消声室校准方法及校准装置研究

摘要

随着科技发展与社会进步，人们对电气设备的噪声品质要求不断提高，作为其声学测试的主要场所，消声室的声学特性严重影响噪声的测量结果。现有消声室声学校准方法及装置无法自动实现多点连续测量、理论声压级计算偏差较大且评价方法单一。针对上述问题，本文的主要研究内容如下:
　　1.分析了自由声场传播原理及声学特性计量参数;研究了消声室校准方法与校准流程，包括本底噪声和自由声场的鉴定方法、消声室不确定度评定方法;除此之外，还讨论了声压级随距离的衰减规律以及理论声压级的计算方法。
　　2.分析了本底噪声、空气吸收、地面反射和声源指向性因素对消声室校准精度的影响，建立了自由声场声压级测量的修正模型;分别提出了适用于快速校准和精确校准的理论声压级新计算方法;还提出了一种基于矩估计的声压级曲线评价方法，能够进一步判定被测消声室自由声场特性的优劣。
　　3.设计了一种消声室自动校准装置，通过Pulse系统、发声装置及传声器自动牵引装置实现声学数据采集，并利用基于LabVIEW的声压级数据处理系统实现理论声压级计算、消声室自由声场特性评价及其频段范围和空间范围校准。
　　仿真与实验结果表明:高频声学噪声受空气吸收因素的影响较大，如1kHz声压级衰减系数可达0.02dB/m、10kHz声压级衰减系数可达0.3dB/m;本底噪声和声源噪声间的声压级相差越小，实际测量结果的误差越大，如两者相差10dB时的误差为0.4dB;受到地面反射和声源指向性因素影响，声压级测量也存在较大误差;提出的理论声压级新计算方法能够克服现有国标方法自由声场偏差“近大远小”、钟静方法计算点单一与浦志强方法未考虑空气吸收因素导致的理论声压级计算精度较低问题;设计的消声室自动校准装置及声压级数据处理系统能够实现各点声压级曲线自动测量、理论声压级计算、自由声场声学特性判定，有效提高消声室校准的效率和精度，为今后消声室校准规范修订和噪声测量提供理论依据与实践指导。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 技术背景和研究意义

1．2 消声室校准技术发展状况

1．2．1 消声室校准规范的发展现状

1．2．2 消声室校准方法的发展现状

1．2．3 消声室校准装置的发展现状

1．3 消声室校准尚存问题和解决方法

1．4 论文的主要研究内容

第2章 消声室校准原理与校准方法

2．1 声学原理

2．1．1 声学计量参数

2．1．2 计权网络

2．1．3 1／1倍频程和1／3倍频程

2．1．4 室内声场

2．1．5 截止频率

2．2 消声室校准方法与校准流程

2．2．1 本底噪声的鉴定

2．2．2 自由声场的鉴定

2．2．3 消声室不确定度评定

2．3 消声室自由声场鉴定机理

2．3．1 声压级随距离的衰减规律

2．3．2 理论声压级的计算原理

2．4 本章小结

第3章 消声室自由声场鉴定方法的优化与改进

3．1 声压级测量值的修正方法

3．1．1 空气吸收的修正

3．1．2 本底噪声的修正

3．1．3 地面反射的修正

3．1．4 声源指向性的修正

3．2 自由声场理论声压级计算方法的改进

3．2．1 基于国标的理论声压级计算方法

3．2．2 非国标的理论声压级计算方法

3．2．3 理论声压级的新计算方法

3．2．4 理论声压级新计算方法的比较与分析

3．3 基于矩估计的测试曲线评价方法

3．3．1 矩估计的概念

3．3．2 自由声场测试曲线评价方法

3．4 本章小结

第4章 消声室自动校准装置设计

4．1 消声室校准装置总体设计

4．1．1 装置设计思路

4．1．2 装置结构及工作原理

4．2 数据采集系统设计

4．2．1 测试仪器选择

4．2．2 牵引模块设计

4．2．3 发声模块设计

4．2．4 采集模块设计

4．3 数据处理系统设计

4．3．1 软件的选择及其特点

4．3．3 数据处理系统的输出与显示

4．3．4 数据处理系统的验证

4．4 本章小结

第5章 消声室校准工程实例

5．1 校准实验室介绍

5．2 消声室校准方案

5．3 消声室校准测量结果

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢