可控波形的脉冲声生成技术

摘要

在应用声学领域，声学材料与结构的吸声测量始终是一项重要的工作。目前，常用的测量方法(驻波管法和混响室法)属于实验室方法，其结果给出了待测样本在标准声学条件下的声学性能，为声学应用提供了重要的参考。但实践证明：这样的测量结果与实际使用环境中的声学特性有一定差别，因此，一些适用于现场测量的现代吸声测量技术有了很大地发展。这些技术普遍地使用脉冲回波方法，因此，性能优良的脉冲声源是现代吸声测量技术中必不可少的工具。 本论文根据基于时域参数反演方法的吸声测量技术的要求，研究具有普遍意义的可控脉冲声生成技术，包括原理、设计与实现，研制了一套性能良好的脉冲声源。 完成的工作主要有： 分析了电声系统频率响应函数的求解方法，选择脉冲FFT方法来完成实验，讨论了测量频率响应函数时几种激励信号，包括Butterworth、chebyshev滤波器特性函数和白噪声信号；根据吸声测量的要求，设计了多种脉冲声信号，包括：单周期正弦脉冲信号、衰减正弦信号和微分高斯信号等，脉冲长度分别为1ms和0.5ms；通过解算获得脉冲声源的驱动信号，研究表明这种方法是可行的，能够获得所需要的脉冲声信号。 完成了脉冲声源的设计与加工，研制了一套脉冲声源系统，控制系统分别可以由基于NI DAQCard-PXI4472和NI DAQCard-PCMCIA6062E数据采集卡完成；在半消声室得到了质量好的脉冲声信号：对脉冲声信号传播特性进行的实验证明：它能够很好地满足点源辐射要求。另外，在普通房间进行了脉冲声的实验研究。 进行了脉冲反射实验。利用产生的几种脉冲信号，对不同材料进行了反射实验。实验表明：不同材料的反射声波是不同的，它包含了材料的吸声特性。这正是基于时域参数反演方法进行吸声测量的理论依据。由于传声器与反射面相对位置的不同，反射波与入射波分别表现为完全分离、刚好连接以及信号叠加等。实验结果与理论分析一致。 完成了脉冲瞬态抑制方法的初步研究。利用换能器的等效电路模型，通过电路的反向推导，得到了换能器输入电压的表达式。通过仿真计算，验证了脉冲瞬态抑制方法的可行性，

目录

文摘

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第一章绪论

1.1本文研究的背景及意义

1.2本文研究问题的历史和现状

1.3本文研究的主要内容

第二章脉冲声源系统的频率响应函数与脉冲声信号

2.1脉冲声源系统传递函数的求解

2.1.1系统函数概述

2.1.2脉冲声源系统的频率响应函数测量

2.1.2激励信号的选择

2.2几类脉冲声信号

2.3本章小结

第三章脉冲声源设计与脉冲声生成实验

3.1脉冲声源的设计与加工

3.1.1扬声器概述

3.1.2脉冲声源设计与加工

3.2频率响应函数的求解

3.2.1实验装置

3.2.2数字信号平均技术

3.2.3求解频率响应函数

3.3驱动信号的计算

3.4实验验证

3.4.1半消声室实验

3.4.2普通房间实验

3.4.3传播特性实验

3.5本章小结

第四章集成数字可控的脉冲声源研究

4.1实验装置

4.2程序说明

4.2.1程序总体结构

4.2.2程序设计与应用

4.3求解驱动信号

4.3.1激励信号的选择

4.3.2影响因素分析

4.3.3求解驱动信号

4.4实验结果分析

4.4.1半消声室获得的脉冲声信号

4.4.2脉冲声的传播特性

4.4.3反射实验

4.4.4普通房间实验

4.5本章小结

第五章脉冲声瞬态抑制方法的仿真研究

5.1水声换能器脉冲声瞬态抑制的仿真研究

5.1.1无瞬态过程时的输入信号计算

5.1.2仿真研究

5.2扬声器脉冲声瞬态抑制方法研究

5.3本章小结

第六章全文总结

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢