6声与振动测量实验指导书.doc

《6声与振动测量实验指导书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《6声与振动测量实验指导书.doc（62页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、声与振动测试实验指导书西北工业大学航海学院2012年 3 月实验一 声信号采集及Spectra软件应用一、实验目的1. 学会用计算机声卡采集、保存、处理声频信号，并将其存为数据文件；2. 采集给定设备的噪音信号或语音信号，分析其时域特征及频谱结构；3. 学习spectra lab(plus)谱分析软件的使用,用该软件对所采集的声信号进行谱分析。二、实验要求1. 熟悉spectra lab的应用环境，能够在各种模式下正确操作运行；2. 能够正确地采集语言、音乐及设备噪声信号，并将其记录成数据文件，同时能用spectra软件对这些文件进行时域及频域分析。三、实验环境1. 声传感器（micropho

2、ne）2. 大宇牌手电钻：250W3. 通用计算机4. spectra lab(plus)谱分析软件5. 有源音箱四、实验内容、步骤实验内容：1. 采集并保存手电转钻空转时的噪音信号，观察其时域信号特点（最大值、最小值及均值等）及频谱特征；将其存为.WAV文件格式，用Matlab语言调入后分析频谱结构，绘出频谱简图。2. 采集并保存本人的声音信号（唱或朗读），观察其信号实域及频域特点，绘出频谱简图。实验步骤：1.将声传感器（microphone）连接到计算机的mic输入口。2.启动计算机，打开spectra lab(plus)谱分析软件，进行有关设置，如： 采样频率/样本点数/平均次数/抽取比

3、例/显示设置等。3.模式（Mode）设置(1). 将Mode设置为实时（Real time）方式,打开Run运行开关，此时输入的信号为背景噪声，通过时域及频域观察窗可观察到相应的时域及频域波形，通过调节有关按钮（如频率扩展、压缩、自动量程等），使图形显示适中。(2). 由声源分别发出单频、多频及扫频声，调节有关按钮，观察相应的时域及频域波，同时注意观察有信号时和无信号时声级的差别，即背景噪声的大小。(3). 将Mode设置为记录器方式（Rcorder）,由声源分别发出单频、多频及一段音乐，将其记录为三个.wav文件，按Rec按钮开始记录，同时记时表开始记时，根据记时表，将所记录将文件长度控制在

4、410秒。所记录的文件也可在该方式下播放。(4). 将Mode设置为后处理方式（Post process），分别打开所记录的文件，进行相应的谱分析。该文件也可用Matlab程序打开，做进一步的编辑处理等。五、实验报告要求及记录格式1. 根据谱分析结果,画出手电钻空载时的时域及频域图，并分析其频谱特性；2. 画出所采集的语言声及音乐声时频域图，分析其频谱特点。六、实验注意事项1声音信号采集时注意控制背景噪声（说话、桌面及地面振动等）。2设备噪声信号采集时应注意安全。七、讨论思考题本试验所用的采集系统有什么优缺点？不同形式的信号听起来有什么区别？实验二 城市区域环境噪声测量一、实验目的1监测环境噪

5、声,掌握城市区域环境噪声的基本测量方法。2根据所测区域的噪声分布，对该区域进行噪声评定分析。二、实验要求1在校园内选择具有代表性的区域，通过目测进行网格布点，测点应不小于10点。2要求2人一组，相互配合，每个测点记录数据不少于100个。三、实验环境1校园内自选具有代表性的区域2HS5633数字声级计HS5633数字声级计简介：该仪器符合国际IEC651或GB3785-83型仪器的要求。能实现一般声级测量并具有最大声级保持功能，其主要技术指标如下：1） 测量范围：40130dB2） 频率特性：A计权3） 检波特性：真实有效值4） 动态特性：快和慢5） 传声器： 1/2英寸驻极体电容传声器四、实验

6、内容、步骤 实验内容：城市区域环境噪声测量实验步骤： 1每两人一组到302专业实验室领取声级计，并进行仪器标定。用标准声源标定时，显示器应指示940.5dB,否则，调节CAL电位器使之达到规定值。2选择合适的测量区域如各教学区、体育场、生活区等，将其划分为等距网格，确定测点位置，测点数为1520。3每隔5秒读一瞬时A声级，每次每个测点应连续读取100个数据。4按照下式计算各测点的等效连续声级LAeq，T。其中 n为每个测点的数据个数 LPAi为瞬时A声级，5按照LAeq，T绘制噪声污染图，一般以5dB为以等级，以不同颜色或阴影线表示各噪声污染等级，如下表所示。噪声带颜色阴影线35dB以下浅绿色

7、小点，低密度3640dB绿色中点，中密度4145dB深绿色大点，高密度4650dB黄色垂直线，低密度5155dB褐色垂直线，中密度5660dB橙色垂直线，高密度6165dB朱红色交叉线，低密度6670dB洋红色交叉线，中密度7175dB紫红色交叉线，高密度7680dB蓝色宽条垂直线8185dB深蓝色全黑6根据城市区域噪声标准GB309693（见下表）进行噪声评定类别昼间（LAeq dB）夜间（LAeq dB）0504015545260503655547055各类标准的适用区域：0类标准适用于疗养院、高级别墅区、高级宾馆等特别需要安静的区域，位于城郊和乡村的这一类区域分别按严于0类标准5dB执行

8、。1类标准适用于以居住、文教机关为主的区域。乡村居住环境可参照执行该类标准。2类标准适用于居住、商业、工业混杂区。3类标准适用于工业区。4类标准适用城市中的道路交通干线两侧区域，穿越城区的内河航道两侧区域。五、实验报告要求及计录、格式1给出各测点的原始记录数据及等效连续声级；2绘出所选定的测量区域的噪声分布图，给出该区域的噪声评定结论，并对该区域产生的噪声进行分析。六、实验注意事项 1选择测量区域时要充分考虑测量时的安全性，若中心点的位置不便于测量（如房顶、污沟、禁区等），可移到旁边能测量的地方进行测量。2测量要求传声器离地面高1.2M，并远离其他反射机构。3使用仪器时要安全可靠，不可掉在地上

9、。数据记录完毕，立即将仪器交还实验室（交还时也需校准验收）。使用中有问题立即与实验室老师联系。七、讨论、思考题 1如果想了解所测区域噪声的时间分布，应采用声么方法？2如何提高城市区域环境噪声测量精度？实验三 城市交通噪声测量一、实验目的1城市交通噪声的测量方法。2掌握HS5633数字声级计的使用二、实验要求 1了解城市交通噪声的基本量值及车流量变化引起交通噪声变化情况。2了解道路两侧的交通噪声分布规律。三、实验环境 1城市交通干线两侧2HS5633数字声级计HS5633数字声级计简介：该仪器符合国际IEC651或GB3785-83型仪器的要求。能实现一般声级测量并具有最大声级保持功能，其主要技

10、术指标如下：1） 测量范围：40130dB2） 频率特性：A计权3） 检波特性：真实有效值4） 动态特性：快和慢5） 传声器： 1/2英寸驻极体电容传声器四、实验内容、步骤 实验内容：城市交通噪声测量实验步骤： 1每两人一组到302专业实验室领取声级计，并进行仪器标定。用标准声源标定时，显示器应指示940.5dB,否则，调节CAL电位器使之达到规定值。2测点选择：测点应选在两路口之间的交通干线路边的人行道上，离车行道20CM处，此处距路口应大于50M，这样该测点的噪声可以代表两路口之间的该段道路的交通噪声。3为调查道路两侧区域的交通噪声分布，在垂直道路方向上由近及远设测点测量（每隔12M设一个

11、测点，至少应取10个），直到噪声级降到临近道路功能区（混合区）的允许标准值为止。 4每个测点在规定的时间内（如10Min），隔5秒读一瞬时A声级，连续读取200数据，同时记录下车流量。 5计算累积百分声级L10、L50 、L90及等效效连续声级LAeq，T。等效连续声级可按照下式计算。其中 n为每个测点的数据个数 LPAi为瞬时A声级，6按照LAeq，T或累积百分声级绘制道路两侧的交通噪声分布图，一般以5dB为以等级，以不同颜色或阴影线表示各噪声污染等级，如下表所示。噪声带颜色阴影线35dB以下浅绿色小点，低密度3640dB绿色中点，中密度4145dB深绿色大点，高密度4650dB黄色垂直线，

12、低密度5155dB褐色垂直线，中密度5660dB橙色垂直线，高密度6165dB朱红色交叉线，低密度6670dB洋红色交叉线，中密度7175dB紫红色交叉线，高密度7680dB蓝色宽条垂直线8185dB深蓝色全黑7根据城市区域噪声标准GB309693（见下表）进行噪声评定类别昼间（LAeq dB）夜间（LAeq dB）0504015545260503655547055各类标准的适用区域0类标准适用于疗养院、高级别墅区、高级宾馆等特别需要安静的区域，位于城郊和乡村的这一类区域分别按严于0类标准5dB执行。1类标准适用于以居住、文教机关为主的区域。乡村居住环境可参照执行该类标准。2类标准适用于居住、

13、商业、工业混杂区。3类标准适用于工业区。4类标准适用城市中的道路交通干线两侧区域，穿越城区的内河航道两侧区域。五、实验报告要求及计录、格式1要求注明实验时间、地点及环境状况，绘处所测区道路两侧的交通噪声分布图；2给出该段道路交通噪声评定结论，并对交通流量变化引起交通噪声变化情况及道路两侧的噪声分布进行分析。六、实验注意事项 1测量时要时刻牢记安全第一，不要阻碍人流车辆的通行，测量要求传声器离地面高1.2M，并远离其他反射机构。2使用仪器时要安全可靠，不可掉在地上。数据记录完毕，立即将仪器交还实验室（交还时也需校准验收）。使用中有问题立即与实验室老师联系。七、讨论、思考题 1可否以所测路段的噪声

14、代表改城市的噪声水平？2道路两旁的噪声分布符合什么样的规律？实验四 自由场法测量声功率一、实验目的掌握消声室和半消声室精密法测声功率的原理和方法二、实验要求1在消声室采用半球面作为测量表面。2每个测点至少测量2次。三、实验环境1消声室（或半消声室）2噪声源（以320W大宇6060T手电钻为例）3HS6288B声级计（2型）412吋传声器延长电缆5传声器支架四、实验内容、步骤 实验内容：测量手电钻空载时的声功率 测量原理：噪声源的辐射特性通常用指向特性和辐射功率描述。声功率的单位为瓦，如用声功率级表示，则 (4.1)式中为声源辐射功率，为声功率级（dB）；基准声功率为1012 W。1无指向性声源

15、的声功率测量若声源是放在自由空间中的无指向性声源，则在声源的远处某个位置上，测量其声压级或频带声压级就可以计算出声功率。自由声场（或球面声场）： (4.2)半自由声场（或半球面声场）： (4.3)式中r是声源与传声器的距离（m）；为距离声源r处的声压级（dB）。实际上测量是在消声室进行的，消声室内各表面的吸声系数要大于0.99。传声器的位置选择25倍于被测声源的尺寸，通常不应小于1米。传声器位置离墙面的距离不应小于被测信号波长的14。2指向性声源的声功率测量 对于指向性声源的声功率测量，当声源放在自由场时，必须测量出声源周围固定距离处假想球面上许多点的声压级，球的半径应该使测量点位于远场。测量

16、点数目不能太少，测得数值之间的最大变化不得超过6 dB左右，否则必须在更多的点上进行测量。确定声源的声功率时，应将假想球面分成与测点数目相同的面积，如果传声器测点占有的测试球（或半球）的面积相等，可用（4.4）求出表面平均声压级： （4.4）式中是表面平均声压级；是第i个测点的声压级，N是测点数目。如果传声器测点所属的测量表面的面积不相等时，则用（4.5）求表面平均声压级： （4.5）式中是表面平均声压级,是第i个测点的声压级，Si是第i个测点所占有的球（或半球）面积。S是测量球（或半球）的总面积。这时在自由场中噪声的声功率为： (4.6)式中是测试球面上表面平均声压级,。若测量面为半球面，则

17、被测噪声级的声功率为： (4.7)式中。下面给出以声源为原点测点的直角坐标（x,y,z），z轴选择垂直于水平面向上的方向。表4.1 测点直角坐标分布如下:测点号x/ry/rz/r12345678910-0.990.500.500.450.450.890.330.660.3300-0.860.860.770.7700.570-0.5700.150.150.150.450.450.450.750.750.750通常,机械设备的声功率多数只能放在地面上进行测量,因此常用半自由场计算公式,方法是自确定的半径为r的球面上布置若干个测点，测出各点的声压级，然后由平均声压计算出声功率级。图4.1所示为半球面

18、上测点分布，当然，也有测点数目更多的布置，但因测量工作量很大而较少采用。3. 测量步骤：图4.1 半球面测点布置示意图将HS自由场传声器装加在HS6288B声级计的延长电缆上并进行校准，在消声室地面中央处画圆确定测量表面的位置，将电钻置于圆心，将传声器夹在支架上，调整支架延伸杆的长度及角度，按图1确定测点位置依次测量各点声压级，按公式（4.7）计算被测电钻的声功率级。五、实验报告要求及记录格式1. 画出实测时的测量表面及测点布置图，注明测量半径及被测声源的尺度。2. 给出每个测点的原始记录数据及其均值计算表格，计算出被测声源的声功率及测量不确定度。六、实验注意事项1传声器装夹及移动时要高度注意

19、，绝对不能倒（掉）在地面上。2测量时要注意控制背景噪声。七、讨论思考题测量半径的大小对测量结果有无影响？如何提高声功率的测量精度？实验五 混响室法测量声功率一、实验目的掌握混响室法测声功率的原理和方法二、实验要求1正确理解混响场的性质、特点及应用；2了解Pulse 3560C声振测量系统的基本结构及使用方法。三、实验环境1混响室2声源（以空载状态的320W大宇6060T手电钻为例）3HS6288B声级计（2型）412吋传声器延长电缆5电容传声器BSW及 传声器支架4套6B&K Pulse 声振测量系统3560C7M6K通用计算机8声级校准器BK4231四、测量内容、步骤测量内容：测量手电钻（3

20、20W）空载状态下的声功率。测量系统如图2所示。Pulse声振测试前端计算机图5.1 混响室测量声功率系统连接示意图混响室传声器被测声源测量原理：把噪声源放在混响室内，测得室内平均声压级后可以求出噪声源的功率级。在混响室内，除了非常靠近声源处，离开壁面半波长的其它任何地方的声压级差不多相同。这时声压和声源总功率的关系为 (5.1)其声功率级为 (5.2)式中为室内总吸收量；为室内平均声压级。公式(5.1)没有考虑空气吸收对高频声的影响，如作高频空气吸收修正，则可改写为 (5.3)为空气的声强吸声系数，测量时应该使用无规入射传声器。传声器的位置离墙角和墙边至少，离墙面至少（是最低频率声波的波长）

21、；传声器不要太靠近声源，至少相距1米，平均声压级至少要在一个波长的空间内进行。测量位置约38点，与噪声源频谱有关，如噪声源有离散频率，就需要更多的传声器测点。混响室的总吸收量是通过测量混响时间来计算的，这时噪声源声功率用下式计算 (5.4)式中V为混响室体积(m3)；T为混响时间(s)；为相应于测试频带中心频率的声波波长(m)；S为混响室内表面的总面积(m2)；为平均声压级。实验步骤：1. 混响时间测量：混响时间是描述封闭空间混响强弱的参量，它的定义是在扩散场中，当声源停止发声后，从初始声压级降低60dB所需要的时间。混响时间可采用多种方法测量，本实验中采用声源中断法，即用白噪声激励，在混响室

22、产生高声级（约100dB）的扩散场，然后切断声源测量其衰减曲线，即可计算出混响时间。此方法在PULSE应用程序里有一个测量模板，可直接给出1/3倍频程的混响时间数据表（柱状图），具体操作如下：扬声器监视传声器声级监视器HS6288计算机及采集计算软件Pulse 3560C数据采集前端混响室功率放大器 BK2716图5.2 混响室测量声功率系统连接示意图采集传声器（1） 按图5.2搭建测量系统，当采用PULSE3560C采集前端时，采集传声器可用14个，实验中使用声望公司的BSWA型自由场传声器（内部带有前置放大器），对应于PULSE3560前端的4路输入通道，并应用相应的4通道混响时间测量软件

23、；传声器用双BNC电缆与前端相连，用传声器支架夹持（用海绵或软棉布将传声器裹进夹在支架夹子上），并在混响室进行合理的空间分布在。（2） 用BK4296全指向性声源作为激励源，使用连接时用专用驱动电缆与功率放大器BK2716对应的输出端相连，功放的输入连至3560前端输出端口1 。（3）检查各设备的连线确认无误后，将功放2716的增益开关放置最低档，关闭混响室房门，打开计算机、功放及3560前端电源，在PULSE应用软件菜单中，启动4通道声源中断法混响时间测量软件，并按屏幕左侧的任务菜单依次进行。 a. 在测量管理器中删除不用的信号； b. 在函数管理器中删除不用的信号；（4）自动量程设置：测量

24、时的第一步是自动量程设置，这会使PULSE采用最合适的输入电压范围，防止测量过程中的过载。a. 点击左侧任务中的“自动量程设置” ；b. 不用在信号发生器窗检查Burst 选项 ；c. 激活测量模板（F2）；d. 将功放增益旋至合适位置（提高12挡），打开信号发生器（shift+F8）,注意：该步骤在屏幕可能没有反应，此时应该听到来自声源的粉红噪声；e. 进行自动量程设置（F3），此时，在PULSE左下位置会有一个蓝色的状态条，该状态条会随着室内声级的稳定而有些变化；f. 一旦自动量程设置完成，关闭信号发生器（F8）；g. 在信号发生器窗重新使能Burst，该方式意味着在预置一定时间后会自动关

25、闭。（5）进行一次测量：在自动量程设置后，即可准备采集数据a. 在左侧任务栏点击 “采样监视” ；b.开始测量（F5） ，信号发生器会自动打开，运行大约5秒钟，然后关闭，此时设置好的PULSE自动获取数据；c. 当信息窗显示“多缓冲器1”完成时，即表示混响时间数据采集完成；d. 停止测量（F6）；e. 存储本次测量（F7）； f. 用两个特别的符号重新命名所存的测量结果，第1个数字代表测量位置，第2个数字代表该测量位置的测量号（次数），这样可以进行多个位置测量，每个位置可测量多次；（6）重复步骤bf，直到获得所需测量位置及测量次数；例如：有3个测量位置，每个位置进行2次测量，则可记为1.1（第

26、1个位置，第1次测量）、1.2；2.1、2.2；3.1、3.2 。（7） 计算混响时间：a. 点击左侧任务栏“混响时间计算”任务钮；b. 填写测量参数（位置数和每个位置的测次数）；c. 选择计算方式：自动（推荐）或 T20方式，注意后向积分是一种用脉冲法测量混线时间的方法； e. 点击“计算”，PULSE会自动创建（在函数管理器）新函数，并显示出所计算的混响时间结果；在该函数上右击，即可进行copypast到excel 或作为文件输出。（8） 修改混响时间结果：以上是通过找出斜率自动计算的，然而在某些情况下，比如多于4面墙的房子里，需要用户手动定义衰减曲线，在PULSE混响时间测量方案中，可进

27、行检查和修改混响时间测量结果。a. 点击 “修改混响时间”任务钮； b. 在Band设置里点击updata钮，这会出现3个图形，平均混响时间、衰减斜率和混响时间（对应某测量位置）；c. 用两个顶部箭头（drop-down）选择数据进行检验或修改（一个选择信号测量位置，另一个选择1/3倍频带），这会自动把图形改到合适的衰减斜率及合适的混响时间； d. 有两种方法改变混响时间的值：简单的键入新的混响时间值（按enter）,然后在视窗底部点击Aceept钮，则所有混响时间按此值更新；用新的“界限”重新计算，即在衰减曲线上重新定义一个新的始、终点，这可用主标记（红色）及参考标记（绿色）在衰减曲线上进行

28、定界，红色表示起点，绿色表示终点，移动参考标记时按按住shift键，当标记好以后，点击updata钮（位于Modification updata 区），然后在视窗底部点击Accept钮，所有的混响时间将被更新以适应新值。2. 测量平均声压级（1）按图5.1连接系统，被测声源以正常安装方式置于混响室中相对于边界面的一个或多个典型安装位置，如果不另外规定特殊的位置，声源置于地面离任何墙面至少1.5米，如果必须有两个或多个源的位置，则不同位置之间的距离应等于或大于相应于测量的最低中心频率的半波长。在混响室为矩形地面情况下，声源应置于地面上不对称的位置。（2）打开BK声学测量软件平台，建立一个声压测量

29、模板，在配置管理器中加入添加各通道传声器，并进行相应的测量设置，点击SETUP，在声压测量组插入CPB（FFT）分析器，并向分析器添加信号组；单击分析仪，在其Setup界面，设置分析仪属性，选择1/3倍频程分析器，频率范围一般定为50Hz16KHz，平均方式可选为线性方式，平均时间选为10秒，频谱菜单中选中声压谱。（3）激活测量模板按钮（或按F2键）之后，打开Level Meter级值计，来检测输入信号当前的大小，选择合适的量程可提高测量信噪比。（4）在函数管理器中插入所测信号的声压谱函数，双击该函数，可观察到相应的声压谱图（未测量时无数据）。（5）传声器校准，可用声压校准器分别对各个传声器进

30、行常规校准。校准时打开校准器开关，点击校准大师按钮即可进行。（6） 模板设置及校准完成后，即可按图2所示进行测量，打开电钻开关，关闭混响室门，点击测量开始按钮，平均10秒钟后即可记录一组数据，为了获得更好的空间平均，可改变传声器的位置，再进行测量，将各传声器的各次测量的声压级按1/3倍频带进行平均，即可得到所需的平均声压级。（7）测量混响室的几何尺寸，按公式（5.4）计算各频带声功率级，并按式（5.5）计算声功率总级。 （5.5）式中N为频带数，是第i个频带的声功率级。五、实验报告要求及记录格式1.按1/3倍频程给出混响室的混响时间；2.按1/3倍频程给出混响室各测点的声压级平均值；2.按1/

31、3倍频程画出声功率与频率的关系图，并给出声功率总级值。六、实验注意事项1.传声器装夹及传声器支架移动时，要特别注意，谨防支架倒下损伤传声器；2.被测声源要按标准规定放置，否则会带来较大的测量误差。七、讨论思考题试分析混响法测量声功率和自由场法测量的区别，那种方法测量精度更高？ 实验六 声强扫描法测量声功率一、实验目的1.掌握声强法测声功率的原理和方法；二、实验要求1正确理解声强法测量声功率标准(GB/T16404.21999)的基本原则；2掌握Pulse 3560C声振测量系统的基本功能及使用方法。三、实验环境1 声源（以空载状态的320W大宇6060T手电钻为例）2 B&K Pulse 声振

32、测量系统3560C3 M6K通用计算机4 B&K3599声强探头套件5 B&K声学测量软件平台四、实验内容、步骤实验内容: 测量手电钻（320W）空载状态下的声功率。测量原理、方法：单位时间内声源所辐射的声能量称为声源的平均声功率，因为声能量是以声速c0传播的，因此平均声功率可表示为 (6.1)其中为平均声能量密度，S为垂直声传播方向的面积；它与声强的关系为： (6.2)因此，它可以通过测量包围该声源封闭面积S上总的声强来测量声功率。由于声强反映了测量面单位面积上所通过的平均声功率，所以将声强沿曲面的法向分量在整个封闭曲面上进行积分，就可以直接求出声源的声功率。即： （6.3）图6.1 三种不

33、同的测量表面由声功率的定义式（16）可知，采用声强测量法确定声功率时，首先需要确定一个假想的测量面。理论上讲，只要曲面内无其它声源或吸声体，任何曲面都可作为测量面，而且测量面与声源的距离是任意的。图4所示为常用的三中测量面。第一种矩形表面最为简单。不仅测量表面很容易确定，而且平均声强的测量也很简单，只要将各表面测出的局部声功率相加即可求出总声功率。第二种是半球面。这种测量面所需测点较少，且对于自由场中的无方向性声源，球面上各点声强相等。根据ISO3754，采用此测量面时，最少的测量点数为10。即在三个截面图上各设三个测点，另一个设在顶部（见图1）。如果10个测点的声强差别很大，则应增加测量点数

34、。第三种是形状同声源相似的测量面。这种测量面主要用于近场测量，同时也可用于被测机器的噪声源定位。确定了测量表面以后，即可采用下述两种方法对测量面法线方向上的声强进行空间平均，从而求得平均声强。1.扫描测量法扫描测量法是将声强探头在适当长的时间内，沿测量表面反复扫描。见图5。这样可测得一个表面的空间平均声强，再乘以相应的表面积就得到该表面的声功率值，最后将各表面的声功率相加，就可获得总的声功率。图6.2 表面扫描测量法从理论上讲，扫描（技术）是连续空间平均较好的数学近似，因而测量精度较高。但应注意探头必须以匀速扫描均匀地覆盖被测表面。图6.3 表面离散点测量法2.离散点平均测量这种方法是将所选的

35、测量表面离散化，然后在每部分测量声强，将每一表面各离散部分所测得的声强值进行平均，再乘以相应的表面积，即可求出每一表面所发出的声功率，最后求和，的出总声功率，见图6，实测中常用绳子或金属丝做成网格，以便在相应的测点上，将探头精确定位。与扫描法相比，该法测量精度略低（可通过增加测点数加以改善），但重复性较好。实际测量中可根据不同测量要求加以选择。测量步骤：1. 打开B&K3599声强探头套件（参见附录），组装好声强探头，并通过专用电缆与PULSE3560前端输入通道3、4相连。2. 打开BK声学测量软件平台，建立一个声强测量模板，在配置管理器中加入声强传声器对4197，并进行相应的测量设置，点击

36、SETUP，在声强测量组插入CPB（FFT）分析器，并向分析器添加信号组；单击分析仪，在其Setup界面，设置分析仪属性，选择1/3倍频程分析器，频率范围一般定为100Hz10KHz，平均方式可选为线性方式，平均时间选为无限大（扫描时由手动控制），频谱菜单中选中声强谱。3. 激活测量模板按钮（或按F2键）之后，打开Level Meter级值计，来检测输入信号当前的大小，选择合适的量程可提高测量信噪比。4. 在函数管理器中插入所测信号的声强谱函数，双击该函数，可观察到相应的声强谱图（未测量时无数据）。5. 探头校准，可用专门的声强校准器进行，如果没有声强校准器，也可用声压校准器分别校准两个传声器

37、，这时需要拆开声强探头，以便将校准器套在传声器上。校准时打开校准器开关，点击校准大师按钮即可进行。6. 模板设置及校准完成后，即可按图5所示进行测量，为了方便起见，选择1.2m1.2m1.2m的正方箱体，将被测电钻放置在实验室光滑地板上，并处于箱体底面中心位置，然后用声强探头对5个测量表面分别进行扫描测量，每个表面连续扫描测量2次，测量时用探头手柄上的开关控制开始与停止时间，同时记录每个测量面2次测得的声强数据及声强谱图（可在谱图上右击，使用Ctrl+C拷贝及Ctrl+V粘贴），由于声强具有方向性，因此扫描过程中要保持探头的方向一致。7. 声功率级的计算（1）测量面每个面元的局部声功率的计算根

38、据下列公式计算每个测量面元每个频带的局部声功率： (6.4) (6.5)式中 第i个面元的局部功率； 第i个测量面元上测量的面元平均法向分量声强的均值； 第i个测量面元面积i面元上两次扫描测得的当i面元的法向声强级为dB时，则按下式计算Ini的值: (6.6)当i面元的法向声强级为dB时，则按下式计算Ini的值: ，其中 (6.7) （2）噪声源声功率级的计算按下式计算每个频带的噪声源声功率级。 (6.8)式中 第i个面元的局部功率； 测量面元总数； 基准声功率如果任意一个频带的为负值，则本标准给出的方法不能用于该频带。（3）噪声源声功率总级的计算 计算出频带声功率级后，可按公式（5.5）计算

39、总声功率级。五、实验报告要求及记录格式1.按1/3倍频程给出各测量面的法向声强平均值。2.按1/3倍频程给画出声功率与频率的关系图，计算声功率总级值。六、实验注意事项1扫描测量时，要保持探头在一个水平面上，扫描速度均匀,方向一致；2在扫描各个测量面的过程中，不要碰撞声源连线，保证声源稳定。七、讨论思考题声强法测量声功率有什么优点？测量准确度如何？试和其他两种方法比较。实验七 混响室法测量声学材料吸声系数一、实验目的1. 掌握混响时间的测量方法；2掌握混响室法测量材料吸声系数的原理和方法。二、实验要求1正确理解混响时间的概念；2基本掌握Pulse 3560C声振测量的基本功能及使用方法。三、实验

40、环境1混响室2被测材料：晴纶地毯，面积34，厚2.53BK声学测量平台 9.04自由场传声器BSWA型 4个5声级监视器HS6288 6Pulse 3560C7功率放大器BK27168全指向性声源BK4296 9通用计算机及 M6k10声级校准器4321四、实验内容、步骤 实验内容：测量晴纶地毯的无规入射材料吸声系数。测试系统如图5所示。测量原理：混响室测量吸声系数的原理是先测出空房间的混响时间T1，放入被测材料后再测出相应的混响时间T2，然后可通过公式（25）计算得到材料的吸声系数。由声学理论可知，当混响室内被声源激励时，混响室内被激发出较多的简正振动方式，使室内建立稳定声场，该声场接近于扩

41、散声场，建立稳态声场所需的时间大致与混响时间相同。扬声器监视传声器声级监视器HS6288计算机及采集计算软件Pulse 3560C数据采集前端采集传声器功率放大器 BK2716 图7.1 混响室法吸声系数测量系统连接示意图地毯由赛宾公式可知，将吸声材料放入混响室前后，其等效吸声面积A值与混响时间的关系可用下式表示： (7.1)混响时间的长短和房间的吸声本领及其体积有关，因为前者决定了每次反射所吸收的声能，后者决定了每秒钟声波的反射次数。所以在房间大小固定后，混响时间只与房间对声音的吸收本领有关，故吸声材料或吸声物体的吸声系数可在混响室里通过混响时间的测量来进行。先测出没有放入声学材料时某频率的

42、混响时间T1，再测出放入声学材料时响应频率的混响时间T2，则根据公式(22)可推出： (7.2)式中V为混响室的体积，c1、 c2为两次测量时声速，m1,m2为两次测量时的声强吸收系数（由室内空气的吸收产生），如果两次测量时的室内温度及湿度相差很小，则c1 c2, ,于是(23)式可化简为： (7.3)当试件是安装在房间地板、墙壁或天花板上的平面吸声体时，其面积与整个混响室表面积相比较小，再考虑到被试件覆盖的那部分吸声系数很小，所以有： (7.4)式中为试件无规入射的吸声系数，S为表面积。由此可见，吸声系数的测量可以归结为两次混响时间的测量，混响时间的测量步骤见实验五实验步骤一。 测量步骤：1. 按实验五实验步骤1测量空室的顺向时间T1 ； 2. 放入被测材料，按上述步骤测量有吸声材料时的混响时间T2； 3. 数