平板结构声辐射效率测试实验方案

平板结构声辐射效率测试实验方案 组长：杨倩妮 组员：郭振鲁、黄方文、伊帕尔•古丽

一、实验目的 声辐射效率是反应结构辐射能力的一个重要指标，在噪声控制工程中，为了衡量结构的声辐射能力，往往需要知道其声辐射效率。本实验的目的是通过实验测量的方法测得平板结构的声辐射效率。

二、实验原理

辐射效率：>

<=20rad u cS W ρσ （2.1） 式中，W 表示结构辐射的声功率，><2u 表示振源表面振动速度平方的时间平均值，S 为振动结构表面辐射面积，c 0ρ为空气的特性阻抗。 对式1.1变形，><⋅><><=2

2

20]/)[/(/ref ref ref

ref ref ref

u S W u u S S c W W ρσ （2.2） 对式1.2取十倍对数，有

>

<+><><--=2022lg 10lg 10lg 10lg 10lg 10ref ref ref ref ref ref u cS W u u S S W W ρσ （2.3） 当取s /m 101,w 101,m 19122--⨯=⨯==u W S ref ref 时，上式即为： 60lg 10lg 10lg 100v +---=c L S L W ρσ （2.4） 其中，W L 为振动辐射的声功率级，v L 为振动速度级。

三、实验仪器

∆

米尺 ∆

声强探头 ∆

B&K 声学测量软件平台 ∆

PULSE 噪声振动测试系统 ∆

B&K 3560C 前端 ∆ 计算机

∆

谱分析软件VS302USB ∆

MATLAB7.0 ∆

噪声信号发生器ZN1681 ∆

功率放大器GF-10 ∆

激振器 JZ-2A ∆

加速度传感器 YD5 ∆

电荷放大器SD-6A ∆

通用计算机P4 1.7/256 ∆

试件支架 ∆ Microphone 输入线

四、 测量方法

根据式1.4，测得振动辐射的声功率级W L 和振动速度级v L ，并测量计算出振动结构的辐射表面积S ，即测得辐射效率σ。

1.测量声功率级W L 传统的声压法测量声功率是在声源的远场测得整个结构的声功率平均值，不易得到局部的声辐射效率。采用声强法测量可以排除相邻声源的干扰而测量出结构局部的声功率。使用扫描法可以快速简便地测得我们所需的声功率级。（测量标准使 用（GB/T16404.2—1999） 如果被测声源的形状如一展开的板或壳形振动面，则测量面元与声源表面的平均距离不应小于200mm 。

在选定的测量面的每个面元上，沿着规定的路线连续移动声强探头，进行扫描操作时，应准确遵循规定的扫描路线，探头轴线始终保持与测量面垂直、探头移动速度要均匀。

根据下列公式计算每个测量面元每个频带的局部声功率：

）

—（—）—（—————2.1.32/)]2()1([1.1.3ni ni ni i ni i I I I S I W +=⋅= 式中，i W ——第i 个面源的局部功率

ni I ——第i 个面源上测量的面源平均法向分量声强的平均值

i S ——第i 个测量面源面积

)2(),1(ni ni I I ——第i 个面源上两次扫描测得的ni I

按下式计算每个频带的噪声源声功率级 ：

）—（—3.1.3lg 101∑==N

i ref i W W W L 式中，i W ——第i 个面源的局部功率

N ——测量的面源数量

r e f W ——参考声功率

2.测振动速度级v L

激励条件：激振方式通常可以分为稳态正弦激振、随机激 振和瞬态激振三种。

稳态正弦激振是最普遍的激振方法，它是借助激振设备对被测对象施加一个频率可控的简谐激振力。其优点是激振功率大，信噪比高，能保证响应测试的精度。为了测得整个频率范围内的频率响应，必须用多个频率进行试验以得到系统的响应数据。

瞬态激振为对被测对象施加一个瞬态变化的力，是一种宽带激励方法。可以快速测试出被测对象的频率特性。

随机激振是一种宽带激振，一般用白噪声或伪随机信号为激励信号。可以利用分析仪器对正在运行中的被测对象作“在线” 分析。

因为平板的振动是多阶振动的合成，故对平板的声辐射效率进行测量就要对各阶频率的声辐射效率进行测量分析。 并且测量要保持相当的精度。 所以应使用稳态正弦激振，且在规定的频率范围内，按1/3倍频程分别对每个中心频率所对应的的振动速度级进行测量。

最终测得：按1/3倍频程给出的声功率级W L 按1/3倍频程给出的振动速度级v L 平板的面积S 代入式（2.4）即可求得1/3倍频程的平板声辐射效率rad

五、 注意事项 测量声功率级时，应使声强探头移动速度控制 在0.1~0.5m/s 范围内，最大极限速度为3m/s ， 以减少其测量误差。 扫描测量时，要保持探头在一个水平面上,且由 于声强具有方向性，所以应保持探头方向一致。 在扫描各个测量面的过程中，不要碰撞声源连 线，保证声源稳定。

测量振动速度级时测点的选择应尽量避开板子 的对称轴线（一般对称轴线处易出现节线，若测点位于此处，会导致测量结果失真。） 加速度计的电缆要固定可靠，以免引起导体与屏蔽层之间局部电容及电荷的变化，从而引起更多的干扰。