所述第二 PVDF薄膜与第一 PVDF薄膜的厚度为O. 5mm。具体测量时，两片PVDF薄膜(聚偏氟乙烯薄膜)的作用相当于传感器，在两片PVDF
薄膜测得的电压信号分别经过的时间延迟(其中，τ = ;为两片PVDF薄膜之间的距
Tcd
离，c为声波在空气中传播的速度)，并进行相应的计算得到吸声材料表面的入射声压和反射声压。由吸声材料表面的入射声压和反射声压就可以得到吸声材料的吸声系数。其理论推导如下。当声波入射到PVDF的表面时，PVDF表面会被极化，在表面上形成电压差。声波的声压与PVDF的电压的关系为
V=RP(I)其中F为PVDF上的电压，P为入射到PVDF表面声波的声圧为PVDF的电压与声波的声压的比值
P‘一'^一 ^τ(^ο + ^τ),,
“ — P— H^Z0{Ζ)
其中Xr为PVDF的厚度，Ζ0,ΖΓ分别为空气和PVDF的声阻抗率，%S为PVDF的介电常数，hi为PVDF的压电常数。假设入射声波为平面声波，因此入射声波与反射声波可以表示为
Pi 0力=Pi— fe))(3)
pr(x,t) = Pr exp(j(m + kx))(4) 上式中&为声波的波数》为声波的圆频率。当在PVDF传感器上作用一个力时，由公式(I)可得
P = -V =V = SV(5)
R Xf(Z0^Z7)
因此在PVDF I与PVDF 2处得到的电压信号为
F1G) = Fi(OJ)+Fr(OJ)(6)
F2 ￠) = Vi (d, + = ^ (0,1 + Γ) + Fr (Ο, - Γ)(7)
上式中为声波在两个PVDF传播的时间，r = l ,为声波在空气中传播的速度。如果
tc C
将K⑴延时T,那么得到
Vu(￡) = F1Ci -τ) ^ Fi(OJ-T) + Vr(O, - τ)(8)
定乂 6(0为
m)=K—V2 = -τ)-+”O)
将延时T得
V5(I) = ViIi-T) = ν^β, — 2r)-Vi(QJ) = 2K(0,l)e_Jif+Wli sm ωτ(10)
同理，将6 ￠)延时τ，得到
V21(I) = F2 ( — τ) = ν,φ, )+VrQXt- 2τ)(11)
定义K(Z)为
F4 (t) = V21- V1 = Vr(0,t- 2τ) — Vr(OJ) = 2Fr(pJ)e~J(j+ei) sm φτ(12)
由式(7)，(12)得
K = -^4= K(OJ)(13)V； = -F5 + V；s-2sei = Vi(OJ)(14)
由公式(13)，(14)得入射声压与反射声压为
P^ = SF41 =3^φ, )(15)
Pi(0,i) = SF〗 =Siri(OJ)(16)
由公式(15)和公式16)就可得到压电材料表面的吸声系数。公式(15)计算所得的PJM是反射声波在PVDF I处的反射声压，在吸声材料表面的入射声压与反射声压为fa =l](r2it)=sqirjM)p2(Q,i)
(17)
卜再糊=辑0_麻)
声压反射系数i 为
(18)
Pr艿(O1I)U 乂
则吸声材料的吸声系数可以表示为
(X = I — |i |(19) ο
权利要求
1.一种声压移相测量吸声系数的方法，其特征在于是按照下述步骤进行的在需要测量的吸声材料正前方布置第一 PVDF薄膜和第二 rovF薄膜，扬声器发出的声波经吸声材料两次反射后得到两个PVD薄膜处电压，所述电压经过电荷放大器放大，在经过瞬态波形存储器处理后输出给计算机，计算后得到吸声材料的吸声系数。
2.根据权利要求I所述的声压移相测量吸声系数的方法，其特征在于所述计算方法是按照下述步骤进行的 (1)将延时z得到声压KiW = ^I_ 1)= — I) +C(0,i-τ)； (2)定义r3⑴ =哪-1)-聊+ Γ); (3)将延时τ得到; (4)将6( )延时得到声压f^(()= r2(i-r) = K(0j) + F；(CU-2r)； (5)定义O:}; (6)计算入射声压&和反射声压&； (7)得到声压反射系数R; (8)计算吸声系数α。
3.根据权利要求I所述的声压移向测量吸声系数的方法，其特征在于第二PVDF薄膜与第一 PVDF薄膜之间的距离、第一 PVDF薄膜和吸声材料之间的距离相等。
4.根据权利要求3所述的声压移向测量吸声系数的方法，其特征在于所述第二PVDF薄膜与第一 PVDF薄膜之间的距离之间的距离为2_。
5.根据权利要求I所述的声压移向测量吸声系数的方法，其特征在于所述第二PVDF薄膜与第一 PVDF薄膜的厚度为O. 5mm。
全文摘要
本发明公开一种声压移相测量吸声系数的方法，属于噪声领域。是按照下述步骤进行的在需要测量的吸声材料正前方布置第一PVDF薄膜和第二PDVF薄膜，扬声器发出的声波经吸声材料两次反射后得到两个PVD薄膜处电压，所述电压经过电荷放大器放大，在经过瞬态波形存储器处理后输出给计算机，计算后得到吸声材料的吸声系数。本发明可以简单快捷的测量吸声系数，能够及时得到结果，不需要延时测量，所得到的结果误差小，结果可靠。
文档编号G01N29/04GK102890116SQ201210406429
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月23日 优先权日2012年10月23日
发明者朱从云 申请人:中原工学院