聲強(qiáng)法及聲強(qiáng)測(cè)量原理
聲強(qiáng)法
聲強(qiáng)分析法是在20世紀(jì)80年代初迅速發(fā)展起來的。聲強(qiáng)測(cè)量技術(shù)與傳統(tǒng)的聲壓測(cè)量技術(shù)相比,它不但能獲得聲場(chǎng)中某點(diǎn)聲能量的大小,
還能獲得該點(diǎn)聲能量流動(dòng)的方向,因此聲強(qiáng)測(cè)量是對(duì)聲場(chǎng)更完整的測(cè)定和描述。聲強(qiáng)是指給定方向的聲能通量,為矢量。
利用聲強(qiáng)可以確定聲源的大小和方位,是噪聲源識(shí)別的有效方法。在進(jìn)行聲強(qiáng)測(cè)量時(shí)不再要求混響室、消聲室等造價(jià)高昂的特殊聲學(xué)環(huán)境,
適宜做現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,但聲強(qiáng)測(cè)量法需要較昂貴的專用儀器。
聲場(chǎng)中某點(diǎn)沿某個(gè)方向的瞬時(shí)聲強(qiáng)是瞬時(shí)聲壓與瞬時(shí)質(zhì)點(diǎn)速度的乘積,從能量的角度來看,聲強(qiáng)是通過單位面積上的聲功率。
實(shí)際上人們關(guān)心的是聲場(chǎng)統(tǒng)計(jì)特征,所以通常使用的是時(shí)間平均聲強(qiáng)。
聲強(qiáng)測(cè)量原理
單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于聲傳播方向單位面積上的平均聲能流量,稱為聲強(qiáng)。
聲強(qiáng)工還可以用單位時(shí)間內(nèi)單位面積的聲波對(duì)前進(jìn)方向鄰近媒質(zhì)所做的功來表示,即:
圖1
式中p(t)——傳播方向r上某點(diǎn)的瞬時(shí)聲壓;
ur(t)——傳播方向r上某點(diǎn)空氣的瞬時(shí)質(zhì)點(diǎn)速度;
T——聲波周期的整數(shù)倍。
聲強(qiáng)是傳播方向上的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度的乘積,因此,聲強(qiáng)測(cè)量要求同時(shí)測(cè)量空間同一點(diǎn)的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度,然后求兩者的乘積就得到了這一點(diǎn)的聲強(qiáng)。
聲壓可以用一個(gè)傳聲器測(cè)得,而該點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)速度則無法用一個(gè)傳聲器測(cè)量,此時(shí)需利用雙傳聲器測(cè)量系統(tǒng),其測(cè)量簡圖如圖 2所示。
圖2雙傳聲器測(cè)量簡圖
圖2中的1和2為兩個(gè)相同的傳聲器,兩者中心的距離為△r;0為傳聲器之間的中點(diǎn),也即聲強(qiáng)的理論測(cè)點(diǎn),
p和ur為該點(diǎn)的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度;兩傳聲器測(cè)出的聲壓分別為P1和P2。
圖3
式(0點(diǎn)的聲強(qiáng))為時(shí)域內(nèi)聲強(qiáng)公式,利用該式可制成一般的聲強(qiáng)儀,他能測(cè)量出來某點(diǎn)的聲強(qiáng)。
為了得到窄帶聲強(qiáng)譜,需要利用譜分析原理,導(dǎo)出頻域中的聲強(qiáng)表達(dá)式。若將聲壓信號(hào)
p1和p2的互功率譜密度函數(shù)G21與帶寬△f的乘積稱為互譜,以符號(hào)GII·1表示,經(jīng)推導(dǎo),聲強(qiáng)的互譜表達(dá)式為:
圖4
式中 k——波數(shù);
f——頻率;
Im——取虛部。
由式(4)即可得到噪聲測(cè)點(diǎn)的聲強(qiáng)譜。
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