一种利用单水听器测量非消声水池混响时间的反演方法
【专利摘要】本发明涉及混响时间的测量方法，尤其是涉及一种利用单水听器测量非消声水池混响时间的反演方法。本发明包括：将任意一个无指向性声源在消声水池内利用一只校准过的水听器测量出无指向性声源的声源级，记录加载到声源上的频率和电压幅值；将无指向性声源和水听器放置于待测非消声水池中，以记录下的频率和电压幅值重新加载到无指向性声源上，同时缓慢移动声源和水听器，并由水听器测量得到空间平均声压级；利用无指向性声源在自由场中的声源级和声源在待测非消声水池测量到的空间平均声压级，反演计算得到待测非消声水池的混响时间。本方法测试效率高且结果准确；不需根据混响时间的定义测量平均声能密度衰减的时间。
【专利说明】-种利用单水听器测量非消声水池混响时间的反演方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及混响时间的测量方法，尤其是设及一种利用单水听器测量非消声水池 混响时间的反演方法。
【背景技术】
[0002] 混响时间是非消声水池的重要属性，是利用非消声水池在满足混响条件下进行声 学测量的重要计算参数。利用混响时间在非消声水池内进行声学测量的主要应用场合有： 材料的吸收系数测量、泥沙的吸收特性测量W及声源的福射声功率测量等。在非消声水池 中测量混响时间的传统方法，都是基于空气中混响室测量混响时间的规范进行的，一般通 过具有混响时间测量模块的采集器测量实现，并且只能获得宽带频率范围内统计平均的结 果。
[0003] 空气中的测量规范ISO 3382-1997给出了脉冲响应法和稳态噪声中断法测量空 气混响室混响时间的方法，但由于非消声水池池壁的高吸收特性、水的特性阻抗巨大W及 边界对声场的干设影响等因素，使得非消声水池的混响时间测量困难，要通过多位置发射、 多位置接收统计平均获得。对于非消声水池中空间平均声压的测量方法，中国学者李琪最 先利用空间移动平均技术克服了边界对声场的干设影响（李琪.水筒噪声测量方法研究 巧].哈尔滨：哈尔滨船舶工程学院，1990)。此后关于非消声水池的混响时间的测量仅局限 于声能密度衰减时间的近似测量W及测量设备的研制，并没有将混响时间的测量同非消声 水池中均方声压的测量联系起来。目前尚未见到在非消声水池中通过测量已知声源的空间 平均声压级反演计算混响时间的报道，也尚未见得测量窄带频率范围内混响时间的具体报 道。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种利用单水听器测量非消声水池混响时间的反演方法。
[0005] 本发明的目的是该样实现的：一种利用单水听器测量非消声水池混响时间的反演 方法：
[0006] (1)将任意一个无指向性声源在消声水池内利用一只校准过的水听器测量出无指 向性声源的声源级，记录加载到声源上的频率和电压幅值；
[0007] (2)将无指向性声源和水听器放置于待测非消声水池中，W记录下的频率和电压 幅值重新加载到无指向性声源上，同时缓慢移动声源和水听器，并由水听器测量得到空间 平均声压级；
[0008] (3)利用无指向性声源在自由场中的声源级和声源在待测非消声水池测量到的空 间平均声压级，反演计算得到待测非消声水池的混响时间。
[0009] 无指向性声源声源级的测量指在消声水池中利用声压呈球面波衰减规律的远场 条件，测量无指向性声源在W宽带随机白噪声固定幅值输入时的远场均方声压，进而得到 无指向性声源的自由场窄带声源级：
[0010]
【权利要求】
1. 一种利用单水听器测量非消声水池混响时间的反演方法，其特征在于： (1) 将任意一个无指向性声源在消声水池内利用一只校准过的水听器测量出无指向性 声源的声源级，记录加载到声源上的频率和电压幅值； (2) 将无指向性声源和水听器放置于待测非消声水池中，以记录下的频率和电压幅值 重新加载到无指向性声源上，同时缓慢移动声源和水听器，并由水听器测量得到空间平均 声压级； (3) 利用无指向性声源在自由场中的声源级和声源在待测非消声水池测量到的空间平 均声压级，反演计算得到待测非消声水池的混响时间。
2. 根据权利要求1所述的一种利用单水听器测量非消声水池混响时间的反演方法，其 特征在于：所述的无指向性声源声源级的测量指在消声水池中利用声压呈球面波衰减规律 的远场条件，测量无指向性声源在以宽带随机白噪声固定幅值输入时的远场均方声压，进 而得到无指向性声源的自由场窄带声源级：
其中，SL为声源在自由场的声源级，单位dB;ptest为水听器距离声源声中心距离r时测 得的声压幅值；PMf为参考声压，取PMf=IUPa;同时记录加载到无指向性声源上的频率和 电压幅值，以及测试系统的发射、接收参数。
3. 根据权利要求2所述的一种利用单水听器测量非消声水池混响时间的反演方法，其 特征在于：所述的水听器测量得到空间平均声压级是指以记录的测试系统的发射、接收参 数作为输入条件，使无指向性声源在待测非消声水池中被加载的驱动频率和电压幅值与无 指向性声源在消声水池中测量声源级时相同；在整个待测非消声水池的空间范围内同时缓 慢随机移动声源和水听器，以测量声源在待测非消声水池中的空间平均声压级：
其中，夺Z为声源在待测非消声水池中的空间平均声压级，单位dB;为罗_为水听器在 待测非消声水池中测量到的空间平均声压幅值；PMf为参考声压，取PM=IUPa。
4. 根据权利要求1、2或3所述的一种利用单水听器测量非消声水池混响时间的反演方 法，其特征在于：所述的混响时间
其中T6tl为待测的混响时间，V为非消声水池的体积，c为水中声速，S为非消声水池池 壁含池底的面积，SL为声源在自由场的声源级，夺Z为声源在待测非消声水池中的空间平 均声压级，T6tl对应的频率，由SL和夺Z的测试频率决定。
【文档编号】G01H7/00GK104501939SQ201410659236
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】李琪, 唐锐, 尚大晶, 刘永伟 申请人:哈尔滨工程大学