CN114125683A - 利用扬声器激励形成的水中低频声压场测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及声压场测试技术领域，具体涉及利用扬声器激励形成的水中低频声压场测试装置及方法，所述测试装置，包括金属耦合腔、测试架、被测换能器、标准水听器、声源、激励探头和支撑调节架；所述金属耦合腔内注入一定体积的净化水，且在水中放置所述测试架，所述测试架上分别悬挂有所述被测换能器和所述标准水听器；所述支撑调节架上锁紧固定有所述声源，且所述声源位于所述金属耦合腔的上方，所述声源的振膜中心处设有所述激励探头，即扬声器振膜中心涂胶沾牢激励探头，在5Hz‑500H频段内声压均匀，测试结果满足声压混响场的声场要求，同时被测换能器和标准水听器接收电压信噪比也满足测试要求，可以开展甚低频频段内的换能器声压灵敏度测试。
Description
技术领域
本发明涉及声压场测试技术领域，具体涉及利用扬声器激励形成的水中低频声压场测试装置及方法。
背景技术
换能器是一种能量转换器件,其性能描述和评价需要许多参数. 换能器的特性参数包括共振频率、频带宽度、机电耦合系数、电声效率、机械品质因数、阻抗特性、频率特性、指向性、发射及接收灵敏度等等。不同用途的换能器对性能参数的要求不同，例如，对于发射型换能器，要求换能器有大的输出功率和高的能量转换效率；而对于接收型换能器，则要求宽的频带和高的灵敏度及分辨率等。因此，在换能器的具体设计过程中，必须根据具体的应用，对换能器的有关参数进行合理的设计。
利用扬声器激励耦合装置在小尺寸的金属腔体内产生声场均匀的混响场，腔内放置被测换能器和标准水听器，通过被测换能器和标准水听器的接收电压计算获得被测换能器的接收灵敏度值。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了利用扬声器激励形成的水中低频声压场测试装置及方法，通过对该测试装置的加工制作，进行了耦合腔内实际的声压场测试，在5Hz-500H频段内声压均匀，测试结果满足声压混响场的声场要求，同时被测换能器和标准水听器接收电压信噪比也满足测试要求，可以开展甚低频频段内的换能器声压灵敏度测试。
本发明通过以下技术方案予以实现：
利用扬声器激励形成的水中低频声压场测试装置，所述测试装置，包括金属耦合腔、测试架、被测换能器、标准水听器、声源、激励探头和支撑调节架；
所述金属耦合腔内注入一定体积的净化水，且在水中放置所述测试架，所述测试架上分别悬挂有所述被测换能器和所述标准水听器；
所述支撑调节架上锁紧固定有所述声源，且所述声源位于所述金属耦合腔的上方，所述声源的振膜中心处设有所述激励探头，即扬声器振膜中心涂胶沾牢激励探头；
所述激励探头：将信号源的单频信号通过所述声源放大，通过所述激励探头作用到所述金属耦合腔内的水中，进而所述金属耦合腔内产生均匀、大小一致的混响声压场，使得所述被测换能器和所述标准水听器能接收到水中交变声压信号。
优选的，所述金属耦合腔呈圆柱形腔体结构设置，采用腔壁1cm厚的不锈钢材质制成。
优选的，所述测试架呈梯形架结构设置。
优选的，所述被测换能器和所述标准水听器在进行悬挂放置时，采用同一根所述测试架上的悬梁放置或错开悬梁放置，且所述被测换能器和所述标准水听器的放置状态均采用相互平行关系放置，同时放置在水中的深度保持一致。
优选的，所述声源采用普通音响扬声器。
优选的，还包括声源固定架，其包括嵌设板、圆盘铝板、连接杆和安装杆，所述嵌设板上嵌设安装有所述声源，且所述嵌设板靠近所述声源的辐射端面处，所述声源的背部磁钢处上方设有所述圆盘铝板，且所述圆盘铝板与所述嵌设板之间通过周向设置的四根所述连接杆进行连接，同时所述圆盘铝板的顶部轴心处设有所述安装杆。
优选的，所述支撑调节架，其包括底座、承重杆、加长臂和锁紧夹，所述底座的顶部轴心处一体成型设有竖向的所述承重杆，所述承重杆上通过所述锁紧夹锁紧调节固定有所述加长臂，所述加长臂上开设有安装孔，所述安装孔内竖向插接调整有所述安装杆，且所述安装孔的前侧壁上开设有螺纹孔，所述螺纹孔处螺纹锁紧有锁紧螺栓，通过所述锁紧螺栓的锁紧达到对所述安装杆的固定。
优选的，所述锁紧夹，其包括竖向锁紧套、横向锁紧套和旋紧螺栓，所述承重杆上套接调整有所述竖向锁紧套，所述竖向锁紧套的前侧壁一体成型连接有所述横向锁紧套，所述横向锁紧套内插接调整有所述加长臂，且所述竖向锁紧套和所述横向锁紧套的侧壁上均分别开设有螺纹孔，且所述螺纹孔处螺纹锁紧有所述旋紧螺栓。
优选的，通过所述被测换能器和所述标准水听器的接收电压，计算获得所述被测换能器的接收灵敏度值；
所述金属耦合腔的最大尺寸必须满足小于等于最高测试频率十分之一水中的波长。
本发明的技术方案还包括如下：利用扬声器激励形成的水中低频声压场测试装置的测试方法，包括使用上述所述的测试装置进行。
本发明在进行使用和设计时的原理如下：耦合混响声压场的形成主要要求是：耦合金属腔装置的最大尺寸需要满足小于等于最高测试频率十分之一水中的波长。例如在频率500Hz时，水中的声速是1500m/s，则对应的波长是3m，该装置的最大尺寸小于等于波长的1/10倍，则为0.3m。所以在测试频率500Hz以下频段内理论上该装置中的声压场基本是均匀的。
腔体设计要求；为了充分保证腔内的声压幅度均匀，即由声源产生的声压与作用到水听器和被测换能器上的声压近似相同，腔壁或边界都应是高声阻抗的，原则上声阻抗应无穷大，这样才能使水中声顺与无穷大的声阻抗耦合后不会发生变化。所以选择合适的管体材料，越刚性越好，金属相对于水的ρ*c完全满足刚性壁的要求，选择一定厚度金属管就能满足刚性壁的要求，经过计算，该装置采用1cm的不锈钢金属腔壁厚完全满足理论上要求的管壁声阻远远大于介质声阻的要求。
本发明的有益效果为：
本发明在采用上述结构的设计和使用下，通过对该测试装置的加工制作，进行了耦合腔内实际的声压场测试，在5Hz-500H频段内声压均匀，测试结果满足声压混响场的声场要求，同时被测换能器和标准水听器接收电压信噪比也满足测试要求，可以开展甚低频频段内的换能器声压灵敏度测试；
而且本发明结构新颖、设计合理，具有较强的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构图；
图2是本发明中支撑调节架的结构图；
图3是本发明中图2的仰视结构图；
图4是本发明中金属耦合腔和测试架的结构图。
图中：1-金属耦合腔、2-测试架、3-声源、4-激励探头、5-支撑调节架、51-底座、52-承重杆、53-加长臂、54-锁紧夹、541-竖向锁紧套、542-横向锁紧套、543-旋紧螺栓、61-嵌设板、62-圆盘铝板、63-连接杆、64-安装杆。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图1~4所示，本实施例具体公开提供了利用扬声器激励形成的水中低频声压场测试装置及方法的技术方案，测试装置，包括金属耦合腔1、测试架2、被测换能器、标准水听器、声源3、激励探头4和支撑调节架5；
金属耦合腔1内注入一定体积的净化水，且在水中放置测试架2，测试架2上分别悬挂有被测换能器和标准水听器；
支撑调节架5上锁紧固定有声源3，且声源3位于金属耦合腔1的上方，声源3的振膜中心处设有激励探头4；
激励探头4：将信号源的单频信号通过声源3放大，通过激励探头4作用到金属耦合腔1内的水中，进而金属耦合腔1内产生均匀、大小一致的混响声压场，使得被测换能器和标准水听器能接收到水中交变声压信号。
具体的，金属耦合腔1呈圆柱形腔体结构设置，采用腔壁1cm厚的不锈钢材质制成。
具体的，测试架2呈梯形架结构设置。
具体的，被测换能器和标准水听器在进行悬挂放置时，采用同一根测试架2上的悬梁放置或错开悬梁放置，且被测换能器和标准水听器的放置状态均采用相互平行关系放置，同时放置在水中的深度保持一致。
具体的，声源3采用普通音响扬声器。
具体的，还包括声源3固定架，其包括嵌设板61、圆盘铝板62、连接杆63和安装杆64，嵌设板61上嵌设安装有声源3，且嵌设板61靠近声源3的辐射端面处，声源3的背部磁钢处上方设有圆盘铝板62，且圆盘铝板62与嵌设板61之间通过周向设置的四根连接杆63进行连接，同时圆盘铝板62的顶部轴心处设有安装杆64。
具体的，支撑调节架5，其包括底座51、承重杆52、加长臂53和锁紧夹54，底座51的顶部轴心处一体成型设有竖向的承重杆52，承重杆52上通过锁紧夹54锁紧调节固定有加长臂53，加长臂53上开设有安装孔，安装孔内竖向插接调整有安装杆64，且安装孔的前侧壁上开设有螺纹孔，螺纹孔处螺纹锁紧有锁紧螺栓，通过锁紧螺栓的锁紧达到对安装杆64的固定。上述支撑调节架5为直角悬臂类支架，可以调整左右方向，上下方向上的距离。当扬声器在支架上悬挂时，可以选择最合适的振动位置。
具体的，锁紧夹54，其包括竖向锁紧套541、横向锁紧套542和旋紧螺栓543，承重杆52上套接调整有竖向锁紧套541，竖向锁紧套541的前侧壁一体成型连接有横向锁紧套542，横向锁紧套542内插接调整有加长臂53，且竖向锁紧套541和横向锁紧套542的侧壁上均分别开设有螺纹孔，且螺纹孔处螺纹锁紧有旋紧螺栓543。
具体的，通过被测换能器和标准水听器的接收电压，计算获得被测换能器的接收灵敏度值；
金属耦合腔1的最大尺寸必须满足小于等于最高测试频率十分之一水中的波长。
本发明的技术方案还包括如下：利用扬声器激励形成的水中低频声压场测试装置的测试方法，包括使用上述的测试装置进行。
本发明在采用上述结构的设计和使用下，通过对该测试装置的加工制作，进行了耦合腔内实际的声压场测试，在5Hz-500H频段内声压均匀，测试结果满足声压混响场的声场要求，同时被测换能器和标准水听器接收电压信噪比也满足测试要求，可以开展甚低频频段内的换能器声压灵敏度测试。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.利用扬声器激励形成的水中低频声压场测试装置，其特征在于：
所述测试装置，包括金属耦合腔（1）、测试架（2）、被测换能器、标准水听器、声源（3）、激励探头（4）和支撑调节架（5）；
所述金属耦合腔（1）内注入一定体积的净化水，且在水中放置所述测试架（2），所述测试架（2）上分别悬挂有所述被测换能器和所述标准水听器；
所述支撑调节架（5）上锁紧固定有所述声源（3），且所述声源（3）位于所述金属耦合腔（1）的上方，所述声源（3）的振膜中心处设有所述激励探头（4）；
所述激励探头（4）：将信号源的单频信号通过所述声源（3）放大，通过所述激励探头（4）作用到所述金属耦合腔（1）内的水中，进而所述金属耦合腔（1）内产生均匀、大小一致的混响声压场，使得所述被测换能器和所述标准水听器能接收到水中交变声压信号。
2.根据权利要求1所述的利用扬声器激励形成的水中低频声压场测试装置，其特征在于，所述金属耦合腔（1）呈圆柱形腔体结构设置，采用腔壁1cm厚的不锈钢材质制成。
3.根据权利要求1所述的利用扬声器激励形成的水中低频声压场测试装置，其特征在于，所述测试架（2）呈梯形架结构设置。
4.根据权利要求3所述的利用扬声器激励形成的水中低频声压场测试装置，其特征在于，所述被测换能器和所述标准水听器在进行悬挂放置时，采用同一根所述测试架（2）上的悬梁放置或错开悬梁放置，且所述被测换能器和所述标准水听器的放置状态均采用相互平行关系放置，同时放置在水中的深度保持一致。
5.根据权利要求1所述的利用扬声器激励形成的水中低频声压场测试装置，其特征在于，所述声源（3）采用普通音响扬声器。
6.根据权利要求1所述的利用扬声器激励形成的水中低频声压场测试装置，其特征在于，还包括声源（3）固定架，其包括嵌设板（61）、圆盘铝板（62）、连接杆（63）和安装杆（64），所述嵌设板（61）上嵌设安装有所述声源（3），且所述嵌设板（61）靠近所述声源（3）的辐射端面处，所述声源（3）的背部磁钢处上方设有所述圆盘铝板（62），且所述圆盘铝板（62）与所述嵌设板（61）之间通过周向设置的四根所述连接杆（63）进行连接，同时所述圆盘铝板（62）的顶部轴心处设有所述安装杆（64）。
7.根据权利要求1所述的利用扬声器激励形成的水中低频声压场测试装置，其特征在于，所述支撑调节架（5），其包括底座（51）、承重杆（52）、加长臂（53）和锁紧夹（54），所述底座（51）的顶部轴心处一体成型设有竖向的所述承重杆（52），所述承重杆（52）上通过所述锁紧夹（54）锁紧调节固定有所述加长臂（53），所述加长臂（53）上开设有安装孔，所述安装孔内竖向插接调整有所述安装杆（64），且所述安装孔的前侧壁上开设有螺纹孔，所述螺纹孔处螺纹锁紧有锁紧螺栓，通过所述锁紧螺栓的锁紧达到对所述安装杆（64）的固定。
8.根据权利要求7所述的利用扬声器激励形成的水中低频声压场测试装置，其特征在于，所述锁紧夹（54），其包括竖向锁紧套（541）、横向锁紧套（542）和旋紧螺栓（543），所述承重杆（52）上套接调整有所述竖向锁紧套（541），所述竖向锁紧套（541）的前侧壁一体成型连接有所述横向锁紧套（542），所述横向锁紧套（542）内插接调整有所述加长臂（53），且所述竖向锁紧套（541）和所述横向锁紧套（542）的侧壁上均分别开设有螺纹孔，且所述螺纹孔处螺纹锁紧有所述旋紧螺栓（543）。
9.根据权利要求1所述的利用扬声器激励形成的水中低频声压场测试装置，其特征在于，通过所述被测换能器和所述标准水听器的接收电压，计算获得所述被测换能器的接收灵敏度值；
所述金属耦合腔（1）的最大尺寸必须满足小于等于最高测试频率十分之一水中的波长。
10.利用扬声器激励形成的水中低频声压场测试装置的测试方法，其特征在于，包括使用如权利要求1-9任一项所述的测试装置进行。
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