一种用于提高高声强混响室高频声压级的方法与流程

本发明涉及高声强混响室技术领域，特别涉及高声强混响室声压级。

背景技术：

高声强混响室是一种高声强噪声试验装置，混响室是具有刚性、声反射墙壁的单间，在这个房间内多次反射后形成均匀的混响噪声场。噪声通常由电动气流扬声器产生，并通过耦合的号筒射入混响室。目前，市场上的电动气流扬声器有was3000、ept-200、cr-ensg-500、cr-ensg-650，其中was3000、cr-ensg-500为低频电动气流扬声器，ept-200、cr-ensg-650为高频电动气流扬声器，而was3000、ept-200为国外扬声器，其购置存在一定的风险。高声强混响室中，高频声能力衰减特别严重，特别是体积较大的混响室，因此，体积较大的高声强混响室容易出现高频无法满足试验需求的现象。提高混响室高频声压级，可采取的措施有：增加高频电动气流扬声器，采用此方法，成本较高、高频性能优异的ept-200电动气流扬声器存在购置风险、已投入使用的高声强混响室若要增加高频电动气流扬声器的数量势必会减少中/低频电动气流扬声器的数量，且由于不同型号的电动气流扬声器输出端截面积不同从而需对喇叭段重新设计加工。

技术实现要素：

本发明的目的是：在不增加高频电动气流扬声器的基础上提供一种提高高声强混响室声压级的方法。

本发明的技术方案是：

一种用于提高高声强混响室高频声压级的方法，包括如下步骤：

1)将高压气体引入高声强混响室中；

2)使用空腔噪声原理设计空腔发声装置；

3)使用维多辛斯基曲线公式设计喷管；

4)使高压气体通过喷管流入空腔发声装置中产生噪声从而提高高声强混响室高频的声压级，通过调节高压气体的流量来控制空腔发声装置产生噪声的大小。

优选的，步骤1)中通过高压管道将高压气体引入高声强混响室中，在混响室外的高压管路上安装高压气体控制阀，便于高压气体的开关以及气流量大小的调节。

优选的，已投入使用的高声强混响室通过额外增加高压气体管道将高压气体引入混响室中，新混响室设计时可以预埋高压气体管道。

优选的，步骤3)中喷管的宽度略小于空腔的宽度。

优选的，步骤2)的设计过程包括如下步骤：

步骤1：在高声强混响室中进行载荷谱调试，得到现有扬声器配置条件下能力达不到载荷谱要求的频带；

步骤2：通过公式(1)计算空腔的深度，计算时频率值选取为高声强混响室高频能力欠缺的最低频带的三分之一倍频程中心频率/倍频程中心频率，空腔的长深比小于2，空腔的宽度取为空腔深度的0.7～1.4倍；

其中，h为空腔的深度；c为声速；n为模态数；fn为第n阶模态的共鸣频率，n＝1，2，3…，如果f1>500hz，只用f1。

优选的，步骤3)通过公式(2)设计喷管，出口的宽度尺寸与空腔的宽度基本相同，出口的高度为宽度的一半，进口尺寸与高压气体管道的尺寸相同，在维多辛斯基曲线后设计一段截面尺寸和维多辛斯基曲线出口截面尺寸相同的喷管；

其中s0为出口面积，s1为进口面积，l为收缩段长度，x为长度，s为面积。

优选的，步骤4)的具体过程为：将空腔发声装置安装于高声强混响室中，在高声强混响室中布置高声强传声器；使高压气体通过喷管进入空腔发声装置中；获得空腔发声装置在高声强混响室中的声场；在高声强混响室中联合使用电动气流扬声器与空腔发声装置。

优选的，完成步骤4)后进行混响室声场测试，将空腔发声装置及喷管安装于混响室内的高压气体管道上，空腔开口朝混响室中间；在混响室内布置3～4个高声强传声器，高声强传声器数量也可根据需要选择；打开高压气体控制阀，用声学采集系统对声场进行测量。

优选的，完成混响室声场测试后进行混响室声场联合调试，将空腔发声装置与混响室本身配置的电动气流扬声器进行联合调试，采用闭环控制系统进行声场控制、声学采集系统进行声场测量。

本发明的优点是：通过利用空腔噪声的原理来提高高声强混响室高频上的声压级，当高压气体进入空腔时，产生空腔噪声，空腔噪声中不仅包含一系列纯音噪声同时还有宽带随机噪声，通过调节高压气体的流量可以控制噪声的大小，空腔噪声在混响室中多次反射后形成均匀的混响噪声场，从而提高了高声强混响室在高频上的声压级。采用此方法提高高声强混响室在高频上的声压级与采用增加高频电动气流扬声器的方法相比，成本低，风险小，该方法可以有针对性的提高高声强混响室高频能力欠缺的频带的声压级，并且此方法既可用于已经投入使用的高声强混响室能力提升也可用于新混响室设计中。

附图说明

图1是本发明的一种用于提高高声强混响室高频声压级的方法示意图。

图2为本发明实施例中500m³混响室中本发明声场测试谱。

图3为未使用本发明在500m³混响室中调试总声压级144db的载荷谱图。

图4为本发明实施例中500m³混响室中使用本发明调试总声压级144db的载荷谱图。

图5为本发明实施例中500m³混响室中使用本发明调试总声压级148db的载荷谱图。

图中：1-高声强混响室，2-高压气体管道，3-高压气体控制阀，4-喷管，5-空腔发声装置。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步的说明：

如果要提高高强混响室中高频段的声压级，需要增加高频电动气流扬声器的数量，高频电动气流扬声器ept-200不仅价格昂贵，且购置存在一定风险，而高声强混响室的喇叭口是固定的，要增加高频电动气流扬声器的数量，势必会减少低频或中频电动气流扬声器的数量，而中频/低频电动气流扬声器与高频电动气流扬声器的输出端截面积不一样，如果要增加高频电动气流扬声器，还需重新设计加工喇叭段。本发明采取空腔噪声的原理设计高频发声装置，将高压气体通过按照维多辛斯基曲线设计的喷管引入高频空腔发声装置中，从而实现提高高声强混响室中高频声压级目的。

一种用于提高高声强混响室高频声压级的方法，具体步骤包括：

步骤一：高声强混响室中引入高压气体。通过高压管道将高压气体引入高声强混响室中，可在混响室外的高压管路上安装高压气体控制阀，便于高压气体的开关以及气流量大小的调节；

步骤二：设计空腔发声装置。由于该混响室在某载荷谱调试时，其倍频程中心频率为2000hz、4000hz、8000hz三个频带的声压级达不到载荷谱的要求，因此根据空腔共鸣计算公式，设计一空腔，空腔的尺寸按照共鸣频率为2000hz设计；

步骤三：喷管设计。根据维多辛斯基曲线设计喷管，使喷管的宽度略小于空腔的宽度。

步骤四将空腔发声装置安装于高声强混响室中，引入高压气体，产生高强噪声。

混响室声场测试：将空腔发声装置及喷管安装于混响室内的高压气体管道上，空腔开口朝混响室中间；在混响室布置3～4个高声强传声器；打开高压气体控制阀，用声学采集系统对声场进行测量。

混响室声场联合调试：完成混响室声场测试后，将空腔发声装置与混响室本身配置的电动气流扬声器进行联合调试。采用闭环控制系统进行声场控制、声学采集系统进行声场测量。

实施例

在500m³混响室通过高压管道引入高压气体，在混响室内的高压气体管道上安装根据维多辛斯基曲线设计的喷管及一个设计共鸣频率为2000hz的空腔发声装置，然后进行混响室声场测试和混响室声场联合调试对高声强混响室进行声场测试。

得到空腔发声装置在500m³混响室中单独使用时的噪声psd图如图2所示。

某试验要求谱型如表1，在未使用空腔发声装置之前，该总声压级为144db的噪声载荷谱在500m³混响室中调试结果如图3所示，可以看出，在未使用发声装置之前，倍频程中心频率2000hz的声压级可以勉强满足要求值的下限，而倍频程中心频率4000hz、8000hz的实际值比要求值下限分别差5db、6db。使用空腔发声装置之后，500m³混响室在不增加高频电动气流扬声器的情况下，不仅可以满足该谱型总声压级144db(图4)，而且该谱型总声压级最高可以达到148db(图5)。

表1要求谱型