AWA6290Z型駐波管吸聲系數測量系統使用說明書

一、 駐波管

駐波管原理介紹

吸聲系數是描述吸聲材料吸聲本領的物理量，它被定義為：被吸聲材料吸收的聲能和入射聲能之比，通常用符號a表示。用駐波管法測量材料垂直吸聲系數簡單而且經濟，現代聲學測量用的駐波管結構參見下圖，其主要部分是一根內壁光滑，截面均勻的管子，管子的末端裝以被測材料的樣品，由揚聲器向管子輻射的聲波在管中以平面波方式傳播，理論上可以證明，如故管中聲波傳播的頻率與管子橫截面幾何尺寸滿足下列關系時，則只有沿管軸傳播的平面波。

f<(1.84/π)*(C₀/D)                          (對于圓管)

f<C₀/2L                                     (對于方管)

式中D為圓管直徑；L為方管邊長；C₀為空氣中的聲成速。

平面波在材料表面反射回來，其結果是在管中建立了駐波聲場，從材料表面算起管中出現了聲壓極大和極小的交替分布，利用可移動的探管傳聲器接收，在測試儀器上測出聲壓極大與極小的聲級差（或極大值與極小值的比值）便可確定垂直入射吸聲系數。雖然音頻信號源輸給揚聲器的是單頻電信號，但揚聲器發出的并不一定是純音，所以在接收端必須進行濾波才能除去不必要的高次諧波分量。由于要滿足在管中傳播的聲波為平面波和必要的聲壓極大值、極小值數目，常設計有低、中、高頻三種尺寸和長度的祝波管，分別適用于不同的頻率范圍。

 

駐波管裝置介紹

 

一、 駐波管裝置如圖：

 

      1        2                              3                  4           5

 

 

 

 

   1 被測材料管（試件筒）  2 駐波管（L、S兩種）  3 音箱   4 探測小車   5 導軌

                                    圖（四）

 

二、 L管：Ф96x1000 (mm)      頻率范圍：90Hz~2075Hz

S管：Ф30x350 (mm)       頻率范圍：1500Hz~6641Hz

 

三、導軌標尺長度：1000mm

最小刻度：    1mm

 

四、音箱功率：10W   阻抗：6Ω（即最大輸入電壓約7V）

 

五、駐波管測試頻率規定：

 

F<(1.84/π)*(C0/D)                          (對于圓管)

F<C0/2L                                     (對于方管)

其中C0為空氣中的聲速，D為圓管直徑，L為方管邊長。

六、吸聲系數的計算公式：

         

       a = (4*10^(L/20))/((1+10^(L/20))^2)

其中L為聲壓級的峰值和谷值之差。參閱南京大學聲學研究所電聲專業強化班教材《音頻聲學測量》。

 

配套大小駐波管的更換

由于本儀器配套的大管內徑為96mm，小管內徑為30mm．所以對于大管的頻率測量上限約為2075Hz，小管的頻率測量上限約為6641Hz。所以對于各個頻段的吸聲系數的測量需要更換相應的駐波管。按如下步驟更換大小管：

1、 將小車（滑塊）移動到導軌的末端。

2、 擰下駐波管與音箱連接的螺釘，取消下駐波管。

3、 對于大管，取下探管上的支架，然后安裝小管。

4、 對于小管，在探管上安裝支架，然后安裝大管。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

二、測量軟件

設備連接如下圖

 

1. 軟件使用

1.1按照正確的方式連接儀器、功放、駐波管后，在打開軟件之前先將信號發生器打開并打開功放，軟件初次打開界面如下：

 

只有啟動按鈕有效，發聲部分也是不可用狀態。當點擊啟動后，開始分析，各鍵方才有效。如下圖：

 

 

 

參數設置界面如下圖：

 

可以在此設置前端通道的參數。與駐波管搭載使用測吸聲系數時，量程選擇接近的量程，前置供電選擇4mA穩流源，靈敏度級可根據出廠報告設置（也可重新校準修改靈敏度級使1kHz處顯示93.8dB），頻率計權選擇Z計權，采樣頻率建議設置48K。輸入通道默認為通道1，不可修改。

 

點擊數據記錄記錄峰谷值信息，輸入游標信息后，根據峰谷值選擇最大最小值，點擊確定即可將本次的信息保存在下方對應頻率點處。參考下圖：

 

 

1.2由上面的圖所示，本系統主要分為兩部分，一部分為測量部分，一部分是控制發聲部分。分別介紹如下：

測量部分：

測量部分又分為測量控制按鈕和測量顯示量部分，

測量控制按鈕：系統初始化時，只有啟動測量按鈕使能，其他按鈕成灰色。

啟動測量：開啟系統采集的功能，同時開啟系統的頻譜分析，此時在系統的頻譜圖顯示部分顯示頻譜的柱狀圖，此時啟動按鈕變灰，其他按鈕使能。此時用戶可以啟動系統的發聲，在右側發聲部分，點擊相應的頻率按鈕即可控制設備發聲。

測量時，調節信號幅度或功放，使諧波量最好比被測頻率的聲壓值少50dB以上。

暫停測量：停止系統的頻譜數據更新，但是系統繼續采集分析。發聲按鈕部分變灰。

停止測量：停止系統的采集分析，并停止頻譜數據更新。發聲按鈕部分變灰。

保存：保存所有已測好的頻率點的吸聲系數值，以.coe的文件保存，可用excel打開。

數據記錄：記錄頻率點峰谷值的信息。

 

具體部分參考AWA6290多通道分析系統的說明。

發聲部分：如主界面所示，發聲部分主要是包含一些以中心頻率命名的按鈕，每個按鈕代表一個中心頻率的發聲控制。對于駐波管測試頻率以外的頻率暫時顯示為灰色。信號幅度設置后，點擊回車才會有效。點擊一個中心頻率進行發聲后，用戶可以調節駐波管的滑塊，以測量此中心頻率的聲壓級的最大、最小值。

 

2. 與駐波管搭載使用的測量步驟：

利用駐波管測試材料垂直入射吸聲系數的步驟如下：

a將固定駐波管的滑塊移到最遠處。并啟動測量。

B點擊需要發聲的頻率的按鈕以發聲音，緩慢移動固定駐波管的滑塊，同時讀取此頻率的聲壓級，將滑塊停在聲壓級為一個極大值的位置。此位置即為峰值位置，輸入此時滑塊所在位置的刻度。

c緩慢移動固定駐波管的滑塊，同時讀取此頻率的聲壓級，將滑塊停在聲壓級為一個極小值的位置。此位置即為谷值位置，輸入此時滑塊所在位置的刻度。

d重復b，c條操作。可以測量到第二個峰谷值和第三個峰谷值。

e重復a—d操作，可以測量到各個頻率點的聲壓級峰谷值。

f注意事項：由于揚聲器密封性能不是特別好，故標尺首尾數據不要記錄，避免因漏聲造成的測量誤差，多次測量后，得到的吸聲系數為這幾次的算術平均值。

 

注意事項：

1、輸入電壓：最高輸入電壓約為7V。

2、傳聲器供電：選擇4mA穩流源。

3、諧波：測量時，調節信號幅度或功放，使諧波量最好比被測頻率的聲壓值少50dB以上。

4、量程：量程選的量程，可以保證測得值的精確度。

5、頻率計權：選擇Z計權。

6、信號發生器的標題是“sign"時才能被識別。因為當切換該軟件的語言時，這個標題會被改變。

7、執行文件打不開，是以為沒有注冊（.ocx文件）。

8、啟動鍵打開時，程序會死掉，是因為設備的搜索模式不對，必須    要打開5.0版本從新選擇模式為6290M。

9、1/3OCT模塊需要授權。