Способ определения частотной зависимости модуля и фазы коэффициента отражения звука образца

,14272 А 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН втомобильный заво. Иванниковнаканов А. Звуковые 1 х телах. М олн 195 ство ССС 9/00, 198 СТОТФАЗЪ ЗВУКА итель ьзова симос ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОСОБ ОПРЕД АНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ИКОЭФФИЦИЕНТА ОТР Ж ЯОБРАЗЦА(57) Изобретение относится к изменой технике и может быть испоно для определения частотной зав ти коэффициента отражения звука различных материалов. Целью изобретения является повышение производительности изменения частотной зависимости коэффициента отражения звука за счет устранения перемещения приемной системы на каждой рабочей частоте. Согласно способу измерения частотной зависимости коэффициента отражения звука от исследуемого образца одновременно измеряют величины звукового давления и колебательной скорости частиц среды в звуковой волне в фиксированной точке звукового поля в функции от частоты источника звука, синхронно определяют величины активной и реактивной интенсивности, а также величины функции Лагранжа с последующей численной обработкой по приведенным зависимостям, что позволяет определить частотные зависимости модуля и фазы коэффициента отражения. 2 ил.Изобретение относится к измерительнойтехнике и может быть использовано дляопределения частотной зависимости коэффи.циента отражения звука разлицных материалов. 5Целью изобретения является повышениепроизводительности измерения частотной зависимости коэффициента отражения звуказа счет устранения перемесцения приемной системы на каждой рабочей цастоте.На фиг. 1 представлено устройство дляосучцествления способа определения частотной зависимости коэффициента отражениязвука от исследуемого образца с предварительной аналоговой обработкой сигнала;на фиг. 2 - то же, с использованием 15анализатора спектра и ЭВМ.Устройство содержит акустический интерферопстр 1, на одном конце которого размегцен исследуемый образец 2, а на другом -излу,атсль 3, комбинированная приемнаясистема 4 с блоком предусилитслсй 5 и 20гснсратор 6 звуковых частот, через усилитель 7 мощности соединенный с излучателем 3. В аналоговом варианте устройства(фиг. 1) предусмотрен блок 8 управления разверткой частоты генератора 6 и/илисопровождающего фильтра 9, устанавливаемого при необходимости. Выход канала давления фильтра 9 прямо соединен с одним извходов каждого из двух аналоговых перемножителей (корреляторов) 10 и 11, выходканала скорости прямо соединен с вторым З 0входом перемножителя 10 и через фазовращатель 12 - с вторым входом перемножителя1. Кроме того, выходы каналовдавления и скорости через масштабныеусилители3 соединены с блоком 14,осуществляющим возведение в квадрат,усреднение и вычитание сигналов, пропорциональных квадратам абсолютных велицин звукового давления и колебательнойскорости. Выходы перемножителей 10, 11 иблока 14 соединены с входами регистратора 15 данных, например са описца уровня, 40соединенного с блоком управления. В другомварианте устройства (фиг, 2) показан двухканальный анализатор 16 спектра. сопряженный с ЭВМ 17, которая при возможностиобеспечения обмена информацией соединяется с генератором 6.Способ измерения частотной зависимостикоэффициента отражсння звука от исследуемого образца осуществляется следующимооразом,В трубе интерферометра 1, на одном конце 50которой размещен исследуемый образец 2звукопоглотителя, а на другом - источник 3звука, в поле плоской стоячей волны помещают комбинированную приемную систему 4, позволяющую одновременно измерять звуковое давление и колебательную 55скорость. Условие существования плоскойволны (нулевой поперечной моды), являющееся типовым условием при измерениях в акустическом интерферометре, ограничивает сверху частотный диапазон измерений таким образом, что поперечный размер интерферометра должен быть много меньше длины звуковой волны. В плоской волне звуковое поле фактически является одномерным. Поэтому требование измерения информационных параметров в точке звукового поля не нарушается при использовании приемной системы с раздельными, независимыми приемниками звукового давления и колебательной скорости, разнесенными по поперечному сецению интерферометра, если их. акустические центры находятся на одном расстоянии от поверхности образца 2 звукопоглотителя. Блоком 8 управления задается изменяющееся во времени по заданному закону напряжение, управляющее частотой настройки генератора гармонического сигнала и, при необходимости фильтрации сигналов с предусилителей приемной системы, осушествляюцее синхронную подстройку полосы пропускания двухканального фильтра 9. В принципе возможно использование генератора шума, при этом установка фильтра в канал приема становится необходимой. Усиленный сигнал с генератора излучается во внутреннее пространство трубы интерферометра. Сигналы с приемной системы, пропорциональные звуковому давлению (.)р= =КрР и колебательной скорости, установленной на фиксированном расстоянии Хо от исследуемого образца, через предусилители 5 и фильтр 9 подаются на входы перемножителей 10 и 11, причем на вход одного из перемножителей сигнал колебательной скорости поступает через фазоврашатель 12. Кроме того, сигналы звукового давления и колебательной скорости подаются через масштабный усилитель 13 с раздельной регулировкой коэффициента передачи по каналам на вход блока 14. Блок 14 осуществляет возведение в квадрат, усреднение по времени и выцитание сигналов, пропорциональных звуковому давлению и колебательной скорости. Информацию о величине активной интенсивности 1, выделяют путем прямого перемножения сигналов звукового давления (.)р и колебательной скорости .).с последующим усреднением по времени )1 а = - р)А 1=КрКо 1 и. Для получения сигнала, пропорционального реактивной интенсивности, достаточно осушествить фазовый сдвиг на - а в канале давйления на + ф в канале колебательной скорости и повторить ту же процедуру 1)1; =КрКу 1 д, Для получения информации о квадратах абсолютных величин звукового давления и колебательной скорости в нужном масштабе перед возведением в квадрат сигналы с приемной системы домножаются на масштабные коэффициенты Кр и Ктак, чтоиг тр р Кр Кр 21 г г г а Р 1.427287 форлула изобретеная 4 п (в+ 5 Масштабные коэффициенты выбираются таким образом, чтобы при вычитании сигналов, пропорциональных квадратам модулей звукового давления и колебательной скорости, имело место соответствие обрабатываемых сигналов аналитическим зависи- мостям Р 1 К Р 1 К 2 рс Кр " 2 К Г 1 ри этом необходимо иметь в виду, что в коэффициенты Кр и К.входят не только чувствительности соответствующих датчиков, но и коэффициенты усиления измерительных трактов звукового лавления и колебательной скорости, Тогда при вычитании получают сигнал, пропорциональный функции Лагранжа в измеряемой тоцке звукового поля: ф- -4 +71"" 4 рс Коэффициент пропорциональности при этом соответствует коэффициенту пропорциональности при 1 и 1,. Это позволяет проводить дальнейшую численную или, если есть такая возможность, аналоговую обработку полученной информации в полном соответствии с аналитическими зависимостями: К= +1 Б,-.Бй /п+Л Изменяют с помощью генератора 6 частоту возбуждаемых в интерферометре упругих колебаний и фиксируют зависимость измеряемых параметров от частоты упругих колебаний. Приведенная к одному масштабу информация о зависящих от частоты величинах функции Лагранжа, активной и реактивной интенсивности в звуковом поле поступает на входы регистратора 15, например самописца уровня. Блок 8 управления при этом осуществляет синхронизацию записи информации с разверткой частоты. При наличии возможности предварительной достаточно точной аналоговой обработки ин 5 10 15 20 25 30 35 формации В соответствии с казанным алгоритмом в заданных пределах изменения частоты на регистраторе может сразу записываться информация о коэффициенте отражения. При раздельной записи частотной зависимости функции Лагранжа, активной и реактивной интенсивности дальнейшая обработка по расчетным формулам может проводиться либо вручную либо црц возможности сопряжения регистратора 15 с ЭВМ 17 на вычислительной машине.Второй вариант устройства (фиг. 2) представляет собой наиболее перспективный путь реализации способа измерения. В трубе интерферометра 1 в заданной полосе частот возбужлается акустический шумовой сигнал, При налиции устройства сопряжения генератора 6 с ЭВМ программа измерений может задаваться с вычислительной машины. Сигналы, пропорциональные звуковому давлению и колебательной скорости в акустицеском иоле, поступают на входы двухканального анализатора 16 спектра, гле определяются их спектральные характеристики. После предварительной обработки, заложенной в возможности практицески любого известного анализате,а и вклюцаюшей прямое перемножение, перемножение со сдвигом по фазе насигналаг,одного из каналов и масштабирование, информация об активной, реактивной интенсивности и спектрах абсолютных величин звукового давления и колебательной скорости по стандартной шине сопряжения поступает на ЭВМ 17. В ыц исл ител ьцая машина проводит обработку цо соответствующему алгооитму и выдачу результатов в виде частотных спектров модуля и фазы коэффициента отражения на периферийное оборудование. Способ определения частотной зависимости модуля и фазы коэффициента отражения звука образца, заключающийся в том, что исследуемый образец размещают на конце акустического интерферометра, возбуждают в интерферометре упругие колебания, принимают упругие колебания с помощью приемной системы, измеряют в одной точке интерферометра звуковое лавление и колебательцую скорость и при разных частотах опрелеляют активную и реактивную интенсцвности звукового поля, с учетом которых определяют частотную зависимость модуля и фазы коэффициента отражения звука, отлачающайея тем, цто, с целью повышения произволительности опрелелеция цастотной зависимости коэффициента отражения звука, дополнительно измеряют в той же точке акустицеского ицтерферометра квадраты абсолютных велициц звукового давления и колебательной скорости, прц разных частотах фиксируют зависцмосз ь измеряе/К - 35, Ракое предпр ровКорректор Н, КорольПодписное,изобретений и открытийб., д. 4/5город, ул. Проектная, 4 бценко Редактор И, РЗаказ 4848/41НИИПИ Госу1Производстве Р по дела ушская н иятие, г. У дарственного к3035, Москва, но-полиграфиц мых параметров от частоты упругих колебаний, а модуль К коэффициента отражения и его фазу р, для каждой частоты,определяют по формулам йни (1, + 2 КХв) =кгде=-т - РЧц - величина активной интен 1сивности; 1/=-:.РЛ 1 - величина реактивной интенсивности;Р - звуковое давление;- колебательная скорость;5 1-= ---- функция Лагранжа4 Рс1С в скорос звука в среде интерферометра;Р - плотность среды;Хо - расстояние от исследуемогообразца до акустическогоцентра приемной системы;К= с, где о=2 л- частота. 1 1 1 1 111