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1、實驗九聲強掃描法測量聲功率一、實驗目的1.掌握聲強法測聲功率的原理和方法；二、實驗要求1．正確理解聲強法測量聲功率標準(GB/T16404.2—1999)的基本原則；2．掌握Pulse3560C聲振測量系統(tǒng)的基本功能及使用方法。三、實驗環(huán)境1．聲源（以空載狀態(tài)的320W大宇6060T手電鉆為例）2．B&KPulse聲振測量系統(tǒng)3560C3．M6K通用計算機4．B&K3599聲強探頭套件5．B&K聲學測量軟件平臺四、實驗內容、步驟實驗內容:測量手電鉆（320W）空載狀態(tài)下的聲功率。測量原理、方法：單位時間內聲源所輻射的聲能量稱為聲源的平均聲功
2、率，因為聲能量是以聲速c0傳播的，因此平均聲功率可表示為(6.1)其中為平均聲能量密度，S為垂直聲傳播方向的面積；它與聲強的關系為：(6.2)因此，它可以通過測量包圍該聲源封閉面積S上總的聲強來測量聲功率。由于聲強反映了測量面單位面積上所通過的平均聲功率，所以將聲強沿曲面的法向分量在整個封閉曲面上進行積分，就可以直接求出聲源的聲功率。即：（6.3）圖6.1三種不同的測量表面由聲功率的定義式（16）可知，采用聲強測量法確定聲功率時，首先需要確定一個假想的測量面。理論上講，只要曲面內無其它聲源或吸聲體，任何曲面都可作為測量面，而且測量面與聲源的
3、距離是任意的。圖4所示為常用的三中測量面。第一種矩形表面最為簡單。不僅測量表面很容易確定，而且平均聲強的測量也很簡單，只要將各表面測出的局部聲功率相加即可求出總聲功率。第二種是半球面。這種測量面所需測點較少，且對于自由場中的無方向性聲源，球面上各點聲強相等。根據(jù)ISO3754，采用此測量面時，最少的測量點數(shù)為10。即在三個截面圖上各設三個測點，另一個設在頂部（見圖1）。如果10個測點的聲強差別很大，則應增加測量點數(shù)。第三種是形狀同聲源相似的測量面。這種測量面主要用于近場測量，同時也可用于被測機器的噪聲源定位。確定了測量表面以后，即可采用下述
4、兩種方法對測量面法線方向上的聲強進行空間平均，從而求得平均聲強。1.掃描測量法掃描測量法是將聲強探頭在適當長的時間內，沿測量表面反復掃描。見圖5。這樣可測得一個表面的空間平均聲強，再乘以相應的表面積就得到該表面的聲功率值，最后將各表面的聲功率相加，就可獲得總的聲功率。圖6.2表面掃描測量法從理論上講，掃描（技術）是連續(xù)空間平均較好的數(shù)學近似，因而測量精度較高。但應注意探頭必須以勻速掃描均勻地覆蓋被測表面。圖6.3表面離散點測量法2.離散點平均測量這種方法是將所選的測量表面離散化，然后在每部分測量聲強，將每一表面各離散部分所測得的聲強值進行平
5、均，再乘以相應的表面積，即可求出每一表面所發(fā)出的聲功率，最后求和，的出總聲功率，見圖6，實測中常用繩子或金屬絲做成網(wǎng)格，以便在相應的測點上，將探頭精確定位。與掃描法相比，該法測量精度略低（可通過增加測點數(shù)加以改善），但重復性較好。實際測量中可根據(jù)不同測量要求加以選擇。測量步驟：1.打開B&K3599聲強探頭套件（參見附錄），組裝好聲強探頭，并通過專用電纜與PULSE3560前端輸入通道3、4相連。2.打開BK聲學測量軟件平臺，建立一個聲強測量模板，在配置管理器中加入聲強傳聲器對4197，并進行相應的測量設置，點擊SET－UP，在聲強測量組插
6、入CPB（FFT）分析器，并向分析器添加信號組；單擊分析儀，在其Setup界面，設置分析儀屬性，選擇1/3倍頻程分析器，頻率范圍一般定為100Hz～10KHz，平均方式可選為線性方式，平均時間選為無限大（掃描時由手動控制），頻譜菜單中選中聲強譜。3.激活測量模板按鈕（或按F2鍵）之后，打開LevelMeter級值計，來檢測輸入信號當前的大小，選擇合適的量程可提高測量信噪比。4.在函數(shù)管理器中插入所測信號的聲強譜函數(shù)，雙擊該函數(shù)，可觀察到相應的聲強譜圖（未測量時無數(shù)據(jù)）。5.探頭校準，可用專門的聲強校準器進行，如果沒有聲強校準器，也可用聲壓校
7、準器分別校準兩個傳聲器，這時需要拆開聲強探頭，以便將校準器套在傳聲器上。校準時打開校準器開關，點擊校準大師按鈕即可進行。6.模板設置及校準完成后，即可按圖5所示進行測量，為了方便起見，選擇1.2m×1.2m×1.2m的正方箱體，將被測電鉆放置在實驗室光滑地板上，并處于箱體底面中心位置，然后用聲強探頭對5個測量表面分別進行掃描測量，每個表面連續(xù)掃描測量2次，測量時用探頭手柄上的開關控制開始與停止時間，同時記錄每個測量面2次測得的聲強數(shù)據(jù)及聲強譜圖（可在譜圖上右擊，使用Ctrl+C拷貝及Ctrl+V粘貼），由于聲強具有方向性，因此掃描過程中要保
8、持探頭的方向一致。1.聲功率級的計算（1）測量面每個面元的局部聲功率的計算根據(jù)下列公式計算每個測量面元每個頻帶的局部聲功率：(6.4)(6.5)式中—第i個面元的局部功率；—第i
