Способ определения частотной зависимости модуля и фазы коэффициента отражения звука образца

Способ определения частотной зависимости модуля и фазы коэффициента отражения звука образца

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения частотной зависимости коэффициента отражения звука различных материалов. Целью изобретения является повышение производительности изменения частотной зависимости коэффициента отражения звука за счет устранения перемещения приемной системы на каждой рабочей частоте. Согласно способу измерения частотной зависимости коэффициента отражения звука от исследуемого образца одновременно измеряют величины звукового давления и колебательной скорости частиц среды в звуковой волне в фиксированной точке звукового поля в функции от частоты источника звука, синхронно определяют величины активной и реактивной интенсивности , а также величины функции Лагра нжа с последующей численной обработкой по приведенным зависимостям, что позволяет определить частотные зависимости модуля и фазы коэффициента отражения . 2 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4193790/25-28 (22) 11.02.87 (46) 30.09.88. Бюл. № 36 (71) Московский автомобильный завод им. И. А. Лихачева (72) А. Н. Жуков, А. Н. Иванников, Б. Н. Нюнин и О. С. Тонаканов (53) 620.179.16 (088.8) (56) Красильников В. А. Звуковые волны в воздухе, воде и твердых телах. М., 1954, с. 213.

Авторское свидетельство СССР № 917074, кл. G 01 N 29/00, 1982. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТНОЙ ЗАВИСИМОСТИ МОДУЛЯ И ФАЗЪ|

КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ ЗВУКА

ОБРАЗЦА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения частотной зависимос„„SU„„1427287 511 4 б 01 N 29/00 ти коэффициента отражения звука различных материалов. Целью изобретения является повышение производительности изменения частотной зависимости коэффициента отражения звука за счет устранения перемещения приемной системы на каждой рабочей частоте. Согласно способу измерения частотной зависимости коэффициента отражения звука от исследуемого образца одновременно измеряют величины звукового давления и колебательной скорости частиц среды в звуковой волне в фиксированной точке звукового поля в функции от частоты источника звука, синхронно определяют величины активной и реактивной интенсивности, а также величины функции Лагранжа с последующей численной обработкой по приведенным зависимостям, что позволяет определить частотные зависимос- у,у ти модуля и фазы коэффициента отраже- MФ ния. 2 ил.

1427287

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения частотной зависимости коэффициента отражения звука различных материалов. 5

Целью изобретения является повышение производительности измерения частотной зависимости коэффициента отражения звука за счет устранения перемещения приемной системы на каждой рабочей частоте.

На фиг. 1 представлено устройство для осуществления способа определения частотной зависимости коэффициента отражения звука от исследуемого образца с предварительной аналоговой обработкой сигнала; на фиг. 2 — то же, с использованием 15 анализатора спектра и 3ВМ.

Устройство содержит акустический интерфсрозстр 1, на одном конце которого размегцен исследуемый образец 2, а на другом— изл),атель 3, комбинированная приемная сис .ма 4 с блоком предусилитслей 5 и 20

ieiiepатор 6 звуковых частот, через усилитель 7 мощности соединенный с излучателем 3. В аналоговом варианте устройства (фиг. 1) предусмотрен блок 8 управления разверткой частоты генератора 6 и/или сопровождающего фильтра 9, устанавливаемого при необходимости. Выход канала давления фильтра 9 прямо соединен с одним из входов каждого из двух аналоговых перемножителей (корреляторов) 10 и 11, выход канала скорости прямо соединен с вторым З0 входом перемножителя 10 и через фазовращатель 12 — с вторым входом перемножителя 1. Кроме того, выходы каналов давления и скорости через масштабные усилители 3 соединены с блоком 14, осуществляющим возведение в квадрат, усреднение и вычитание сигналов, пропорциональных квадратам абсолютных величин звукового давления и колебательной скорости. Выходы перемножителей 10, 11 и блока 14 соединены с входами регистратора 15 данных, напри.. ер са. Описца уровня, 40 соединенного с блоком управления. В другом варианте устройства (фиг. 2) показан двухканальный анализатор 16 спектра. сопряженный е ЭВМ 17, которая при возможности обеспечения обмена информацией соединя- 4с ется с генератором 6.

Способ измерения частотной зависимости коэффициента о-.ражсння звука от исследуемого образца осуществляется следующим ооразом.

В трубе интерферометра 1, на одном конце 50 которой размещен исследуемый образец 2 звукопоглотителя, а на другом — источник 3 звука, в поле плоской стоячей волны помещают комбинированную приемную систему 4, позволяющую одновременно измерять звуковое давление и колебательную 55 скорость. Условие существования плоской волны (нулевой поперечной моды), являющееся типовым условием при измерениях в акустическом интерферометре, ограничивает сверху частотный диапазон измерений таким образом, что поперечный размер интерферометра должен быть много меньше длины звуковой волны. В плоской волне звуковое поле фактически является одномерным.

Поэтому требование измерения информационных параметров в точке звукового поля не нарушается при использовании приемной системы с раздельными, независимыми приемниками звукового давления и колебательной скорости, разнесенными по поперечному сечению интерферометра, если их. акустические центры находятся на одном расстоянии от поверхности образца 2 звукопоглотителя. Блоком 8 управления задается изменяющееся во времени по заданному закону напряжение, управляющее частотой настройки генератора гармонического сигнала и, при необходимости фильтрации сигналов с предусилителей приемной системы, осуществляющее синхронную подстройку полосы пропускания двухканального фильтра 9.

В принципе возможно использование генератора шума, при этом установка фильтра в канал приема становится необходимой.

Усиленный сигнал с генератора излучается во внутреннее пространство трубы интерферометра. Сигналы с приемной системы, пропорциональные звуковому давлению ()р=

= КрР и колебательной скорости, установленной на фиксированном расстоянии Хю от исследуемого образца, через предусилители 5 и фильтр 9 подаются на входы перемножителей 10 и 11, причем на вход одного из перемножителей сигнал колебательной скорости поступает через фазовращатель 12.

Кроме того, сигналы звукового давления и колебательной скорости подаются через масштабный усилитель 13 с раздельной регулировкой коэффициента передачи по каналам на вход блока 14. Блок 14 осуществляет возведение в квадрат, усреднение по времени и вычитание сигналов, пропорциональных звуковому давлению и колебательной скорости. Информацию о величине активной интенсивности 1, выделяют путем прямого перемножения сигналов звукового давления U и колебательной скорости !)-., с последующим усреднением по времени Ui. = —, )р! ) М:КрК 1 . Для полу 1 чения сигнала, пропорционального реактивной интенсивности, достаточно осуществить фазовый сдвиг на — — в канале дав А ления на + ф в канале колебательной скорости и повторить ту же процедуру Vi; =

КрКу1д. Для получения информации о квадратах абсолютных величин звукового давления и колебательной скорости в нужном масштабе перед возведением в квадрат сигналы с приемной системы домножаются на масштабные коэффициенты Кр и К„так, что

1-/ф= у. ) Kp 1- р«1=Кр Кр z

1 г г г !Р! !

Г И =+К-„U,, а=К„К, —,.

4 2 2 2 2!И

Масштабные коэффициенты выбираются таким образом, чтобы при вычитании сигналов, пропорциональных квадратам модулей звукового давления и колебательной скорости, имело место соответствие обрабатываемых сигналов аналитическим зависимостям

1 К,, 1 К

2рс Кр " 2

Г1ри этом необходимо иметь в виду, что в коэффициенты Кр и К-„входят не только чувствительности соответствующих датчиков, но и коэффициенты усиления измерительных трактов звукового давления и колебательной скорости. Тогда при вычитании получают сигнал, пропорциональный функции

Лагранжа в измеряемой точке звукового поля:

Г)и<2 — 1-)<р< = КрК;,(4 — /Р! + — рею )

" 4рс

Коэффициент пропорциональности при этом соответствует коэффициенту пропорциональности при 1„и 1;. Это позволяет проводить дальнейшую численную или, если есть такая возможность, аналоговую обработку полученной информации в полном соответствии с аналитическими зависимостями;

R= " +1

Ui, (-Б ц /Пi,+Ui;

427287

Форл<ула изобретения

35 формации В cooT<3pтстви и с кызы и и ы м алгоритмом в заданных пределах изменения частоты на регистраторе может сразу записываться информация о коэффициенте отражения. При раздельной записи частотной зависимости функции Лагранжа, активной и реактивной интенсивности дальнейшая обработка llo расчетным формулам может проводиться либо вручную либо при возможности сопряжения регистратора 15 с ЭВМ 17 на вычислительной машине.

Второй вариант устройства (фиг. 2) представляет собой наиболее перспективный путь реализации способа измерения. В трубе интерферометра 1 в заданной полосе частот возбуждается акустический шумовой сигнал. При наличии устройства сопряжения генератора 6 с ЭВМ программа измерений может задаваться с вычислит<;.ëüной машины. Сигналы, пропорциональные звуковому давлению и колебательной скорости в акустическом иоле, поступают на входы двухканального анализатора 16 спектра, где определяются их спектральные характеристики. После предварительной ооработки, заложенной в возможности практически любого известного анализат<:,.ы и включающей прямое перемножение, перемножение со сдвигом по фазе на - сигнала г. одного из каналов и масштабирование, информация об активной, реактивной интенсивности и спектрах абсолютных величин звукового давления и колебательной «корости по стандартной шине сопряжения поступает на ЭВМ 17. В ыч исл ител ьная машина проводит обработку по соответствующему алгоритму и выдачу результатов в виде частотных спектров модуля и фазы коэффициента отражения на периферийное оборудование.

1„1<1 1;

sin (ii:ii+2KXnj =:-,к — =ъ

Изменяют с помощью генератора 6 частоту возбуждаемых в интерферометре упругих колебаний и фиксируют зависимость измеряемых параметров от частоты упругих колебаний. Приведенная к одному масштабу информация о зависящих от частоты величинах функции Лагранжа, активной и реактивной интенсивности в звуковом поле поступает на входы регистратора 15, например самописца уровня. Блок 8 управления при этом осушествляет синхронизацию записи информации с разверткой частоты. При наличии возможности предварительной достаточно точной аналоговой обработки ин40

Способ определения частотной зависимости модуля и фазы коэффициента отражения звука образца, заключающийся в том, что исследуемый образец размещают на конце акусти еского интерферометра, возбуждают в интерферометре упругие колебания, принимают упругие колебания с помощью приемной системы, измеряют в одной точке интерферометра звуковое давление и колебательчую скорость и при разных частотах определяют активную и реактивную интенсивности звукового поля, с учетом которых определяют частотную зависимость модуля и фазы коэффициента отражения звука, отличающий<я тем, что, с целью повышения производительности определения частотной зависимости коэффициенты отражения звука, дополнительно измеряют в той же точке акустического интерферометра кBdëраты абсолютных величин звукового давления и колебательной скорости, при разных частотах фиксируют зависимость измеряе1427287

1пиг 7

I

I ,1

Составитель Г. Федоров

Редактор И. Рыбченко Техред И. Верес Корректор H. Король

Заказ 4848/41 Тираж 847 Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, jK — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 мых параметров от частоты упругих колебаний, а модуль R коэффициента отражения и его фазу <р, для каждой частоты,опреде:1 я ют по формулам

J1

81п ((1, + 2КХо) =, г. ) к где! =-.— (PVdt — величина активной интен1 сивности;

I/= PPVdt — величина реактивной интенсивности;

P — звуковое давление; — колебательная скорость;

1.= — — — — функция Лагранжа. рс

С вЂ скорос звука в среде интерферометра;

Р— плотность среды;

Хп — расстояние от исследуемого образца до акустического центра приемной системы; — ñ, где =2

t — частота.

I 1

1

1

1 !

I I