CN103414978A - 一种声耦合器法的声强仪频率响应校准装置 - Google Patents

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杨晓伟
闫磊
朱刚
刘鑫
缪寅宵
李强
裴亚鹏
张大有
咸宝金
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Abstract

本发明提供一种声耦合器法的声强仪频率响应校准装置。其粉红噪声信号发生器、1/3倍频程滤波器以及功率放大器依次连接，扬声器单元放置在声源封闭腔内，声强耦合器连接在声源封闭腔上方。声强耦合器的耦合腔体内固定耦合元件，通过耦合元件将耦合腔体内部分为上下两个空腔；在耦合腔体上下两个空腔侧壁分别对称开有贯通的传声器安装孔，传声器安装套管一和传声器安装套管二分别嵌入耦合腔体的两个传声器安装孔内；传声器安装套管一的一端连接声强探头的一个传声器，另一端通过堵头封堵；传声器安装套管二的一端连接标准传声器，另一端连接声强探头的另一个传声器。本发明装置结构简单、体积小巧，校准过程不需要消声室的自由声场环境。

Description

一种声耦合器法的声强仪频率响应校准装置
技术领域
本发明属于声学计量领域，具体涉及一种声耦合器法的声强仪频率响应校准装置。
背景技术
根据《JJG992-2004声强测量仪检定规程》中的要求，被检声强测量仪应按照规程中第7.3.6条中描述的方法进行“声压频率响应和声强频率响应校准”，该方法的实验装置如图1所示：
在消声室11中，壁面附着吸声材料，形成声反射几乎为零的自由声场，将声强探头1置于自由声场中，标准传声器8放置于距离声强探头40～50mm处，用于监测声场中的声信号。
开启声源14，将1/3倍频程滤波器3中心频率调整到50Hz。记录标准传声器8测得的声压级LPS，声强探头1测得的总声压级LP和总声强级LI。顺序向上改变滤波器的中心频率，做同样的测量。声压级频率响应偏差为ΔLp＝Lp-LPS，声强级频率响应偏差为ΔLI＝LI-[LPS+10lg(k/ρc)]。
上述校准方法需要具有消声室的实验条件，而普通计量校准单位由于受到资金和场地等条件限制难以满足要求，导致无法开展校准工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种声耦合器法的声强仪频率响应校准装置，其校准过程不需要消声室的自由声场环境。
实现本发明目的的技术方案：一种声耦合器法的声强仪频率响应校准装置，该装置包括声强探头、粉红噪声信号发生器、1/3倍频程滤波器、功率放大器、声强耦合器、声强测量仪、声压测量仪、标准传声器、声源封闭腔、扬声器单元；其中，粉红噪声信号发生器、1/3倍频程滤波器以及功率放大器依次连接，功率放大器还连接扬声器单元；扬声器单元放置在声源封闭腔内；声强耦合器紧密连接在声源封闭腔上方。
所述的声强耦合器包括耦合腔体，在耦合腔体内部固定耦合元件，通过耦合元件将耦合腔体内部分为上下两个空腔，上部空腔带有耦合腔后端盖；在耦合腔体上下两个空腔侧壁分别对称开有贯通的传声器安装孔，传声器安装套管一和传声器安装套管二分别嵌入耦合腔体的两个传声器安装孔内；传声器安装套管一的一端连接声强探头的一个传声器，另一端通过堵头封堵；传声器安装套管二的一端连接标准传声器，另一端连接声强探头的另一个传声器，即声强探头的两个传声器斜对称安装；声强测量仪连接声强探头，声压测量仪连接标准传声器，由声强测量仪读出声强级示值，由声压测量仪读出标准传声器测得的标准值。
如上所述的一种声耦合器法的声强仪频率响应校准装置，其所述的声源封闭腔包括上下对接的密封腔上端盖和密封腔下端盖，密封腔上端盖上方开孔与声强耦合器连接处设有O型圈，密封腔下端盖下方设有两个接线柱；扬声器单元放置在密封腔上端盖和密封腔下端盖形成的空腔内。
本发明的效果在于：本发明的声强仪频率响应校准装置，其结构简单、体积小巧，校准过程不需要消声室的自由声场环境。经过实验测量，在50～1000Hz的频率范围内，本发明设计的声强耦合器完全可以替代自由场，完成声强测量仪的频率响应校准工作。
附图说明
图1为现有声强测量仪频率响应自由场校准装置示意图；
图2为本发明所述的声耦合器法的声强仪频率响应校准装置示意图；
图3为声强耦合器结构示意图；
图4为声源封闭腔结构示意图。
图中：1—声强探头；2—粉红噪声信号发生器；3—1/3倍频程滤波器；4—功率放大器；5—声强耦合器；6—声强测量仪；7—声压测量仪；8—标准传声器；9—声源封闭腔；10—扬声器单元；11—消声室；12—测量放大器；13—声强处理机；14—声源；5.1—耦合腔后端盖；5.2—耦合腔体；5.3—耦合元件；5.4～5——传声器安装孔；9.1—O型圈；9.2—密封腔上端盖；9.3—密封腔下端盖；9.4—接线柱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种声耦合器法的声强仪频率响应校准装置作进一步描述。
如图2所示，本发明所述的一种声耦合器法的声强仪频率响应校准装置主要包括声强探头1、粉红噪声信号发生器2、1/3倍频程滤波器3、功率放大器4、声强耦合器5、声强测量仪6、声压测量仪7、标准传声器8、声源封闭腔9、扬声器单元10。其中，粉红噪声信号发生器2、1/3倍频程滤波器3以及功率放大器4依次连接，功率放大器4还连接扬声器单元10。扬声器单元10放置在声源封闭腔9内。声强耦合器5紧密连接在声源封闭腔9上方。
如图3所示，声强耦合器5包括耦合腔体5.2，在耦合腔体5.2内部固定耦合元件5.3，通过耦合元件5.3将耦合腔体5.2内部分为上下两个空腔，上部空腔带有耦合腔后端盖5.1；在耦合腔体5.2上下两个空腔侧壁分别对称开有贯通的传声器安装孔，传声器安装套管一5.4和传声器安装套管二5.5分别嵌入耦合腔体5.2的两个传声器安装孔内；传声器安装套管一5.4的一端连接声强探头1的一个传声器，另一端通过堵头封堵；传声器安装套管二5.5的一端连接标准传声器8，另一端连接声强探头1的另一个传声器，即声强探头1的两个传声器斜对称安装；声强测量仪6连接声强探头1，声压测量仪7连接标准传声器8，由声强测量仪6读出声强级示值，由声压测量仪7读出标准传声器测得的标准值。
如图4所示，声源封闭腔9包括上下对接的密封腔上端盖9.2和密封腔下端盖9.3，密封腔上端盖9.2上方开孔与声强耦合器5连接处设有O型圈9.1，密封腔下端盖9.3下方设有两个接线柱9.4；扬声器单元10放置在密封腔上端盖9.2和密封腔下端盖9.3形成的空腔内。
本发明采用声强耦合器5来模拟声强，它包括由耦合元件相连的两个空腔。当声源与声强耦合器相接时，上下两空腔之间存在相当于标称间距为50mm而无反射出现时的相位差。当声源工作时在两个空腔中可同时产生相干声压信号，其幅值比与相位差在一定频率范围内满足自由场声传播约束条件，可用于模拟自由场条件下声强探头间隔50mm时的声强信号。声源在一端发出声压信号，空间尺度远小于波长的声强耦合器在空腔内形成压力场声波，具有声阻抗特性的耦合元件使两腔室内声压在不同频率下产生相位差变化。具体步骤为：（1）开启粉红噪声信号源，将滤波器中心频率调整到50Hz。记录标准传声器测得的声压级LPS，声强探头测得的总声压级LP和总声强级LI，声压级频率响应偏差为ΔLp＝Lp-LPS，声强级频率响应偏差为ΔLI＝LI-[LPS+10lg(k/ρc)]。（2）顺序向上改变滤波器的中心频率，做同样的测量，记录数据，完成50～1000Hz声强测量仪的频率响应校准工作。

Claims (2)

1.一种声耦合器法的声强仪频率响应校准装置，其特征在于：该装置包括声强探头（1）、粉红噪声信号发生器（2）、1/3倍频程滤波器（3）、功率放大器（4）、声强耦合器（5）、声强测量仪（6）、声压测量仪（7）、标准传声器（8）、声源封闭腔（9）、扬声器单元（10）；其中，粉红噪声信号发生器（2）、1/3倍频程滤波器（3）以及功率放大器（4）依次连接，功率放大器（4）还连接扬声器单元（10）；扬声器单元（10）放置在声源封闭腔（9）内；声强耦合器（5）紧密连接在声源封闭腔（9）上方；
所述的声强耦合器（5）包括耦合腔体（5.2），在耦合腔体（5.2）内部固定耦合元件（5.3），通过耦合元件（5.3）将耦合腔体（5.2）内部分为上下两个空腔，上部空腔带有耦合腔后端盖（5.1）；在耦合腔体（5.2）上下两个空腔侧壁分别对称开有贯通的传声器安装孔，传声器安装套管一（5.4）和传声器安装套管二（5.5）分别嵌入耦合腔体（5.2）的两个传声器安装孔内；传声器安装套管一（5.4）的一端连接声强探头（1）的一个传声器，另一端通过堵头封堵；传声器安装套管二（5.5）的一端连接标准传声器（8），另一端连接声强探头（1）的另一个传声器，即声强探头（1）的两个传声器斜对称安装；
声强测量仪（6）连接声强探头（1），声压测量仪（7）连接标准传声器（8），由声强测量仪（6）读出声强级示值，由声压测量仪（7）读出标准传声器测得的标准值。
2.根据权利要求1所述的一种声耦合器法的声强仪频率响应校准装置，其特征在于：所述的声源封闭腔（9）包括上下对接的密封腔上端盖（9.2）和密封腔下端盖（9.3），密封腔上端盖（9.2）上方开孔与声强耦合器（5）连接处设有O型圈（9.1），密封腔下端盖（9.3）下方设有两个接线柱（9.4）；扬声器单元（10）放置在密封腔上端盖（9.2）和密封腔下端盖（9.3）形成的空腔内。
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