Способ определения коэффициента отражения звука

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социалистических

Республик

<и>917074 (6l ) Дополнительное к авт. спид-ву (22) Заявлено 30. 06. 80 (21) 2991732/18-10 с прнсоединениек» заявки,рй (23) Приоритет (51)М. Кл.

С 01 И 29/00

3Ьеудератееаый кемитет

СССР аю делан иае4ретеикй и открытия

Опубликовано 30. 03 ° 82 Бюллетень М 12 (53) УДК 534.6 (088. 8) Дата опубликования описания 30. 03. 82! г. (72) Авторы изобретения

Л. Н. Захаров, А.Н. Иванников, В . В. Исаев и 6. Н. Нюнин

БйС --",.„, Иосковский автомобильный завод Ъ -М а," Лйх (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ

ЗВУКА

Изобретение относится к измери=

".тельной технике, а именно к акустическим измерениям, и может быть использовано для определения коэффициента отражения звука.

Известен способ определения иодуля коэффициента отражения звука, основанный на измерении импульсной переходной характеристики с помощью корреляционного анализатора. Для определения модуля коэффициента отражения образца измеряется Функция взаимной корреляции между сигналом, излучаемым источником звука в трубе, и сигналом, принимаемым микрофоном.

Измерения проводятся при наличии и отсутствии образца. Этот способ позволяет расширить диапазон измерений. в область высоких частот t13. Недостаток этого способа - невозможность использования в области низких и инфранизких частот,так как функция корреляции на низких часто" тах является медленно меняющейся функцией координаты, что не позволяет разделить прямой и отраженный сигналы и пределах длины интерферометра. Кроме того, данный способ не позволяет определить Фазу коэффициента отражения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения модуля и фазы коэффициента отражения звука,так называемый способ акустического интерферометра, основанный на измерении при помощи приемника звукового давления и регистрирующего прибора величины максимального и ми%$ нимального звукового давления в стоячей волне, возбуждаемой источником синусоидальных звуковых колебаний и абсолютно жесткой глухой трубе, 20 на внутреннюю торцевую стену которой помещают испытуемый образец (2 ).

Недостаток известного способа— невысокая точность определения модуля и фазы коэффициента отражения, 9 7074

3 зависящая от точности измерения максимального и минимального звукового давления в стоячей волне и точности измерения координат узла и пучности стоячей волны. Кроме того, нижняя граница частотного диапазона измерений, определяемая из условия

> max

g 9 ограничивается длиной трубы 8.

Цель изобретения - повышение точности определения модуля и фазы коэффициента отражения, а также расширение частотного диапазона способа интерферометра в область низких частот.

N1 max т где W< = — pvdt — величина потока

Т

Т

0 акустической мощности, W„. = — )pv dt — величина реакМ 1 т

0 тивной акустичес40 кой мощности;

Ф„ „, „ - его максимальное значение вблизи образца;

- звуковое давление 0a;I; ч — нормальная составляющая колебательной скорости

4 р м/с,;

v =ve - составляющая колебательной скорости, сдвинутая по фазе относительно v на 90 а фазу коэффициента отражения опреде- 5 ляют из выражения

Чо= 21схО, Указанная цель достигается тем, что в известном способе определениями модуля и фазы коэффициента отражения звука, основанном на измерении в 20 интерферометрической трубе величины звукового давления в зависимости от расстояния до поверхности исследуемого образца материала, дополнительно и одновременно с измерением величины звукового давления измеряют величину нормальной к поверхности образца составляющей колебательной скорости, а модуль коэффициента отражения определяют по формуле 30

4 где k - волновое число;

xo - расстояние от поверхности образца исследуемого материала до точки нулевого значения реактивной акустической мощности (W ), При определении предложенным способом модуля д и фазы М коэффициента отражения приемное устройство необходимо перемещать в пределах интервала расстояний равного одной восьмой длины звуковой волны Х,. Это обьясняется тем, что плотность потока акустической мощности Ид в любой точке трубы интерферометра имеет постоянное значение, а величина реактивной акустической мощности Ъ „ имеет пространственный период Х!Ъ, т.е. в пределах расстояния равного 31 /4 можно определить максимальное и нулевое значения функции Х;. Очевидно, что при тех же размерах трубы, предложенный способ позволяет снизить в два раза нижнюю граничную частоту измерения g,. „ /4 « ),Одновременно с расширением частотного диапазона происходит увеличение точности изме1 рений.Это связано с тем, что точность существующих способов определения коэффициента отражения, основанных на измерениях минимума и максимума звукового давления определяется погрешностью измерения координаты и величины минимума давления, которая существенным образом зависит от уровня помех в трубе.

Предложенный способ позволяет исключить измерения минимального значения звукового давления, заменяя их измерением Ь ; п„, погрешность в определении которого значительно ниже.

Точность измерения координаты х0 зависит от погрешности определения точки перехода функции И„ через ноль, которая значительно меньше погрешности определения точки минимума звукового давления.

Таким образом, предложенный способ, основанный на измерении потока акустической мощности И+ и реактивной плотности М1; энергии позволяет с большей точностью и на более низких частотах определять модуль l>ol и фазу ч0 коэффициента отражения звука различных материалов.

На чертеже показана блок-схема измерений, реализующая способ.

На одном конце звукомерной трубы устанавливается испытуемый образец

Wy

1 1 ах

10 j iso! где 1(- — pvdt

Т

О

Т вЂ” pvdt%

Т е590 а фазу коэффициента ляют иэ выражения

Ч - 2кхоi

5 9170

1., Вблизи от поверхности образца с помощью приемника звукового давления 2 и приемника колебательной скорости 3 измеряют величину звукового давления и нормальной к поверхности образца составляющей колебательной скорости. Электрические сигналы пропорциональные звуковому давлению и колебательной скорости, подают через усилитель 4 и 5 на перемножитель 6 и далее на интег- ратор 7, с выхда которого регистрируют сигнал акустической мощности

W, Одновременно электрический сигнал пропорциональный колебатель- 15 ной скорости подают на 90 фазовраО щатель 8 и далее на первый вход перемножателя 9, на второй вход которого подают электрический сигнал пропорциональный величине звукового zo давления. С выхода перемножителя 9 сигнал поступает на интегратор 10 и далее с его выхода регистрируют сигнал пропорциональный реактивной акустической мощности В;,Путем перЕ- 25 мещения приемной системы, состоящей иэ приемника звукового давления и приемника колебательной скорости, вдоль трубы определяют величину мак" симального значения реактивной плот- Зо ности акустической мощности W. „д и расстояния х от образца до точки, в которой реактивная плотйость энергии равна Ю„ = О. Далее по приведен" ным формулам определяют модуль фр 1 и фазу Ч коэффициента отражения звука.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента отражения звука, основанный на измерении в интерферометрической трубе величины звукового давления а зави- 4 симости от расстояния до поверхности исследуемого образца и определении модуля и фазы коэффициента отражения, о т л и ч а ю щ и ". с я тем, что, с целью повышения точности и снижения в

74 6 нижней границы частотного диапазона измерений, одновременно с измерением величины звукового давления измеряют величину нормальной к поверхности образца составляющей колебательной скорости- и модуль коэффициента отражения определяют по формуле величина потока акустической мощности; величина реактивной акустичес сой мощности, его максимальное ,значение вблизи образца; звуковое давление, Па ; нормальная составляющая колебательной скорости, м/с; составляющая колебательной скорости, сдвинутая по фазе относительно v на 90ц, отражения опредегде k — волновое число;.

xg - расстояние от поверхности образца исследуемого материала до точки нулевого значения реактивной акустической мощности (Ю;).

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авиационная акустика. Под ред. А.Г. Мунина и В.И. Квитки, М., 1973, с. 423-429.

2. Красильников В.А. Звуковые волны в воздухе, воде и твердых телах. M., 1954, с. 213-215.

917074

Заказ 1878/63

Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель 6. Данилов

Редактор И. Ковальчук Техред Л. Пекарь Корректор М. Коста