RU2117283C1

RU2117283C1 - Acoustic interferometer

Info

Publication number: RU2117283C1
Application number: RU95115808/28A
Authority: RU
Inventors: В.И. Белов; Г.С. Жартовский; Г.И. Кардеев; И.В. Котиков
Original assignee: Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт транспортного машиностроения"
Priority date: 1995-09-12
Filing date: 1995-09-12
Publication date: 1998-08-10

Abstract

FIELD: instruments for measuring sound absorption and specific acoustic impedance in materials under investigation of coincident wave. SUBSTANCE: expensive speaker which has high-precision holes in permanent magnet body and diaphragm for passing acoustic probe is replaced by inexpensive speaker of simplified design so that probe is inserted into measuring tube from casing side through hole which is made in casing and tested sample instead of insertion from housing side through hole in its bottom. EFFECT: decreased parasitic oscillation of probe caused by speaker, increased precision. 2 dwg

Description

Изобретение относится к исследованиям и анализу материалов с помощью акустических волн, к технике измерения коэффициента звукопоглощения и удельного акустического сопротивления (импеданса) различных испытываемых материалов, а точнее к устройству акустического интерферометра, служащего для измерения акустических характеристик материалов при использовании принципа падения звуковой волны по методу стоячих волн. The invention relates to research and analysis of materials using acoustic waves, to a technique for measuring sound absorption coefficient and specific acoustic resistance (impedance) of various test materials, and more particularly, to an acoustic interferometer device used to measure the acoustic characteristics of materials using the principle of sound wave incidence using the standing method waves.

Известен стандартный акустический интерферометр, представляющий собой металлическую трубу, прикрепленную к коробке, в которой размещен громкоговоритель со звуковой катушкой, получающей питание от генератора. Интерферометр содержит микрофонный зонд в виде трубки, который свободным концом вводится во внутрь металлической трубы через центральное отверстие в днище коробки, и специально изготовленные точные (прецизионные) отверстия в магните и мембране громкоговорителя и, располагаясь на центральной продольной оси внутри трубы, обладает возможностью перемещаться вдоль нее, приближаясь или удаляясь от обоймы, расположенной на другом конце трубы и предназначенной для размещения испытуемого образца. Закрепленный конец микрофонного зонда через диафрагму связан с микрофоном, расположенным на каретке, свободно перемещаемой по направляющей рейке с делениями, неподвижно соединенной с коробкой громкоговорителя. Образец испытываемого материала - диск круглой формы вставлен в обойму вплотную к жесткому поршню. A standard acoustic interferometer is known, which is a metal pipe attached to a box in which a loudspeaker with a voice coil, powered by a generator, is placed. The interferometer contains a microphone probe in the form of a tube, which is inserted into the metal pipe with its free end through the central hole in the bottom of the box, and specially made precise (precision) holes in the magnet and loudspeaker membrane and, being located on the central longitudinal axis inside the pipe, has the ability to move along it, approaching or moving away from the holder located on the other end of the pipe and designed to accommodate the test sample. The fixed end of the microphone probe is connected through a diaphragm to a microphone located on a carriage freely moving along the guide rail with divisions, motionlessly connected to the loudspeaker box. Sample of test material - a circular disk is inserted into the cage close to the rigid piston.

Для получения фиксированных показаний результатов проводимых испытаний в интерферометре присутствует анализатор, представленный селективным вольтметром (Г. Л. Осипов, Д. З. Лопашов, Е.Н.Федосеева. Акустические измерения в строительстве, М. 1978, с. 212). Приведенный стандартный акустический интерферометр позволяет работать в диапазоне акустических частот: 100-2000 Гц при длине металлической трубы 100 см. To obtain fixed readings of the results of the tests carried out in the interferometer there is an analyzer represented by a selective voltmeter (G.L. Osipov, D.Z. Lopashov, E.N. Fedoseeva. Acoustic measurements in construction, M. 1978, p. 212). The presented standard acoustic interferometer allows you to work in the range of acoustic frequencies: 100-2000 Hz with a metal pipe length of 100 cm.

Известный интерферометр ВНИИФТРИ имеет длину 7 м и внутреннее поперечное сечение 40х40 см. Диапазон частот интерферометра 40 Гц - 4 кГц. Используется он в основном для измерения коэффициента звукопоглощения клиновидных и плоских звукопоглощающих покрытий. Конструктивно и технологически интерферометр ВНИИФТРИ выполнен аналогично стандартному, описанному выше. The well-known VNIIFTRI interferometer has a length of 7 m and an internal cross section of 40x40 cm. The frequency range of the interferometer is 40 Hz - 4 kHz. It is mainly used to measure the sound absorption coefficient of wedge-shaped and flat sound-absorbing coatings. Structurally and technologically, the VNIIFTRI interferometer is made similarly to the standard described above.

Среди аналогов рассматриваемых акустических интерферометров известен и интерферометр типа 4002 (акустическая труба Кундта) и его измерительно-информационная система, в состав которой входят генератор синусоидального сигнала 1023, измерительный усилитель 2606 и гетеродинный сопровождающий фильтр 2020 фирмы Брюль и Къер (см. "Каталог Брюль и Къер 1978/79 г.". Второе издание 1979/80 г. Дания). Он содержит состыкованный с металлической трубой специальный неподвижно установленный в коробке громкоговоритель со звуковой катушкой, с помощью которого создается в трубе звуковое поле. Микрофон с зондом, воспринимающим звуковые колебания, который последовательно свободно проходит через центральное отверстие в днище коробки, аксиальное отверстие громкоговорителя в измерительную трубу. В качестве опоры свободного конца зонда (внутри трубы) служит небольшая тележка (подвижный поддерживающий зонд элемент), а другой конец зонда поддерживает микрофонная тележка с акустической камерой, содержащей микрофон. Микрофонная тележка движется на рельсах и ее положение указывается на линейке с делениями. Among the analogs of the considered acoustic interferometers, the type 4002 interferometer (Kundt acoustic tube) and its measuring and information system are also known, which include a 1023 sinusoidal signal generator, a 2606 measuring amplifier, and a 2020 heterodyne tracking filter from Bruhl and Kjерr (see "Bruhl catalog and Kjерr 1978/79. "Second Edition 1979/80, Denmark). It contains a special loudspeaker with a voice coil, which is fixedly mounted in the box and docked with a metal pipe, with the help of which a sound field is created in the pipe. A microphone with a probe that accepts sound vibrations, which sequentially freely passes through the central hole in the bottom of the box, the axial hole of the speaker into the measuring tube. A small trolley (a movable element supporting the probe) serves as a support for the free end of the probe (inside the tube), and a microphone trolley with an acoustic chamber containing a microphone supports the other end of the probe. The microphone trolley moves on rails and its position is indicated on the ruler with divisions.

Интерферометр фирмы Брюль и Къер позволяет работать в диапазонах частот: 90-1800 Гц (с большой трубой длиной 100 см) и 800-6500 Гц (с малой трубой длиной 280 мм). The Bruhl & Kjерr interferometer allows operating in the frequency ranges: 90–1800 Hz (with a large tube 100 cm long) and 800–6500 Hz (with a small tube 280 mm long).

Всем приведенным выше акустическим интерферометрам-аналогам присущи общие недостатки, а именно: наличие центрального отверстия в днище коробки, сложность конструкции и повышенная технология изготовления специального громкоговорителя, содержащего прецизионные аксиальные отверстия в теле постоянного магнита и мембране, к которой крепится конический диффузор громкоговорителя; нарушение целостности магнита и мембраны, приводящее к нежелательному искажению акустических характеристик, получаемого от громкоговорителя звукового поля внутри трубы. All the above acoustic interferometers-analogues have common disadvantages, namely: the presence of a central hole in the bottom of the box, the complexity of the design and the increased manufacturing technology of a special loudspeaker containing precision axial holes in the body of the permanent magnet and the membrane to which the conical cone of the loudspeaker is attached; violation of the integrity of the magnet and membrane, leading to undesirable distortion of the acoustic characteristics obtained from the loudspeaker of the sound field inside the pipe.

Существенным недостатком описанных интерферометров является также наличие подвижного узла сочленения микрофонного зонда с диафрагмой микрофона, расположенного на микрофонной тележке, что приводит к снижению надежности работы интерферометра в целом, т.к. присутствует постоянный упор зонда, при движении тележки по рейке, непосредственно на диафрагму микрофона в месте сочленения с ней зонда. В результате этого отмечается интенсивный износ диафрагмы и выход ее из строя. A significant drawback of the described interferometers is the presence of a movable assembly for connecting the microphone probe with the microphone diaphragm located on the microphone trolley, which leads to a decrease in the reliability of the interferometer as a whole, since there is a constant emphasis of the probe, when the cart moves along the rail, directly on the microphone diaphragm at the point where the probe is connected to it. As a result of this, intense wear of the diaphragm and its failure is noted.

Ближайшим из рассмотренных аналогов по технической сущности к заявленному изобретению следует отнести интерферометр фирмы Брюль и Къер типа 4002 (акустическая труба Кундта) с информационно-измерительной системой, который можно принять за прототип. The closest of the considered analogues in technical essence to the claimed invention should include a Bruhl and Kjерr type interferometer of type 4002 (Kundt acoustic pipe) with an information-measuring system, which can be taken as a prototype.

Указанному прототипу присущи все недостатки, отмеченные выше. The specified prototype is inherent in all the disadvantages noted above.

Сложность конструкции прототипа обусловлена:
необходимостью изготовления центрального отверстия в днище коробки и стыковки его при монтаже громкоговорителя в коробку с прецизионными отверстиями, выполненными в теле магнита и мембране громкоговорителя с тем, чтобы обеспечить свободный ввод микрофонного зонда через три указанных отверстия во внутрь металлической трубы;
сложностью конструкции специально изготовленного для сборки интерферометра громкоговорителя, содержащего необходимые прецизионные отверстия в теле постоянного магнита и мембране, так как использование в существующей конструкции прототипа стандартного, серийно выпускаемого громкоговорителя с электрическими акустическими параметрами, аналогичными специальному, не представляется возможным из-за принятых при его реализации особенностей структуры построения, а именно, введения зонда во внутрь металлической трубы не со стороны обоймы, как это предлагается выполнить в новом техническом решении, а со стороны коробки, что обеспечить труднее.The complexity of the design of the prototype is due to:
the need to make a central hole in the bottom of the box and dock it when mounting the loudspeaker in a box with precision holes made in the magnet body and loudspeaker membrane in order to ensure free entry of the microphone probe through the three holes into the metal pipe;
the complexity of the design of a loudspeaker specially made for assembly of the interferometer, containing the necessary precision holes in the body of the permanent magnet and the membrane, since the use of the prototype of a standard, commercially available loudspeaker with electric acoustic parameters similar to the special one is not possible because of the accepted during its implementation structural features of the structure, namely, the introduction of the probe into the inside of the metal pipe not from the side of the clips As it is invited to perform in a new technical solution, but from the side of the box, it is difficult to ensure.

Что касается технологии изготовления интерферометра, то здесь уместно отметить следующее. As for the manufacturing technology of the interferometer, it is appropriate to note the following.

Изготовление центрального отверстия в обойме интерферометра в предлагаемом техническом решении, в отличие от изготовления центрального отверстия в коробке прототипа, не требует дальнейшей стыковки его с прецизионными отверстиями в теле постоянного магнита и мембране серийно выпускаемого стандартного громкоговорителя. А изготовление отверстия в испытываемом образце диаметром чуть большим диаметра микрофонного зонда, в предлагаемом техническом решении выполняется довольно просто с обеспечением лишь требования свободного прохода через него трубки зонда. The manufacture of the central hole in the holder of the interferometer in the proposed technical solution, in contrast to the manufacture of the central hole in the prototype box, does not require further docking with precision holes in the body of the permanent magnet and the membrane of a commercially available standard speaker. And the manufacture of a hole in the test sample with a diameter slightly larger than the diameter of the microphone probe, in the proposed technical solution is quite simple with only the requirement for free passage of the probe tube through it.

Отмеченными особенностями, присущими интерферометру в заявляемом техническом решении, объясняется простота его изготовления и сборки. The noted features inherent in the interferometer in the claimed technical solution explains the simplicity of its manufacture and assembly.

Изготовление и использование в интерферометре стандартного громкоговорителя в отличие от специального, содержащего прецизионные отверстия в теле постоянного магнита и мембране, выполнить технологически без использования высокоточного станочного оборудования и вспомогательной технологической оснастки, значительно проще и менее трудоемко, а значит и дешевле. The manufacture and use of a standard loudspeaker in an interferometer, unlike a special one containing precision holes in the body of a permanent magnet and membrane, is technologically accomplished without the use of high-precision machine equipment and auxiliary technological equipment, which is much simpler and less labor-consuming, and therefore cheaper.

Повышенная же стоимость изготовления специального громкоговорителя прототипа, сопряженная с использованием сложной технологии по сравнению с упрощенной, имеющей место при изготовлении серийно выпускаемого стандартного громкоговорителя, в конечном счете влияет на повышение стоимости самого интерферометра, в состав которого он входит. The increased cost of manufacturing a special prototype loudspeaker, coupled with the use of sophisticated technology compared to the simplified one that occurs in the manufacture of a commercially available standard loudspeaker, ultimately affects the cost of the interferometer itself, of which it is a part.

И, наконец, кроме отмеченных выше недостатков, присущих прототипу, следует указать и еще на один, связанный с изготовлением специального громкоговорителя, состоящий в нарушении целостности магнитопровода постоянного магнита, обусловленной изготовлением отверстия для свободного прохода через магнитопровод микрофонного зонда. Воздушное пространство отверстия в магнитопроводе постоянного магнита приводит к рассеиванию магнитного потока, в результате этого снижается напряженность магнитного поля магнитопровода и, в конечном итоге, наблюдается снижение стандартного звукового давления (чувствительности громкоговорителя). Поэтому, чтобы получить от специального громкоговорителя, содержащего центральное отверстие для зонда, параметры, аналогичные параметрам громкоговорителя, не содержащего такого отверстия, т. е. стандартного, магнитопровод специального громкоговорителя выполняют больших размеров, а это приводит к повышенным затратам дорогостоящего высококачественного сплава с примесями кобальта и других металлов, а значит его удорожанию. Однако, наряду с отмеченными недостатками у прототипа есть и важное достоинство, которое состоит в наличии совершенной, с точки зрения аппаратурного оснащения, информационно-измерительной системы, которую также содержит и интерферометр в предлагаемом изобретении. And finally, in addition to the above-mentioned disadvantages inherent in the prototype, one more should be pointed out related to the manufacture of a special loudspeaker, which consists in violating the integrity of the permanent magnet magnetic circuit due to the manufacture of an opening for free passage through the magnetic circuit of the microphone probe. The air space of the hole in the magnetic circuit of the permanent magnet leads to the dissipation of the magnetic flux, as a result of this the magnetic field of the magnetic circuit decreases and, ultimately, a decrease in the standard sound pressure (loudspeaker sensitivity) is observed. Therefore, in order to obtain from a special loudspeaker containing a central hole for the probe, parameters similar to those of a loudspeaker that does not contain such a hole, i.e., a standard one, the magnetic circuit of a special loudspeaker is large, and this leads to increased costs of an expensive high-quality alloy with cobalt impurities and other metals, which means its rise in price. However, along with the noted disadvantages, the prototype has an important advantage, which consists in the availability of a perfect, from the point of view of hardware equipment, information-measuring system, which also contains an interferometer in the present invention.

Целью настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа, упрощение конструкции и технологии изготовления интерферометра, снижение стоимости его изготовления и повышение надежности работы. The aim of the present invention is to eliminate the disadvantages of the prototype, simplifying the design and manufacturing technology of the interferometer, reducing the cost of its manufacture and improving reliability.

Указанная цель достигается тем, что в известном акустическом интерферометре, содержащим металлическую трубу, прикрепленную на одном ее торце коробку, установленный неподвижно в коробке громкоговоритель с магнитом, мембраной и звуковой катушкой, электрически связанной с питающим генератором, микрофонный зонд, размещенный в трубе с возможностью осевого перемещения в ней и выступающий за пределы трубы, съемную обойму с поршнем и образцом, установленную на другом торце трубы, направляющую рейку со шкалой, каретку с акустической камерой для перемещения по направляющей, микрофон, размещенный в акустической камере и выходом подключенный к информационно-измерительной системе и акустически сопряженный с наружным концом микрофонного зонда посредством акустической камеры, обойма, образец и поршень выполнены с центральным отверстием для свободного перемещения через них микрофонного зонда, а каждый из элементов: дно коробки, магнит и мембрана - выполнены цельными. This goal is achieved by the fact that in a known acoustic interferometer containing a metal tube attached to a box at one end thereof, a loudspeaker with a magnet, a membrane and a voice coil electrically connected to the supply generator fixed in the box is installed, a microphone probe placed in the tube with the possibility of axial movement in it and protruding outside the pipe, a removable clip with a piston and a sample mounted on the other end of the pipe, a guide rail with a scale, a carriage with an acoustic chamber for along the guide, a microphone located in the acoustic chamber and connected to the information-measuring system by the output and acoustically coupled to the outer end of the microphone probe by means of the acoustic camera, a clip, a sample and a piston are made with a central hole for free movement of the microphone probe through them, and each of elements: bottom of the box, magnet and membrane - made integral.

На фиг. 1 изображен общий вид акустического интерферометра с разрезом коробки, громкоговорителя, металлической трубы и акустической камеры; на фиг. 2 - конструкция стандартного серийно выпускаемого промышленностью электродинамического громкоговорителя с указанием пунктиром прецизионных отверстий в теле магнита и мембране, содержащихся у аналогов изобретения и отсутствующих у предлагаемого изобретения. In FIG. 1 shows a general view of an acoustic interferometer with a section of a box, loudspeaker, metal pipe and acoustic chamber; in FIG. 2 - design of a standard commercially available electrodynamic loudspeaker with a dotted line indicating precision holes in the magnet body and membrane, which are contained in analogues of the invention and are absent in the present invention.

Акустический интерферометр состоит из металлической трубы 1, жестко скрепленной с коробкой 2, в которой неподвижно установлен громкоговоритель 3, состоящий из постоянного магнита 4, мембраны 5 и звуковой катушки 18, подключенной к питающему генератору 6. Микрофонный зонд 7 с помощью подвижного поддерживающего элемента 8, располагаясь на продольной оси трубы 1, обладает возможностью свободно перемещаться в осевом направлении внутри трубы. На другой конец металлической трубы надевается съемная обойма 9, внутри которой размещается поршень 10, перемещаемый с помощью регулировочных винтов, находящихся с внешней стороны обоймы, в полости 11 для испытываемого образца 12. По неподвижно скрепленной с коробкой латунной направляющей со шкалой рейке 13 перемещается каретка 14 с акустической камерой 15 и встроенным в нее микрофоном 16, выходом своим подключенным к информационно-измерительной системе 17. An acoustic interferometer consists of a metal pipe 1, rigidly fastened to a box 2, in which a loudspeaker 3 is fixedly mounted, consisting of a permanent magnet 4, a membrane 5 and a voice coil 18 connected to a supply generator 6. A microphone probe 7 using a movable supporting element 8, located on the longitudinal axis of the pipe 1, has the ability to move freely in the axial direction inside the pipe. A removable ferrule 9 is put on the other end of the metal pipe, inside of which a piston 10 is placed, which is moved by means of adjusting screws located on the outer side of the ferrule in the cavity 11 for the test specimen 12. The carriage 14 moves along the brass rail fixed to the box with the scale 13 and the carriage 14 with an acoustic camera 15 and a microphone 16 integrated into it, with its output connected to the information-measuring system 17.

В состав информационно-измерительной системы 17 входит измерительный усилитель типа 2606, гетеродинный сопровождающий фильтр типа 2020. В качестве генератора используется генератор синусоидального сигнала типа 1023, который через резистор последовательно подключается к звуковой катушке 18 громкоговорителя 3. Перечисленные выше приборы информационно-измерительной системы 17 являются приборами фирмы Брюль и Къер. The information-measuring system 17 includes a measuring amplifier of type 2606, a heterodyne accompanying filter of type 2020. A generator of a sinusoidal signal of type 1023 is used as a generator, which is connected through a resistor to the voice coil 18 of the loudspeaker 3. The above-mentioned devices of the information-measuring system 17 are instruments of the company Bruhl and Kjерr.

Свободный конец зонда 7, выведенный наружу металлической трубы 1 через центральные отверстия в обойме 9, поршне 10 и испытываемом образце 12, неподвижно скреплен с акустической камерой 15 так, что акустическая волна, пройдя по зонду через отверстие в корпусе акустической камеры 15, воспринимается вмонтированным в нее микрофоном 16. The free end of the probe 7, brought out of the metal pipe 1 through the central holes in the cage 9, the piston 10 and the test sample 12, is fixedly attached to the acoustic chamber 15 so that the acoustic wave passing through the probe through the hole in the housing of the acoustic chamber 15 is perceived to be mounted her microphone 16.

С помощью неподвижно установленного на подвижной каретке 14 стрелки-указателя и шкалы рейки 13 испытатель отмечает положение каретки на направляющих. With the help of the pointer arrow and the rail 13 scale fixed on the movable carriage 14, the tester marks the position of the carriage on the rails.

Электродинамический громкоговоритель 3, используемый в предлагаемом интерферометре и представленный на фиг. 2, состоит из постоянного магнита 4, мембраны 5, звуковой катушки 18, конического диффузора 20 и прецизионных отверстий 19 в теле магнита 4 и мембране 5, показанных пунктирными линиями. The electrodynamic loudspeaker 3 used in the proposed interferometer and shown in FIG. 2, consists of a permanent magnet 4, a membrane 5, a voice coil 18, a conical diffuser 20 and precision holes 19 in the body of the magnet 4 and the membrane 5, shown in dashed lines.

Работа с акустическим интерферометром по исследованию испытываемого образца осуществляется следующим образом. Work with an acoustic interferometer for the study of the test sample is as follows.

Во внутренней полости металлической трубы 1 с помощью размещенного в коробке 2 громкоговорителя 3, содержащего звуковую катушку 18, подключенную к генератору синусоидального сигнала 6, создается определенной длины волны звуковое поле. In the internal cavity of the metal pipe 1, using a loudspeaker 3 located in the box 2, containing a voice coil 18 connected to a sinusoidal signal generator 6, a certain wavelength of a sound field is created.

Предварительно во внутреннюю полость 11 съемной обоймы 9 помещается испытываемый образец 12, который в центре содержит вырезанное с помощью пуансона отверстие диаметром, на миллиметр большим диаметра зонда 7, для обеспечения свободного перемещения его внутри трубы 1. Previously, a test sample 12 is placed in the inner cavity 11 of the removable holder 9, which in the center contains a hole cut with a punch with a diameter one millimeter larger than the diameter of the probe 7, to ensure its free movement inside the pipe 1.

Степень удаления образца 12 от внутренней стенки обоймы регулируется с помощью поршня 10 и регулировочных винтов, размещаемых с внешней торцевой стороны обоймы 9. The degree of removal of the sample 12 from the inner wall of the cage is regulated using the piston 10 and adjusting screws placed on the outer end side of the cage 9.

Микрофонный зонд 7 вводится через центральные отверстия в обойме 9, поршне 10 и образце 12. На свободный конец микрофонного зонда 7 надевается подвижный поддерживающий элемент 8, и полученная сборка после введения ее во внутреннюю полость металлической трубы 1 фиксируется с помощью периферийных крепежных винтов обоймы 9 к трубе. The microphone probe 7 is inserted through the central holes in the ferrule 9, the piston 10 and the sample 12. A movable support element 8 is put on the free end of the microphone probe 7, and the assembly obtained is inserted into the internal cavity of the metal pipe 1 by means of the peripheral fixing screws of the ferrule 9 to the pipe.

В результате отражений волн поля от испытываемого образца 12 в трубе возникают стоячие волны, а сформированное акустическое поле характеризуется точками максимального и минимального звуковых давлений. As a result of the reflection of field waves from the test sample 12, standing waves appear in the tube, and the generated acoustic field is characterized by points of maximum and minimum sound pressures.

Задачей испытателя во время проведения измерений является, благодаря осуществления перемещений по направляющей рейке 13 каретки 14 с установленной на ней акустической камерой 15 и введенным в нее микрофоном 16, помещать последовательно микрофонный зонд 7 сначала в точку максимального звукового давления и с помощью входного потенциометра показания анализатора, входящего в состав информационно-измерительной системы 17, устанавливать сначала на отметку 100%, а затем перемещать зонд в точку с минимальным звуковым давлением и отсчитать коэффициент звукопоглощения по шкале прибора системы 17. The task of the tester during the measurement is, thanks to the movement along the guide rail 13 of the carriage 14 with the acoustic camera 15 installed on it and the microphone 16 inserted into it, to place the microphone probe 7 in series at first at the maximum sound pressure point and using the input potentiometer the analyzer readings, included in the information-measuring system 17, first set to 100%, and then move the probe to a point with minimal sound pressure and read off the coefficient nt absorption scale systems 17 instrument.

При этом величина линейного перемещения каретки 14 по рейке 13 отсчитывается с помощью указателя, размещенного на стойке каретки и делений рейки 13. In this case, the linear displacement of the carriage 14 along the rail 13 is counted using a pointer placed on the rack of the carriage and the divisions of the rail 13.

Если поле в металлической трубе 1 интерферометра характеризуется коэффициентом стоячей волны n, определяемым как

где
P_max - амплитуда давления в точке максимума своего значения;
P_min - амплитуда давления в точке минимума своего значения, то коэффициент звукопоглощения определяется по формуле

Коэффициент стоячей волны используется также и для определения акустического сопротивления
Z = R + jx ,
где

Здесь фаза δ определяется по формуле

где
λ - длина звуковой волны на частоте измерений;
d₁ - расстояние от точки первого минимального звукового давления до поверхности образца.If the field in the metal pipe 1 of the interferometer is characterized by a standing wave coefficient n, defined as

Where
P _max - pressure amplitude at the point of maximum of its value;
P _min is the pressure amplitude at the minimum point of its value, then the sound absorption coefficient is determined by the formula

The standing wave coefficient is also used to determine the acoustic impedance.
Z = R + jx,
Where

Here, the phase δ is determined by the formula

Where
λ is the sound wavelength at the measurement frequency;
d ₁ is the distance from the point of the first minimum sound pressure to the surface of the sample.

Расстояние d₁ определяют непосредственным отсчетом по линейной шкале интерферометра, когда микрофонная тележка расположена в точке первого минимума звукового давления от поверхности образца. Поверхность образца принимается за нулевую плоскость отсчета. Коэффициент звукопоглощения при перпендикулярном падении звука определяется на основе измеряемого отношения между максимальным и минимальным значениями звукового давления, что находится в полном соответствии с формулами (1), (2). А из результатов измерения расстояний между поверхностью образца 12 и точками минимального и максимального звукового давления определяют комплексный акустический импеданс испытываемого материала, что находится в полном соответствии с выражениями (3) - (6).The distance d _{1 is} determined by direct reading on the linear scale of the interferometer when the microphone trolley is located at the point of the first minimum sound pressure from the surface of the sample. The surface of the sample is taken as the zero reference plane. The sound absorption coefficient for a perpendicular sound drop is determined on the basis of the measured ratio between the maximum and minimum values of sound pressure, which is in full accordance with formulas (1), (2). And from the results of measuring the distances between the surface of the sample 12 and the points of the minimum and maximum sound pressure, the complex acoustic impedance of the test material is determined, which is in full accordance with expressions (3) - (6).

Так как при проводимых измерениях звукопоглощающим является только испытываемый образец 12, результаты измерения и вычисленные значения соответствуют действительным величинам поглощения звука данным материалом. Since only the test sample 12 is sound-absorbing during the measurements, the measurement results and calculated values correspond to the actual values of sound absorption by this material.

Так как метод, на котором основывается измерение (метод стоячей волны), требует формирования в измерительной трубе плоских звуковых волн, то внешний диаметр образца 12 испытываемого материала всегда выбирается меньше половины звуковой волны. Since the method on which the measurement is based (the standing wave method) requires the formation of plane sound waves in the measuring tube, the external diameter of the sample 12 of the test material is always chosen to be less than half the sound wave.

Ввиду того, что труба 1 имеет круговое поперечное сечение, а обойма 9 и поршень 10, с помощью которого внутри трубы можно перемещать образец 12, обладают достаточно большой массой, в трубе 1 не происходит добавочного поглощения звуковой энергии. Due to the fact that the pipe 1 has a circular cross section, and the cage 9 and the piston 10, with which the sample 12 can be moved inside the pipe, have a sufficiently large mass, additional absorption of sound energy does not occur in the pipe 1.

В связи с выбором новой схемы конструктивного построения интерферометра, состоящей в прохождении микрофонного зонда не через громкоговоритель, а через обойму, устраняются паразитные вибрации зонда, влияющие на микрофон, вызываемые звучанием громкоговорителя. Это обстоятельство приводит к устранению погрешностей при измерениях. In connection with the choice of a new scheme for constructing an interferometer, consisting in the passage of a microphone probe not through the loudspeaker, but through the clip, spurious vibrations of the probe that affect the microphone caused by the sound of the loudspeaker are eliminated. This circumstance leads to the elimination of measurement errors.

Новый путь ввода микрофонного зонда в металлическую трубу через обойму делает также возможным исключение из структуры интерферометра прототипа диафрагмы для крепления микрофона, устраняющей в схеме прототипа паразитные вибрации зонда. The new way of introducing the microphone probe into the metal pipe through the cage also makes it possible to exclude the prototype diaphragm for attaching the microphone from the interferometer structure, eliminating spurious vibrations of the probe in the prototype circuit.

Предложенное новое крепление зонда к корпусу акустической камеры и исключение из структуры интерферометра диафрагмы позволяет повысить надежность в работе и долговечность выбранной конструкции интерферометра. The proposed new attachment of the probe to the body of the acoustic chamber and the exclusion of the diaphragm from the structure of the interferometer can increase the reliability and durability of the chosen design of the interferometer.

Простота конструкции заявляемого интерферометра определяется отсутствием необходимости изготавливать отверстие в днище коробки, в которую помещается громкоговоритель, а также отсутствием необходимости выполнять прецизионные отверстия в теле магнита и мембране громкоговорителя для прохождения через них микрофонного зонда, а также отсутствием стыковки отверстия микрофонного зонда и отсутствием стыковки отверстия в коробке с отверстием в теле магнита и мембране громкоговорителя. The simplicity of the design of the claimed interferometer is determined by the absence of the need to make a hole in the bottom of the box into which the loudspeaker is placed, as well as by the absence of the need to make precision holes in the magnet body and the loudspeaker membrane for the microphone probe to pass through them, as well as by the absence of the mating of the microphone probe’s hole and the absence of the mating hole box with a hole in the magnet body and loudspeaker membrane.

Вместе с тем простота изготовления и сборки предлагаемого интерферометра объясняется требованиями изготовления отверстия в обойме более низкого класса точности по сравнению с более высоким классом точности изготовления отверстий в теле магнита и мембране громкоговорителя у интерферометра прототипа. At the same time, the simplicity of manufacturing and assembling the proposed interferometer is explained by the requirements for making holes in the holder of a lower accuracy class compared to the higher accuracy class of making holes in the magnet body and the loudspeaker membrane of the prototype interferometer.

Другим преимуществом заявляемого интерферометра является наличие в нем громкоговорителя с достаточно простой технологией изготовления. Это объясняется отсутствием у громкоговорителя отверстий в теле магнитопровода и мембране. Магнитопровод без отверстия не приводит также к снижению напряженности создаваемого им магнитного поля и, в итоге, не приводит к снижению стандартного звукового давления. Another advantage of the claimed interferometer is the presence in it of a loudspeaker with a fairly simple manufacturing technology. This is due to the lack of holes in the loudspeaker in the body of the magnetic circuit and the membrane. A magnetic core without a hole does not lead to a decrease in the intensity of the magnetic field created by it, and, as a result, does not lead to a decrease in the standard sound pressure.

Отсутствие отверстия в теле магнитопровода громкоговорителя не приводит к дополнительному повышенному потреблению дорогостоящего высококачественного сплава с добавками кобальта и других ценных металлов, которое возникает при изготовлении громкоговорителя прототипа с тем, чтобы получить от него требуемые характеристики, аналогичные акустическим характеристикам, полученным от громкоговорителя с магнитопроводом, не содержащим отверстия для прохода микрофонного зонда. The absence of a hole in the body of the magnetic circuit of the loudspeaker does not lead to additional increased consumption of expensive high-quality alloy with the addition of cobalt and other valuable metals, which occurs in the manufacture of the prototype loudspeaker in order to obtain from it the required characteristics similar to the acoustic characteristics obtained from a loudspeaker with a magnetic circuit, not containing holes for the passage of the microphone probe.

Отсутствие дополнительного потребления дорогостоящего высококачественного сплава для изготовления магнита громкоговорителя в заявленном изобретении приводит к снижению стоимости его изготовления, а значит снижению стоимости и интерферометра в целом. The lack of additional consumption of expensive high-quality alloy for the manufacture of a loudspeaker magnet in the claimed invention leads to a decrease in the cost of its manufacture, and thus lower cost and the interferometer as a whole.

Опытные проверки работоспособности изготовленного образца акустического интерферометра по предлагаемой схеме построения позволили убедиться в том, что поставленная цель заявляемого технического решения, состоящая в упрощении конструкции и технологии изготовления, снижении стоимости и повышении надежности интерферометра, полностью подтвердились. Experimental checks of the health of the manufactured sample of the acoustic interferometer according to the proposed construction scheme made it possible to verify that the goal of the proposed technical solution, which consists in simplifying the design and manufacturing technology, reducing costs and increasing the reliability of the interferometer, was fully confirmed.

Полученные от заказчика работ утвержденные акты проведенных испытаний ряда образцов различных материалов на заявленном акустическом интерферометре достаточно убедительно подтвердили его работоспособность, а значит правильность выбора нового технического решения при его создании. The approved acts of tests of a number of samples of various materials obtained from the customer’s work on the claimed acoustic interferometer quite convincingly confirmed its operability, which means the correct choice of a new technical solution when creating it.

Claims

An acoustic interferometer containing a metal pipe, a box attached to one of its ends, a loudspeaker with a magnet, a membrane and an excitation coil with a supply generator fixed to the box, a microphone probe placed in the pipe with the possibility of axial movement in it and protruding outside the pipe, a removable clip with a piston and a sample mounted on the other end of the pipe, a guide rail with a scale, a carriage with an acoustic chamber for moving along the guide, a microphone placed in an acoustic chamber measure and output connected to the information-measuring system and acoustically coupled to the outer end of the microphone probe by means of an acoustic chamber, characterized in that the clip, sample and piston are made with a central hole for free movement of the microphone probe through them, and each of the elements is the bottom of the box, magnet and membrane - made integral.