基于數(shù)字式聲強(qiáng)探頭的測(cè)試系統(tǒng)研究與誤差分析.pdf

1、本文在對(duì)聲強(qiáng)測(cè)量理論和現(xiàn)有聲強(qiáng)測(cè)量系統(tǒng)全面深入分析的基礎(chǔ)上，在國(guó)內(nèi)外首次提出基于數(shù)字式聲強(qiáng)探頭的聲強(qiáng)測(cè)量系統(tǒng)。與傳統(tǒng)模擬式探頭結(jié)構(gòu)不同，數(shù)字式聲強(qiáng)探頭優(yōu)化了前端調(diào)理電路，并高度集成了基于雙核SOC框架的數(shù)字電路和閉環(huán)校準(zhǔn)控制電路。手柄對(duì)外直接輸出校正后的聲強(qiáng)窄帶譜、CPB譜和總聲強(qiáng)級(jí)等;外接功放和揚(yáng)聲器，可組成聲強(qiáng)探頭自校準(zhǔn)系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)方案改變了常規(guī)聲強(qiáng)測(cè)試系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，解決了模擬式p-p聲強(qiáng)探頭存在的諸如接口不通用、易受干擾、并聯(lián)困

2、難、測(cè)試系統(tǒng)成本高等不足。
　　 全文從硬件設(shè)計(jì)、聲強(qiáng)算法和誤差、軟件研制、校準(zhǔn)方法和精度考核等幾個(gè)方面對(duì)基于數(shù)字式聲強(qiáng)探頭的測(cè)量系統(tǒng)做了全面細(xì)致的研究，主要內(nèi)容如下:
　　 第一章回顧了聲強(qiáng)測(cè)量技術(shù)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，對(duì)聲強(qiáng)測(cè)量系統(tǒng)的分類(lèi)、特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了討論，指出目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品存在的不足，提出一種基于數(shù)字式聲強(qiáng)探頭的設(shè)計(jì)方案，明確了本文的工作內(nèi)容。
　　 第二章介紹了連續(xù)介質(zhì)的三個(gè)基本方程，對(duì)聲能、

3、聲能（流）密度及聲強(qiáng)之間的關(guān)系進(jìn)行了分析，討論了P-U、P-P兩種聲強(qiáng)測(cè)量方法的特點(diǎn)和雙傳聲器時(shí)域、互譜聲強(qiáng)算法，對(duì)瞬時(shí)聲強(qiáng)、有功聲強(qiáng)和無(wú)功聲強(qiáng)的誤差公式進(jìn)行了推導(dǎo)，并分析了δPI、δPI0、Ld、F2、F3等重要聲場(chǎng)指數(shù)的特性和物理意義。
　　 第三章從前置放大、程控增益、高低通濾波、A計(jì)權(quán)、SOC數(shù)字電路、擴(kuò)展模塊等幾個(gè)方面，對(duì)硬件電路的參數(shù)計(jì)算和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了詳述，分析討論了數(shù)字式聲強(qiáng)探頭硬件系統(tǒng)中影響測(cè)試精度的各個(gè)因素，

4、提出了可獲得良好聲強(qiáng)探頭精度的硬件設(shè)計(jì)方法。
　　 第四章深入分析了數(shù)字式聲強(qiáng)探頭算法中產(chǎn)生誤差的主要因素，研究了數(shù)字式聲強(qiáng)探頭算法中測(cè)量噪聲和量化噪聲、譜干涉和能量泄露、頻率誤差和相位補(bǔ)償?shù)纫蛩貙?duì)聲強(qiáng)計(jì)算精度的影響，提出了一種適用于數(shù)字式聲強(qiáng)探頭的分段窄帶譜和CPB譜計(jì)算方法，并對(duì)該算法可能產(chǎn)生的誤差進(jìn)行了研究。
　　 第五章研究了數(shù)字式聲強(qiáng)探頭校準(zhǔn)方法和精度?；趥髀暺髀晫W(xué)模型，分析討論了均壓孔暴露和未暴露聲場(chǎng)時(shí)，其

5、低頻靈敏度對(duì)聲強(qiáng)探頭相位校準(zhǔn)精度的影響，建立了駐波聲場(chǎng)中面對(duì)面式p-p聲強(qiáng)探頭測(cè)量誤差模型。分析比較了消聲室內(nèi)垂直法和平行法兩種探頭相位校準(zhǔn)方式，針對(duì)數(shù)字式聲強(qiáng)探頭提出了一種現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下基于離散掃頻的平行法校準(zhǔn)方法，計(jì)算出現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下保證校準(zhǔn)精度的條件，可確保研制的數(shù)字式聲強(qiáng)探頭在普通環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高精度的相位校準(zhǔn)。
　　 第六章介紹了Windows平臺(tái)下數(shù)字式聲強(qiáng)探頭上位機(jī)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程。對(duì)應(yīng)用程序主體框架、不同通訊模式下的運(yùn)行機(jī)

6、制、各種應(yīng)用功能的控制面板和通訊協(xié)議進(jìn)行了詳細(xì)討論。
　　 第七章在消聲室內(nèi)對(duì)數(shù)字式聲強(qiáng)探頭的A計(jì)權(quán)精度、聲壓-殘余聲強(qiáng)指數(shù)、聲壓頻響、聲強(qiáng)頻響和指向性等主要性能指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試，通過(guò)B&K4205標(biāo)準(zhǔn)聲功率源和國(guó)產(chǎn)2XZ-4A型旋片真空泵在不同聲學(xué)環(huán)境下的對(duì)比性試驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)字式聲強(qiáng)探頭的精度。最后介紹了使用數(shù)字式聲強(qiáng)探頭進(jìn)行噪聲源定位的兩個(gè)工程應(yīng)用實(shí)例，進(jìn)一步對(duì)探頭的性能和可靠性進(jìn)行考核。
　　 第八章對(duì)全文的工作與創(chuàng)新