CS219472B1

CS219472B1 - A method for measuring acoustic impedance and apparatus for performing this method

Info

Publication number: CS219472B1
Application number: CS85980A
Authority: CS
Inventors: Josef Merhaut
Original assignee: Josef Merhaut
Priority date: 1980-02-08
Filing date: 1980-02-08
Publication date: 1983-03-25

Abstract

Vynález se týká způsobu měření akustické impedance, jež je definována jako poměr akustického tlaku k akustické rychlosti v určitém místě, a zařízení k měření akustické impedance podle tohoto způsobu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se dvěma stejnými měřicími mikrofony měří akustické tlaky, elektronickým obvodem se vytvoří součtové a rozdílové napětí úměrné akustickým tlakům vyskytujícím se na akustických vstupech měřicích mikrofonů. Zjištěné rozdílové napětí se podrobí elektrické integraci pro získání napětí úměrného akustické rychlosti a ze součtového' napětí úměrného akustickému tlaku a integrovaného rozdílového napětí úměrného akustické rychlosti se stanoví specifická akustická impedance. Zařízení pro měření akustické impedance je možné využít v řadě odvětví, kde se zabývají technickou akustikou.The invention relates to a method for measuring acoustic impedance, which is defined as the ratio of acoustic pressure to acoustic velocity at a certain location, and a device for measuring acoustic impedance according to this method. The essence of the invention lies in the fact that acoustic pressures are measured with two identical measuring microphones, an electronic circuit creates a sum and difference voltage proportional to the acoustic pressures occurring at the acoustic inputs of the measuring microphones. The detected difference voltage is subjected to electrical integration to obtain a voltage proportional to the acoustic velocity, and a specific acoustic impedance is determined from the sum voltage proportional to the acoustic pressure and the integrated difference voltage proportional to the acoustic velocity. The device for measuring acoustic impedance can be used in a number of industries dealing with technical acoustics.

Description

Vynález se týká způsobu měření akustické impedance, jež je definována jako poměr akustického tlaku k akustické rychlosti v určitém místě, a zařízení k měření akustické impedance podle tohoto způsobu.The invention relates to a method for measuring acoustic impedance, which is defined as the ratio of acoustic pressure to acoustic velocity at a particular location, and to an apparatus for measuring acoustic impedance according to the method.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že se dvěma stejnými měřicími mikrofony měří akustické tlaky, elektronickým obvodem se vytvoří součtové a rozdílové napětí úměrné akustickým tlakům vyskytujícím se na akustických vstupech měřicích mikrofonů. Zjištěné rozdílové napětí se podrobí elektrické integraci pro získání napětí úměrného akustické rychlosti a ze součtového' napětí úměrného akustickému tlaku a integrovaného rozdílového napětí úměrného akustické rychlosti se stanoví specifická akustická impedance.SUMMARY OF THE INVENTION The principle of the invention consists in measuring acoustic pressures with two identical measuring microphones, creating a sum and differential voltage proportional to the acoustic pressures occurring at the acoustic inputs of the measuring microphones through an electronic circuit. The detected differential voltage is subjected to electrical integration to obtain a voltage proportional to the acoustic velocity and a specific acoustic impedance is determined from the total voltage proportional to the acoustic pressure and the integrated differential voltage proportional to the acoustic velocity.

Zařízení pro měření akustické impedance je možné využít v řadě odvětví, kde se zabývají technickou akustikou.Acoustic impedance measuring devices can be used in a number of sectors where technical acoustics are concerned.

19 47 2 m co19 47 2 m co

215472215472

Vynález se týká způsobu měření akustické impedance, jež je definována jako poměr akustického tlaku k akustické rychlosti v určitém místě, a zařízení k měření akustické impedance podle tohoto- způsobu.The invention relates to a method for measuring acoustic impedance, which is defined as the ratio of acoustic pressure to acoustic velocity at a particular location, and to an apparatus for measuring acoustic impedance according to the method.

Dosud známé způsoby měření akustické impedance spočívají v tom, že se měří akustický tlak p v určitém místě, v němž protéká definovaná akustická rychlost v vyvozená speciálním zařízením a z obou hodnot se stanoví akustická impedance. Někdy se stanovení poměru p/v usnadňuje tím, že se použije na měření zdroj stálé rychlosti nebo objemové rychlosti, takže stačí měřit jen akustický tlak p.The known methods of measuring acoustic impedance consist in measuring the acoustic pressure p at a certain point, at which a defined acoustic velocity v is generated by a special device and the acoustic impedance is determined from both values. Sometimes, the determination of the p / v ratio is facilitated by using a constant velocity or volumetric velocity source to measure, so that only the sound pressure p can be measured.

Všechna tato známá uspořádání mají nevýhodu v tom, že rozměrem mikrofonu, kterým se měří tlak p, je omezen frekvenční rozsah shora, neboť u vyšších akustických kmitočtů je vlnová délka zvukové vlny již srovnatelná s rozměry mikrofonu a měření je proto nepřesné. Přitom použití malé sondy před mikrofonem je nežádoucí, neboť by způsobila značné chyby. Dále je u známých způsobů měření nevýhodné, že zdroj definované akustické objemové rychlosti musí být pro určitý případ zvláště konstruován a nelze jej připojit na jiný průřez k měření.All of these known arrangements have the disadvantage that the microphone size used to measure the pressure p limits the frequency range from above, since at higher acoustic frequencies the wavelength of the sound wave is already comparable to the microphone dimensions and the measurement is therefore inaccurate. The use of a small probe in front of the microphone is undesirable as it would cause considerable errors. Furthermore, it is disadvantageous in the known measurement methods that the source of the defined acoustic volume velocity must be specially designed for a particular case and cannot be connected to another cross-section for measurement.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob měření akustické impedance podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom., že se dvěma stejnými měřicími mikrofony měří akustické tlaky, elektronickým obvodem se vytvoří součtové a rozdílové napětí úměrné akustickým tlakům vyskytujícím se na akustických vstupech měřicích mikrofonů. Zjištěné rozdílové napětí se podrobí elektrické integraci pro získání napětí úměrného akustické rychlosti a ze součtového napětí úměrného akustickému tlaku a integrovaného rozdílového napětí úměrného akustické rychlosti se stanoví specifická akustická akustická impedance.The aforementioned drawbacks are overcome by the method of measuring acoustic impedance according to the invention. Its essence is that, with two identical measuring microphones, the acoustic pressures are measured, an electronic circuit generates a sum and differential voltage proportional to the acoustic pressures occurring on the acoustic inputs of the measuring microphones. The detected differential voltage is subjected to electrical integration to obtain a voltage proportional to the acoustic velocity, and a specific acoustic acoustic impedance is determined from the total voltage proportional to the acoustic pressure and the integrated differential voltage proportional to the acoustic velocity.

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu sestává z elektronického obvodu pro vytváření součtového a rozdílového napětí, na jehož vstup jsou připojeny dva stejné měřicí mikrofony, a na jehož výstup rozdílového napětí je napojen integrační obvod. Podle vynálezu je výhodné, jesliže měřicí mikrofony jsou opatřeny sondami s akustickými vstupy.The apparatus for carrying out the method according to the invention consists of an electronic circuit for generating the sum and difference voltages, to whose input two identical measuring microphones are connected, and to the differential voltage output of which an integrating circuit is connected. According to the invention it is advantageous if the measuring microphones are provided with probes with acoustic inputs.

Dále je účelné, jestliže na výstup součtového napětí elektronického obvodu pro vytváření součtového rozdílového napětí a na výstup integračního obvodu je napojen procesor.Further, it is expedient if a processor is coupled to the summation voltage output of the electronic circuit to generate the summation difference voltage and to the output of the integration circuit.

Výhodou tohoto měřicího zařízení je, že není vázáno mechanicky na určitý průřez a je tedy mnohem univerzálnější než dosud známá zařízení.The advantage of this measuring device is that it is not mechanically coupled to a certain cross-section and is therefore much more versatile than known devices.

Vynález je blíže objasněn na příkladu provedení pomocí výkresu, na němž je znázorněno zařízení pro měření akustické impedance.The invention is explained in more detail by way of example with reference to the drawing, in which an apparatus for measuring acoustic impedance is shown.

Zařízení pro měření akustické impedance je tvořeno elektronickým obvodem 7 pro vytváření součtového a rozdílového napětí, na jehož vstup jsou připojeny dva stejné měřicí mikrofony 1 a 2, na které mohou být připojeny sondy 3 a 4, tvořené trubicemi s malým světelným průřezem. Na výstup rozdílového napětí elektronického obvodu 7 je napojen integrační obvod 8.The acoustic impedance measuring device consists of an electronic circuit 7 for generating the sum and difference voltages, to which two identical measuring microphones 1 and 2 are connected, to which probes 3 and 4, consisting of tubes with a small light section, can be connected. An integrated circuit 8 is connected to the differential voltage output of the electronic circuit 7.

Akustická rychlost v i akustický tlak p se měří dvěma stejnými měřicími mikrofony 1 a 2 se sondami 3 a 4, jejichž začátky tvoří akustické vstupy 5 a 6. Elektronickým obvodem 7 se vytvoří součet napětí ui a U2 od jednoho resp. druhého měřicího mikrofonu 1 resp. 2 u_a = ui + U2 a rozdílové napětíAcoustic velocity vi The sound pressure p is measured by two identical measuring microphones 1 and 2 with probes 3 and 4, the beginnings of which are the acoustic inputs 5 and 6. second measuring microphone 1 respectively. 2 u _a = ui + U2 and differential voltage

U_b — U1 — U2.U _b -U1-U2.

Je známo, že rozdíl akustických tlaků pi a pa v místech akustických vstupů 5 a 6 je úměrný gradientu tlaku vztahu 2 π f v, je-li f frekvence. Mají-li oba měřicí mikrofony 1 a 2 stejné parametry, což lze dosáhnout nastavením zesilovačů v elektronickém obvodě 7, v němž mohou být umístěny eventuálně i napáječe měřicích mikrofonů 1 a 2, je napětí u_b úměrné rozdílu tlaků pi — p2 a tudíž až na frekvenční závislost úměrné akustické rychlosti ve směru spojnice akustických vstupů 5 a 6. Frekvenční závislost se pak odstraní integračním obvodem 8. V důsledku toho je výstupní napětí u_c z integrovaného obvodu 8 úměrné akustické rychlosti v a napětí u_a je úměrné průměrnému tlaku p mezi akustickými vstupy 5 a 6.It is known that the difference in acoustic pressures pi and pa at the locations of acoustic inputs 5 and 6 is proportional to the pressure gradient of 2 π fv if f is frequency. If both measuring microphones 1 and 2 have the same parameters, which can be achieved by adjusting the amplifiers in the electronic circuit 7, in which possibly the power supply of measuring microphones 1 and 2 can be located, the voltage u _{b is} proportional to the pressure difference pi - p2. proportional to the frequency dependence of acoustic velocity in the direction of the acoustic input connector 5 and 6. the frequency response is then removed by an integration circuit 8. Consequently, the output voltage u _c of the integrated circuit 8 proportional to the acoustic velocity va in voltage _and is proportional to the average pressure p between the acoustic input 5 and 6.

Stačí tedy převést napětí u_a a výstupní napětí u_c na počítač, procesor nebo jiné zařízení, udávající co do velikosti i fáze poměr těchto napětí u_a a u_c a tento- údaj je až na konstantu rovný specifické akustické impedanci.Thus, it is sufficient to convert the voltage u _a and the output voltage u _c to a computer, processor or other device, indicating both the magnitude and phase of the voltage u _and au _c, and this is equal to the specific acoustic impedance.

Je třeba podotknout, že frekvenční zkreslení sond zde nevadí. Jsou-li stejné, pak ovlivní stejně jak průběh napětí ui, tak napětí ua, a tedy i napětí u_a a u_c. Protože se zjišťuje poměr u_a/u_c, chyby se vyruší.It should be noted that the frequency distortion of the probes does not matter here. If they are the same, then both the voltage ui and ua, and hence the u _and au _c , are affected. Since the ratio u _a / u _c is determined, the errors are canceled.

Zařízení pro měření akustické impedance je možné využít v odvětvích, kde se zabývají problémy technické akustiky.Acoustic impedance measuring equipment can be used in industries where technical acoustics are concerned.

Claims

SUBJECT

A method of measuring acoustic impedance, characterized in that acoustic pressures are measured with two identical measuring microphones, the summation and differential voltage is generated by an electronic circuit proportional to the acoustic pressures occurring at the acoustic inputs of the measuring microphones, obtaining a voltage proportional to the sound velocity and a specific acoustic impedance is determined from the ratio of the total voltage proportional to the sound pressure and the integrated differential voltage proportional to the sound velocity.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it consists of an electronical circuit (7J) for generating a summation and a differential voltage, to which two identical measuring microphones (1 and 2) are connected and to which the differential voltage output is the integrated circuit (8) is connected.

Device according to claim 2, characterized in that the measuring microphones (1 and 2) are provided with probes (3 and 4) with acoustic inputs (5 and 6).

Device according to Claims 2 and 3, characterized in that a processor is connected to the summation voltage output of the electronic circuit (7J) for generating the summation and differential voltage and to the output of the integration circuit (8).