专利名称：用于确定声系数和声功率的方法和装置的制作方法
用于确定声系数和声功率的方法和装置本发明涉及一种用于确定空间中的选定位置处的吸声系数和/或传声系数的方法和装置，由于发生源的操作和/或该发生源所发射的声功率的原因而在该空间中具有一定声场。用于确定吸声(acoustic)材料的吸声系数的测量方法通常是已知的和常见的。将吸声系数定义为，在空间中的确定位置处的确定表面所吸收的入射声强/功率的分数。然而，其可仅通过测量有功声强(active sound intensity) /功率(即，从入射声强/功率减去反射声强/功率)和入射声强/功率来测量。、
这种测量在实践中是有问题的，并且无法始终以简单且快速的方法执行。这里的本质是，虽然有功声强/功率是可测量的，但是迄今为止仅可能在几个确定的已知简单声场中确定入射声强/功率，例如，平波、球面波或扩散声场。这意味着，所获得的测量结果仅可应用于这些声场。因此，对于随机声场的实际条件的结果来说，其并不是在所有条件下都是具有代表性的。用于确定声障(例如面板)的传声系数的测量方法通常是大家不太知道的。将传声系数定义为，由空间中的确定表面在确定位置处传输的入射声强/功率的分数。还可仅通过测量有功声强/功率和入射声强/功率，来测量传声系数。这种测量在实践中是有问题的，并且无法始终以简单且快速的方法执行。同样，这里的本质是，迄今为止仅可能在几个确定的已知简单声场中确定入射声强/功率。例如，通常使用这样的声环境，在该声环境中，面板(必须确定其传输率)容纳在窗口中，该窗口在一声学硬(acoustically hard)回声空间与一非回声空间(通常分别叫做混响室和消声室)之间形成耦合。这种仅可在实验室中执行的测量是困难且昂贵的，因为必须有非常特殊的测量设备。另外，对于用这种测量面板实现的结果来说，在与基本上扩散的声场相对应的实际条件中，所获得的测量结果并不是在所有条件下都是具有代表性的。用于确定从声源发射的声功率的测量方法通常是已知的和常见的。然而，迄今为止仅可能在非回声空间中确定所发射的声功率，因为，在回声空间的情况中，由于该空间中的声反射而会低估以常用方法确定的发射功率。此外，可以说，以这种方法确定的发射功率不是实际上存在来自环境的反射的情况中的声源的功率。因此，所获得的结果仅可应用于非回声情况，并且，对于实际条件中的结果来说，其并不是在所有条件下都是具有代表性的。因此，仅可在实验室环境中执行用于确定声源的发射功率的常用方法。鉴于以上情况，本发明的一个目的是，提供一种非常简单的测量方法和基于该方法的装置，该方法和装置没有所述缺点，便宜且可靠，可在现实中(甚至实际的条件下)应用，并由此可应用于随机声场，可以以具有与通常已知的常用便携声压计或声强计大致相同的物理尺寸和重量的容易便携的设备的形式实现。根据以上内容，本发明提供一种用于确定空间中的选定位置处的吸声系数和/或传声系数的方法，由于声源的操作和/或该声源所发射的声功率的原因，在该空间中具有一定声场，该方法包括以下步骤(a)测量该空间中的选定位置处的声压p(t)和粒子速度v(t)；
(b)计算 p(t)，v(t)的傅里叶变换 P (f), V (f)；(c)在P(f)和V(f)的基础上计算在用向量η(其是相关表面的法向量)表示的方向上的时间平均有功强度Iac (f)以及在用向量η表示的方向上的时间平均总强度Itot (f)；(d)确定在方向η上的时间平均入射声强Iin (f) =1/2 (lac (f) +Itot (f));和以下步骤:(e)确定在方向η上的时间平均吸声系数a =Iac(f)/Iin(f);和/或以下步骤(f)对于屏障，确定在方向η上的传声系数Θ =Iac(f)/Iin(f),其中，可忽略机械吸收；和/或以下步骤 (q)在声源周围限定包络面；以及(r)通过在包络面上求Iin (f)的积分来确定所发射的声功率Pin (f)。Itot (f)，即总强度，是迄今为止从未被确定的量，然而，在随机声场中该量是可测量的。有功强度或净强度是入射波的强度和反射波的强度之间的差Iac (f) =Iin (f)-Irefl (f)。总强度是入射波的强度和反射波的强度之和Itot (f) =Iin (f)+Irefl (f)。这使得可根据(d) (e)和(f)确定吸声系数/传声系数，并根据(q)和(r)确定所发射的声功率。用粗体印刷的符号表示向量，并用正常印刷的符号表示标量。其中η=指向必须确定吸声系数或传声系数的方向的方向向量；t=时间；f =频率。根据以上内容，本发明还提供一种特定类型的方法，该方法包括以下步骤(g)在以下关系的基础上执行步骤(C)
Iaclfl = M IP ~Ψλ + TfiiJ和
Itot Cf) =M e fa + p~i"/ |Δ c) 其中7; =P的共轭复数； 7 =V的共轭复数；Λ=空气的密度；c=相位速度或“声速”。一种替代的特殊类型方法包括以下步骤h)在p(f)和v(f)的基础上计算在用向量η表示的方向上的时间平均无功强度(reactive intensity),即iΙΤ6 (f) =MH P ψΧ · P Τξ 綠)
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以及(i)在以下关系的基础上执行步骤(C)
权利要求
1.一种用于确定空间中的选定位置处的吸声系数和/或传声系数的方法，在所述空间中由于发声源的操作和/或由所述发声源所发射的声功率而具有一定声场，所述方法包括以下步骤 (a)测量在所述空间中的选定位置处的声压p(t)和粒子速度v(t)； (b)计算p(t)、v(t)的傅里叶变换P(f)、V (f)； (c)在P(f)和V(f)的基础上计算在用向量η表示的方向上的时间平均有功强度Iac (f)以及在用向量η表示的方向上的时间平均总强度Itot (f),所述向量η是相关表面上的法向量； (d)确定在所述方向η上的时间平均入射声强Iin (f) =1/2 (lac (f) +Itot (f));和以下步骤 (e)确定在所述方向η上的时间平均吸声系数a=Iac (f)/Iin (f)； 和/或以下步骤 (f)对于屏障，确定在所述方向η上的传声系数Θ=Iac (f)/Iin (f),其中，能够忽略机械吸收；和/或以下步骤 (q)在所述发声源周围限定包络面；以及 (r)通过在所述包络面上求Iin的积分来确定所发射的声功率。
2.根据权利要求I所述的方法，包括以下步骤 (g)在以下关系的基础上执行步骤(C)
3.根据权利要求I或权利要求2所述的方法，包括以下步骤 h)在p(f)和v(f)的基础上计算在用所述向量η表示的方向上的时间平均无功强度，即，ire( = μ KTim - P 以及 (i)在以下关系的基础上执行步骤(C):
4.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，包括以下步骤 (i)测量所述空间中的所述表面附近的声压P(t)和所述空间中多个选定位置处的粒子速度v(t)； (k)计算p(t)、v(t)的傅里叶变换P (f)、V (f)； (I)在P(f)和V(f)的基础上计算时间平均有功功率Pac(f)和时间平均入射功率Pin (f), Pac (f)通过如根据(g)或(I)确定的在相关表面上求Iac (f)的积分来获得，其中，η是相关表面上的法向量，Pin(f)通过如根据(d)确定的在相关表面上求Iin(f)的积分来获得，其中，η是相关表面上的法向量； (η)确定空间平均吸声系数a =Pac (f)/Pin (f);和/或 (O)对于屏障，确定空间平均传声系数Θ =Pac (f)/Pin(f)，其中，能够忽略机械吸收； (s)通过使发射的声功率与入射功率相等，来确定发射的声功率。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括以下步骤 (P)通过如下方式执行步骤(a)或步骤(j):用两个压力传感器测量粒子速度V (t)，所述压力传感器被设置成使得其共同形成粒子速度传感器，并用所述两个压力传感器中的一个或两个来测量声压P (t)，在后一种情况中，确定两个声压的平均值。
6.一种利用根据前述权利要求中任一项所述的方法确定由声源发射的吸声系数和/或传声系数和/或声功率的装置，所述装置包括 -声压测量装置，用于测量声压P (t); -粒子速度测量装置，用于测量粒子速度V(t)，所述粒子速度测量装置设置在所述声压测量装置的紧邻附近； -傅里叶变换装置，用于计算P (t)、V (t)的傅里叶变换P (f)、V (f)； -第一计算装置，用于在P (t)和v(t)的基础上计算时间平均有功强度Iac (f)和时间平均总强度Itot (f);以及 -第二计算装置，用于确定入射强度/入射功率，后者等于发射的声功率及时间平均有功功率Pac (f)；以及 -第三计算装置，用于确定吸声系数a =Iac (f)/Iin(f)和/或空间平均吸声系数a =Pac (f)/Pin (f)和/或传声系数Θ =Iac (f)/Iin (f)和/或空间平均传声系数Θ=Pac(f)/Pin(f)。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述粒子速度测量装置包括两个压力传感器，并且，所述声压测量装置包括所述两个压力传感器中的至少一个。
全文摘要
用于确定空间中的选定位置处的吸声系数和/或传声系数的方法，该空间中由于发声源的操作而具有一定声场。
文档编号G01H3/10GK102741669SQ201080052478
公开日2012年10月17日 申请日期2010年11月19日 优先权日2009年11月19日
发明者伊斯布兰德·汉斯·维基南特 申请人:特温特大学