CN216132987U - 一种基于近场声全息的隔声测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于近场声全息的隔声测量系统，该系统包括：接收室、声源室、待测构件、显示器、基于Labview的隔声测量平台、全息传声器阵列、参考信号传声器、声卡、声级计和设于声源室内并依次相连的PC机、功率放大器、正十二面体扬声器；设于接收室内的基于Labview的隔声测量平台分别与全息传声器阵列、参考信号传声器、显示器相连，全息传声器阵列的多个声压传感器按设定采样间距排布，参考传声器设于待测构件近场位置；接收室与声源室之间设有测试洞口，待测构件设于测试洞口中，声级计设于声源室内测量声压级。本实用新型具有精度高、多点同步测量以及不受房间声学条件限制等优点，为构件隔声的实验室测量和现场测量提供了新的参考。

Description

一种基于近场声全息的隔声测量系统

技术领域

本实用新型涉及建筑声学测量技术领域，具体涉及一种基于近场声全息的隔声测量系统。

背景技术

构件隔声性能的优劣直接影响房间隔绝噪声的能力，而隔声测量是评估构件隔声性能的重要方法之一。当前隔声测量的方法主要包括声压法和声强法。声压法由于受背景噪声、房间扩散程度、室内容积及吸声量的影响，不适用于现场隔声测量。声强法具有抑制侧向传声、识别漏声路径以及环境噪声干扰小的优点，能在现场条件下应用，但声强法存在仪器昂贵和操作复杂的缺陷，使得声强阵列难以实现，不适用于大型构件的现场测量。随着室内背景噪声标准的不断提升和装配式建筑的快速发展，对构件隔声性能及测量的要求更为严格，当前隔声测量技术已不能满足实际需求。

近场声全息技术被广泛应用于声源辐射声场的重建。其基本原理是利用空间声场变换算法，从多通道同步测量的全息数据(声压或粒子速度)中计算整个空间任意场点的声学量，以及重建振源表面的声场分布。通过对现有技术的检索发现，现有技术内容主要是将近场声全息技术应用于噪声源识别及机械故障诊断等领域中，关于该技术在测量建筑构件隔声性能的技术内容还未出现。形成一种基于近场声全息理论的隔声测量技术，对拓展近场声全息的应用范围以及促进隔声测量技术的发展具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本实用新型提供一种基于近场声全息的隔声测量系统，采用全息传声器阵列实现多通道同步测量，进而得到建筑构件的空气声隔声量，数据采样效率更高，测量时间短且能获得声强分布，能够适用于大型构件的现场隔声测量以及隔声缺陷探测。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种基于近场声全息的隔声测量系统，包括：接收室、声源室、待测构件、显示器、基于Labview的隔声测量平台、全息传声器阵列、参考信号传声器、PC机、声卡、功率放大器、正十二面体扬声器和声级计；

所述声卡设于PC机内，所述PC机用于生成白噪声信号，所述PC机、功率放大器、正十二面体扬声器依次相连，构成信号发射模块，并设于声源室内；

所述基于Labview的隔声测量平台分别与全息传声器阵列、参考信号传声器、显示器相连，所述基于Labview的隔声测量平台、全息传声器阵列、参考信号传声器和显示器均设于接收室内；

所述全息传声器阵列由多个声压传感器组成，多个声压传感器按照设定采样间距排布，用于对待测构件进行逐次测量，所述参考传声器设于待测构件近场位置；

所述接收室与声源室之间设有测试洞口，所述待测构件设于测试洞口中，所述接收室和声源室通过待测构件分隔设置；

所述声级计设于声源室内，用于测量声压级。

作为优选的技术方案，所述测试洞口还设有填隙墙，所述待测构件设于填隙墙内。

作为优选的技术方案，所述填隙墙的结构采用第一混凝土砌块、玻璃棉、第二混凝土砌块依次堆砌的结构。

作为优选的技术方案，所述声压传感器采用等间隔排布。

作为优选的技术方案，所述待测构件采用双层中空钢化窗户。

作为优选的技术方案，所述全息传声器阵列的传声器直径为1/8～1/2英寸，所述参考信号传声器的直径为1/8～1/2英寸。

作为优选的技术方案，所述基于Labview的隔声测量平台包括PXI机箱、PXI嵌入式控制器和数据采集卡，所述PXI嵌入式控制器和数据采集卡通过插槽与PXI机箱连接。

作为优选的技术方案，所述数据采集卡采用NI-PXI-4461和NI-PXIe-4497声音与振动模块，所述全息传声器阵列与NI-PXIe-4497声音与振动模块连接，所述参考信号传声器与NI-PXI-4461声音与振动模块连接。

作为优选的技术方案，所述PXI机箱采用NI PXIe-1062Q，所述PXI嵌入式控制器采用NI PXIe-8102。

作为优选的技术方案，所述声卡采用带有A/D转换的高频声卡，所述功率放大器采用BSWA-PA300功放。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本实用新型采用全息传声器阵列实现多通道同步测量，进而得到建筑构件的空气声隔声量，数据采样效率更高，测量时间短且能获得声强分布，能够适用于大型构件的现场隔声测量以及隔声缺陷探测。

(2)本实用新型全息传声器阵列由若干个声压传感器按照设定采样间距组成，所有传声器以等间隔排布，全息传声器阵列按照设定采样间距对待测构件进行逐次测量，参考传声器置于待测构件近场位置，可以实现多个测点的同步测量，并且采用的是声压传感器，比声强法的声强探头更适用于工程实际应用。

附图说明

图1为本实施例基于近场声全息的隔声测量系统的结构示意图。

其中，1-接收室、2-声源室、3-待测构件、4-显示器、5-基于Labview的隔声测量平台、6-全息传声器阵列、7-参考信号传声器、8-PC机、9-声卡、10-功率放大器、11-正十二面体扬声器、12-声级计。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

如图1所示，本实施例提供一种基于近场声全息的隔声测量系统，包括：接收室1、声源室2、待测构件3、显示器4、基于Labview的隔声测量平台5、全息传声器阵列6、参考信号传声器7、PC机8、声卡9、功率放大器10、正十二面体扬声器11和声级计12；

其中，声源室中声卡9插入PC机8，PC机8、功率放大器10、正十二面体扬声器11依次相连，组成信号发射模块，正十二面体扬声器11放置在尽可能提供扩散声场的位置，并要求与待测构件3有一定的距离，使直达声不太显著，声级计12位置均匀分布在声源室的最大容许测量空间内；

接收室中基于Labview的隔声测量平台5与全息传声器阵列6、参考信号传声器7相连，并且与显示器4连接，基于Labview的隔声测量平台5包括PXI机箱、PXI嵌入式控制器、数据采集卡，其中，PXI嵌入式控制器和数据采集卡通过插槽与PXI机箱连接，

本实施例的待测构件置于测试洞口中，若构件尺寸小于洞口，则在测试洞口内增设一个隔声性能足够高的填隙墙，将待测构件置于填隙墙内，接收室和声源室通过待测构件及填隙墙完全分隔。

全息面复声压测量设备包括全息传声器阵列和参考信号传声器。其中，全息传声器阵列由若干个声压传感器按照设定采样间距组成，所有传声器以等间隔排布，全息传声器阵列按照设定采样间距对待测构件进行逐次测量，采样间距与重建距离根据声波的最小波长确定，参考传声器置于待测构件近场位置，整个全息测量过程中参考传声器的位置保持不变。本实施例采用传声器阵列，可以实现多个测点的同步测量。

在本实施例中，基于Labview的隔声测量中PXI机箱采用NI PXIe-1062Q，该机箱机可以提供多达18个插槽，兼容PXI和PXI Express模块；

在本实施例中，PXI嵌入式控制器采用NI PXIe-8102，其功能包括集成CPU、硬盘驱动器、RAM、以太网、视频、键盘/鼠标、串行、USB以及其他外设I/O，可提供高达8GB/s的系统吞吐量和2GB/s的插槽吞吐量；PXI嵌入式控制器安装Labview软件；

在本实施例中，PC机安装Adobe Audition软件，用于生成白噪声信号；

在本实施例中，声卡为带有A/D转换的高频声卡；

在本实施例中，功率放大器采用BSWA-PA300功放，其具有20Hz～20kHz的频率范围以及102dBA的动态范围。声级计采用

型手持式分析仪，具有3Hz～20kHz的带宽线性频率范围，可完成1/3倍频程滤波器波段实时分析，动态范围从各频段的噪声基底到140dB。

本实施例的正十二面体扬声器保证单元内所有扬声器同相位辐射；采用BSWA-OS003A无指向声源，符合ISO 140-3、ISO 140-4和ISO 3382标准中对无指向性声源的要求；

在本实施例中，数据采集卡采用NI-PXI-4461和NI-PXIe-4497声音与振动模块，两个数据采集卡的最高采样速率均可达204.8kS/s,都具有118dB动态范围，PXIe-4497含有同步采样的输入通道为16个，PXI-4461含有和输入输出通道各2个；本实施例全息传声器阵列采用16通道线阵列，与PXIe-4497连接，参考信号传声器与PXI-4461连接。

在本实施例中，全息传声器阵列的传声器直径为1/8～1/2英寸，具体可选用BSWA-MPA201型自由场传声器，其直径为1/2英寸，频率响应范围可达20Hz～20kHz，动态范围为16dBA～134dBA，本底噪声＜16dBA；

在本实施例中，参考信号传声器的直径为1/8～1/2英寸，具体可选用GRAS-46AE型标准传声器，其直径为1/2英寸，频率响应范围可达3.15Hz～20kHz，动态范围为17dBA～138dBA；测试前以GRAS-46AE型传声器为标准，在全消声室完成全息传声器阵列幅值和相位的标定；

在本实施例中，待测构件为双层中空钢化窗户，尺寸(宽×高)为1.2m×1.8m，四周填隙墙构造为200mm混凝土砌块+100mm容重为48k的玻璃棉+200mm混凝土砌块，砌块双面抹灰。

在本实施例中，选择吸声量小的、容积大的以及扩散程度高的房间作为声源室，扬声器位置和声压测点应满足《声学建筑和建筑构件隔声测量第3部分建筑构件空气声隔声的实验室测量(GBT 19889.3-2005)》的相关要求。其中，扬声器位置要有利于声源室声场近似扩散场，可以选择远离构件的角落位置，同时声源中心距离房间界面不小于0.7m。各声压测点之间应大于0.7m，各声压测点与房间边界或扩散体之间大于0.7m，与声源和构件之间大于1.0m。

将正十二面体扬声器11置于声源室2，距离房间界面1.2m，有利于声源室声场近似扩散场，由PC机8中的Adobe Audition软件生成白噪声信号，通过功率放大器10放大后激发正十二面体扬声器11发出声场，并且激励待测构件向接收室1辐射声场，采用声级计12分别在十七处不同位置测量声压级，各测点之间距离为1.4m，测点与房间边界、扬声器之间距离为1.6m，对全部测点测得的1/3倍频程声压级进行平均，得到声源室平均声压级；

由全息传声器阵列在构件近场测量的复声压分布，完整再现构件表面的辐射声场，进一步分析不仅可得1/3倍频程隔声量，而且能精准定位隔声缺陷。

本实施例具有测量精度高、多通道同步测量、操作简便等优点，适用于装配式建筑及构件的隔声现场测量。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于近场声全息的隔声测量系统，其特征在于，包括：接收室、声源室、待测构件、显示器、基于Labview的隔声测量平台、全息传声器阵列、参考信号传声器、PC机、声卡、功率放大器、正十二面体扬声器和声级计；

所述声卡设于PC机内，所述PC机用于生成白噪声信号，所述PC机、功率放大器、正十二面体扬声器依次相连，构成信号发射模块，并设于声源室内；

所述基于Labview的隔声测量平台分别与全息传声器阵列、参考信号传声器、显示器相连，所述基于Labview的隔声测量平台、全息传声器阵列、参考信号传声器和显示器均设于接收室内；

所述全息传声器阵列由多个声压传感器组成，多个声压传感器按照设定采样间距排布，用于对待测构件进行逐次测量，所述参考信号传声器设于待测构件近场位置；

所述接收室与声源室之间设有测试洞口，所述待测构件设于测试洞口中，所述接收室和声源室通过待测构件分隔设置；

所述声级计设于声源室内，用于测量声压级。

2.根据权利要求1所述的基于近场声全息的隔声测量系统，其特征在于，所述测试洞口还设有填隙墙，所述待测构件设于填隙墙内。

3.根据权利要求2所述的基于近场声全息的隔声测量系统，其特征在于，所述填隙墙的结构采用第一混凝土砌块、玻璃棉、第二混凝土砌块依次堆砌的结构。

4.根据权利要求1所述的基于近场声全息的隔声测量系统，其特征在于，所述声压传感器采用等间隔排布。

5.根据权利要求1所述的基于近场声全息的隔声测量系统，其特征在于，所述待测构件采用双层中空钢化窗户。

6.根据权利要求1所述的基于近场声全息的隔声测量系统，其特征在于，所述全息传声器阵列的传声器直径为1/8～1/2英寸，所述参考信号传声器的直径为1/8～1/2英寸。

7.根据权利要求1所述的基于近场声全息的隔声测量系统，其特征在于，所述基于Labview的隔声测量平台包括PXI机箱、PXI嵌入式控制器和数据采集卡，所述PXI嵌入式控制器和数据采集卡通过插槽与PXI机箱连接。

8.根据权利要求7所述的基于近场声全息的隔声测量系统，其特征在于，所述数据采集卡采用NI-PXI-4461和NI-PXIe-4497声音与振动模块，所述全息传声器阵列与NI-PXIe-4497声音与振动模块连接，所述参考信号传声器与NI-PXI-4461声音与振动模块连接。

9.根据权利要求7所述的基于近场声全息的隔声测量系统，其特征在于，所述PXI机箱采用NIPXIe-1062Q，所述PXI嵌入式控制器采用NIPXIe-8102。

10.根据权利要求1所述的基于近场声全息的隔声测量系统，其特征在于，所述声卡采用带有A/D转换的高频声卡，所述功率放大器采用BSWA-PA300功放。

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