吸聲系數(shù)的先進現(xiàn)場測試技術(shù)發(fā)展概述

李東旭，張霞，聶嘉興，黃安畏，吳永鵬，孫彩云，董玲抒，郭峰

（1.海裝廣州局駐重慶地區(qū)第三軍事代表室，重慶 400000；2.山西柴油機工業(yè)有限責(zé)任公司，山西 大同037000；3.西南技術(shù)工程研究所，重慶 400039）

噪聲在生活中隨處可見，并且強烈的噪聲環(huán)境會給人帶來心煩、易怒等負面情緒，從而可能對人們的身體和心理都產(chǎn)生不良的影響[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人們健康意識的增強，聲學(xué)材料在汽車、船舶、軌道交通以及建筑等各個領(lǐng)域都受到了廣泛應(yīng)用。吸聲系數(shù)是評價材料聲學(xué)性能優(yōu)劣的重要的參數(shù)之一，其表示聲波經(jīng)過聲學(xué)材料時，被材料所吸收的部分聲功率與入射總聲功率的比值。聲學(xué)材料吸聲系數(shù)的準(zhǔn)確測試對于材料聲學(xué)性能優(yōu)化、聲學(xué)仿真計算等有著重要作用，常用的實驗室測試吸聲系數(shù)的方法有駐波管法[2]與混響室法[3]，如圖1 和圖2 所示。

圖1 駐波管法測試儀器[2]Fig.1 Standing wave tube test instrument[2]

圖2 混響室[3]Fig.2 Reverberation chamber[3]

1 測試方法簡介

利用駐波管法進行聲學(xué)材料的吸聲系數(shù)測試就需要用到駐波管，聲源與測試樣件材料分別放置在駐波管兩端，中間有一只可移動傳聲器。由于管內(nèi)是密閉結(jié)構(gòu)，聲源發(fā)聲后，管內(nèi)將逐漸形成駐波，通過找到聲波的極大（小）值，以此來求得相應(yīng)的吸聲系數(shù)。另外，該方法存在一些缺陷[4-5]：測試樣件必須切割為固定的形狀，只能測試小件樣品，不可以測試沙子等松散材料；測試結(jié)果為垂直入射吸聲系數(shù)；聲波的極大（小）值由人為判斷，可能導(dǎo)致誤差；每次只可以測試單頻吸聲系數(shù)；測試時間較長，每次測試都需要對應(yīng)的移動傳聲器位置。

混響室法得到的吸聲系數(shù)不同于駐波管法，為無規(guī)則入射吸聲系數(shù)。首先需要準(zhǔn)確測試聲學(xué)材料樣件放入混響室前后的混響時間，然后由賽賓公式可計算出吸聲系數(shù)[6]。因此混響室法中混響時間的測試十分重要，一般有脈沖響應(yīng)積分法與中斷聲源法兩種混響時間測試方法。該方法同樣也存在一些不足之處[7-11]：測試環(huán)境要求高，所需混響室建造成本高昂；不同的混響室測試同一樣件的結(jié)果差別可能很大；樣件材料的大小對測試結(jié)果有較大的影響；測試準(zhǔn)備過程繁瑣，耗時較長；中高頻時，測試所得吸聲系數(shù)可能會大于1。

上述兩種吸聲系數(shù)的傳統(tǒng)測試方法，已經(jīng)有了較為完整的測試體系與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，也成為了業(yè)界公認的吸聲系數(shù)評定方法。但是其僅僅適用于實驗條件下的吸聲系數(shù)測試，測試條件以及環(huán)境要求都相對較高。同時，駐波管法測試的是法向吸聲系數(shù)，混響室法基于混響場得到的是各個入射方向的平均吸聲系數(shù)，兩種方法均與實際安裝情況存在一定的區(qū)別，難以完成現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境下吸聲系數(shù)的準(zhǔn)確測試。很多情況下，需要測試得到的是實際工作環(huán)境中的吸聲系數(shù)，因此迫切需要現(xiàn)場吸聲系數(shù)測試技術(shù)的發(fā)展[12-17]。

現(xiàn)場試驗中對吸聲系數(shù)進行測試，就需要得到聲波的入射聲功率與反射聲功率。其主要存在兩個方面的問題：一是復(fù)雜環(huán)境中有效信息的獲取會受到部分外部噪聲的影響；二是聲源發(fā)出的信號經(jīng)過周圍環(huán)境反射，干擾信號獲取的準(zhǔn)確度。為實現(xiàn)吸聲系數(shù)有效、準(zhǔn)確的現(xiàn)場測試，較多的學(xué)者對新測試技術(shù)進行不斷研究。目前，吸聲系數(shù)的現(xiàn)場測試方法[18-20]主要包括：傳遞函數(shù)法、PU 矢量法、參量陣揚聲器法、脈沖響應(yīng)法、倒頻譜法、最長序列數(shù)法以及減法技術(shù)等。

2 現(xiàn)場測試技術(shù)

2.1 傳遞函數(shù)法

1980 年，Chung 等[21]基于雙傳聲器理論，提出了測試材料吸聲系數(shù)的傳遞函數(shù)法。此后，Guillaum[22]等又對該方法的應(yīng)用提出了改進方案。同時，在此基礎(chǔ)上，較多的學(xué)者針對該方法展開了相關(guān)的研究。Allard 等[23]將聲強探頭用于材料吸聲系數(shù)的測試，首先通過傳聲器測試得到材料表面聲壓，從而計算聲強探頭處聲壓之間的互功率譜以及自功率譜，得到聲阻抗率，由此求得材料的反射系數(shù)與吸聲系數(shù)。Cops等[24]對使用雙傳聲器測試吸聲系數(shù)的誤差原因進行了分析，低頻時，主要是傳聲器間相位可能不匹配而導(dǎo)致誤差；高頻時，則是因為在獲取質(zhì)點振動速度時未考慮二階無窮小量。Minten 等[25]探究了入射角度與頻率對測試誤差的影響，頻率越小，入射角度越大，則由有限差分導(dǎo)致的誤差就會越大。Li 等[26]提出了利用傳聲器間傳遞函數(shù)來避免有限差分所導(dǎo)致的誤差。Takahashi 等[27]以周圍環(huán)境隨機產(chǎn)生噪聲作為聲源，進行了辦公室、咖啡廳等地方的現(xiàn)場吸聲系數(shù)測試。王毅剛等[28]在雙傳聲器的基礎(chǔ)上，提出了可以解決之前半波長整數(shù)倍問題的三傳聲器法。陳克安等[29]分析了在測試斜入射吸聲系數(shù)時，雙傳聲器法受到的各因素的影響，如材料表面積、傳聲器間距以及傳聲器與材料表面距離。

傳遞函數(shù)法的測試設(shè)備與駐波管法相同，但有著不同的基本原理。此方法是在頻域中進行數(shù)據(jù)分析，所以需要利用頻譜計算技術(shù)進行信號處理，分析傳聲器所測信號之間的傳遞函數(shù)關(guān)系，從而計算求得吸聲系數(shù)，測試系統(tǒng)原理如圖3 所示。

兩個傳聲器位置處測得的聲壓可由入射聲壓Pi( x ) = Pi· ejkx和反射聲壓 Pr( x ) = Pr· e-jkx表示：

得到入射波與反射波的傳遞函數(shù)分別為：

阻抗管內(nèi)的傳遞函數(shù)為：

因此，由反射系數(shù)與吸聲系數(shù)之間的關(guān)系可得到吸聲系數(shù)α 為：

相比于傳統(tǒng)駐波管法，用傳遞函數(shù)法進行吸聲系數(shù)測試，具有速度快、精度高等優(yōu)點。同時能夠一次測試出某頻率范圍內(nèi)的吸聲系數(shù)，通過吸聲系數(shù)隨頻率變化曲線，可以較為明顯地看出兩者之間的關(guān)系。該方法也存在局限性，必須要滿足聲波是以平面波或類似平面波的形式傳遞，所以吸聲系數(shù)測試必須在腔體內(nèi)進行。

圖4 PU 探頭測試原理Fig.4 Testing principle of PU probe

2.2 PU 矢量探頭法

PU 探頭最早為荷蘭朗德科技在20 世紀(jì)90 年代開發(fā)的一款材料吸聲系數(shù)測試儀器，此探頭可根據(jù)兩根金屬絲間的溫差來進行質(zhì)點聲壓與振動速度的獲取，通過PU 矢量探頭法能夠在較短的時間內(nèi)進行多個方向的吸聲系數(shù)測試[30-31]。該方法測試的基本原理接近于雙傳聲器理論，但雙傳聲器法中還需要利用測試的信號進行計算才能獲得需要的聲壓與振動速度，而PU 矢量探頭法可以直接獲取所需質(zhì)點聲壓與振動速度，相當(dāng)于簡化了雙傳聲器法。Torud 等[32]結(jié)合集合平均技術(shù)與PU 探頭提出了隨機入射條件下表面法向阻抗和吸聲系數(shù)的測試方法，并且對該測試方法進行了理論與試驗驗證，證明了該方法的有效性。

PU 探頭測試材料的吸聲系數(shù)時同樣也是先獲得反射系數(shù)，再計算求出材料的吸聲系數(shù)。采用該方法測試時，其聲路比較簡單，只需將PU 探頭接近所測材料表面，并與聲源在同一直線上，此時更加容易反應(yīng)出材料自身吸聲特性。PU 矢量探頭法的測試原理如圖4 所示。

如圖4 所示，將PU 探頭放置在揚聲器與吸聲材料中間并且三者處于同一直線上，d 為探頭與測試材料表面之間距離，R1為揚聲器與探頭之間距離，R2為鏡像虛聲源與探頭之間距離。PU 矢量探頭法測試吸聲系數(shù)與雙傳聲器基本原理相似，但減少了一個探頭，其測試裝置相對簡便，但是該方法所需PU 探頭的造價十分昂貴，并且需要在特定的聲學(xué)管中校準(zhǔn)后才能使用，因此PU 矢量探頭法在工程中得到普遍應(yīng)用還需要得到進一步的發(fā)展。

2.3 參量陣揚聲器法

Estervelt 等[33]在20 世紀(jì)60 年代提出了聲參量陣的理論，之后南安普敦大學(xué)Humphrey 等[34]將參量陣揚聲器用于材料在水下的吸聲系數(shù)測試，中科院聲學(xué)所又在此基礎(chǔ)上對該方法進行改進，并應(yīng)用到空氣中吸聲系數(shù)的測試。參量陣揚聲器法最顯著的優(yōu)勢在于對吸聲系數(shù)所需的測試環(huán)境要求較低，因為參量陣揚聲器可以作為高指向性聲源，在測試環(huán)境空間不大的情況下，聲源發(fā)出的聲波可以當(dāng)作平面波進行處理。因此參量陣揚聲器法改進的是測試中聲源的發(fā)射形式，改變了測試時的部分環(huán)境限制問題[35]。參量陣揚聲器聲波的發(fā)射原理以及參量陣如圖5 和圖6 所示。

圖5 參量陣揚聲器原理Fig.5 Principle of parametric array loudspeaker

圖6 參量陣[36]Fig.6 Parametric array[36]

由換能器向周圍發(fā)射超聲波信號，與周圍的空氣介質(zhì)相互作用自解調(diào)出可聽聲，從而在傳播軸中心處會產(chǎn)生一個端射式虛擬聲源陣列，也就是參量聲學(xué)陣。參量陣揚聲器首先對聲波信號處理、失真預(yù)處理后振幅調(diào)制，然后通過功率放大器將信號放大后利用超聲波發(fā)射器向外部發(fā)射，并且在空氣中發(fā)射信號重新形成所需的音頻信號[37]。對于詳細的測試原理，該方法可參考傳遞函數(shù)法的基本原理進行吸聲系數(shù)測試。經(jīng)過一系列的研究，參量陣揚聲器法對測試環(huán)境條件的要求相對較低，穩(wěn)定性好，并且有較強的抗干擾能力，不但可以測試小尺寸樣件的吸聲系數(shù)，而且在小空間復(fù)雜聲學(xué)環(huán)境內(nèi)也可以實現(xiàn)較為準(zhǔn)確的測試，同時，不同的測試環(huán)境中吸聲系數(shù)的結(jié)果也不會相差很大。該方法也存在一定的缺陷，主要是參量陣揚聲器自身的設(shè)計還存在部分問題，其測試頻率不能夠低于500 Hz[20]。

2.4 脈沖響應(yīng)法

由于在空氣中高速傳播的聲波可以在發(fā)射之后的極短時間內(nèi)入射到材料表面，并在其周圍區(qū)域進行若干次反射，所以在聲反射實驗時，樣品材料表面反射信號往往會受到干擾，從而難以獲得真實準(zhǔn)確的反射信號。因此，通常會選擇時間延續(xù)較短、且容易進行記錄的脈沖信號進行現(xiàn)場聲學(xué)測試。不僅如此，脈沖信號中可包含較多的頻率成分，比較容易得到待測物理量的寬頻帶結(jié)果，所以脈沖響應(yīng)法在吸聲系數(shù)測試技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用。脈沖響應(yīng)法基于聲波的鏡面反射理論，需要入射聲波和反射聲波關(guān)于材料表面的法線完全對稱才能夠成立。謝榮基等[18]與LabView平臺合作，共同開發(fā)了基于脈沖響應(yīng)法的現(xiàn)場吸聲系數(shù)測試系統(tǒng)。之后，蔣偉康等[38]又提出采用多傳聲器脈沖響應(yīng)法進行材料吸聲系數(shù)的現(xiàn)場測試。

使用脈沖響應(yīng)法進行吸聲系數(shù)測試的優(yōu)勢在于現(xiàn)場測試時產(chǎn)生的聲波會被周圍環(huán)境反射而導(dǎo)致所需信號受到干擾，而如果聲源發(fā)出信號的時間足夠短，以至于聲波還未形成反射，則此時測試得到的就是真實有效的信號數(shù)據(jù)，為單純的入射聲波以及反射聲波，因此能夠比較容易直接求得材料的吸聲系數(shù)[5]。脈沖響應(yīng)法的測試吸聲系數(shù)主要可分為兩部分，分別是在未放置樣品材料時與放置樣品材料后，測試得到反射方向上單個傳聲器的聲強或多個傳聲器的平均聲強，根據(jù)此結(jié)果便可計算出樣品材料在各個頻率下的吸聲系數(shù)。脈沖響應(yīng)法的測試原理如圖7 所示。

圖7 脈沖響應(yīng)法的測試原理Fig.7 Test principle of impulse response method

脈沖響應(yīng)法進行現(xiàn)場吸聲系數(shù)測試的基本原理相對簡單，也易于操作，能夠測試非平整材料的吸聲系數(shù)。該方法也有一些弊端：需要嚴(yán)格保證脈沖聲波的發(fā)聲時間；需要滿足脈沖波長遠小于傳聲器、樣品材料、聲源以及障礙板幾者之間的距離，但實際上此條件難以實現(xiàn)；吸聲系數(shù)低頻段精度較差，更加適合中高頻段吸聲系數(shù)測試；實際測試中難以達到聲波完全鏡面反射的假設(shè)。

謝榮基等[14]以脈沖響應(yīng)與反射原理為基礎(chǔ)，結(jié)合波形消除與時選窗技術(shù)，設(shè)計了一套吸聲系數(shù)的測量裝置，如圖8 所示。將該裝置的吸聲系數(shù)測試結(jié)果與駐波管測試結(jié)果對比，驗證了該裝置測試功能的有效性。該裝置的組成部分主要包括功率放大器、計算機、信號采集系統(tǒng)、揚聲器以及傳聲器等。測試時傳聲器安裝在被測樣件與聲源中間，則由揚聲器產(chǎn)生的脈沖聲信號首先通過傳聲器處，再傳遞至樣件表面，被測樣件吸收部分聲波信號，并反射至傳聲器，于是傳聲器對直達聲、反射聲的脈沖信號都進行了采集。最后利用信號采集處理控制器獲取的信號在計算機上進行處理，得到吸聲系數(shù)。

圖8 測試裝置[14]Fig.8 Test setup[14]

2.5 倒頻譜法

華中科技大學(xué)的朱從云等[15]于2004 年提出了一種基于倒頻譜分析的現(xiàn)場吸聲系數(shù)測試方法，低頻范圍內(nèi)，其吸聲系數(shù)測試結(jié)果與駐波管法基本相同。2012 年，黃帥[39]將倒頻譜法用于海洋環(huán)境模擬水池吸聲系數(shù)的測試，發(fā)現(xiàn)該方法需要較好的信噪比才能保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。倒頻譜法其實就是在原有的吸聲系數(shù)測試方法基礎(chǔ)上運用倒頻譜分析這個新的計算方法，計算出與反射系數(shù)相關(guān)的脈沖項，利用材料吸聲系數(shù)和所求得脈沖項之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，從而得到吸聲系數(shù)。倒頻譜分析時會涉及到傅里葉變換的應(yīng)用，對于聲波信號，先計算其自然對數(shù)，然后進行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換以及傅立葉變換，通過這樣的處理后相關(guān)公式中包含與反射系數(shù)相關(guān)的脈沖項。倒頻譜方法的測試系統(tǒng)如圖9 所示。

圖9 倒頻譜法裝備示意Fig.9 Equipment diagram of cepstrum method

傳聲器處接收的聲壓信號P(t)為入射聲波P(i)和反射聲波R·P(t-τ)的疊加，可表示為：

若是在測試時將所測材料移走，則傳聲器處所測得的聲壓信號有：P(i)=P(t)。對式（13）進行倒頻譜分析對比就能夠得到所測材料的反射系數(shù)，從而求得材料的吸聲系數(shù)。該方法最大的優(yōu)勢就是其測試設(shè)備十分簡單，僅需要一個可接收外界聲波信號的儀器，然后將這接收信號進行倒頻譜分析便可求取材料的吸聲系數(shù)。相對而言，該方法僅通過一個信號接收，獲取的信息也會相應(yīng)地有一定的局限，所以會對最終吸聲系數(shù)的計算結(jié)果精度產(chǎn)生一定的影響。

2.6 最長序列數(shù)法

經(jīng)大量實驗驗證，最長序列數(shù)（Maximum Length Sequence, MLS）測試方法能夠在具有功率放大器與揚聲器的情況下對全頻段進行準(zhǔn)確測試，同時還有很高的信噪比[40]。對于目前的揚聲器技術(shù)而言，因其在100 Hz 以下時，發(fā)聲效率低，且背景噪聲較大，難以實現(xiàn)低頻段的準(zhǔn)確測試[41]，而MLS 測試方法可以較好地解決此問題。MLS 方法為復(fù)雜環(huán)境下吸聲系數(shù)的測試提供了更多的可能性：第一，可將寬帶白噪聲轉(zhuǎn)化為紅激發(fā)噪聲，可以更好地處理低頻S/N 比率較大的問題；第二，MLS 方法可被分為多個頻率范圍進行處理，然后通過AVRG 寄存器求取平均值。通過這種方法可以幫助人們在背景噪聲較大條件下進行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確測試[42]。

MLS 方法是由脈沖激勵激發(fā)被測樣件，具有時域拖尾現(xiàn)象以及通過重復(fù)激勵去除背景噪聲的影響等特點。因此MLS 的激勵信號不同于一般的激勵信號，其包含了多個振幅相同的脈沖信號。MLS 激勵信號的頻譜特性與白噪聲的十分接近，但不符合高斯分布，并且不具備統(tǒng)計特性。同時，激勵信號的自相關(guān)是零時刻的一個脈沖信號，這與白噪聲十分相近。比如進行隔聲測試時，脈沖激勵會被傳送到聲源室的揚聲器中，在實際中，往往所在房間對脈沖形狀的影響比揚聲器更大，故利用揚聲器改善激勵脈沖性狀的效果并不明顯。

MLS 對于測試吸聲系數(shù)與混響時間都有著很大的應(yīng)用價值，國內(nèi)對于此方法的應(yīng)用相對較少。挪威Norsonic 公司開發(fā)的RTA480 對MLS 方法進行了一定的推廣，但此儀器還未在國內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，故后續(xù)對于該方法的研究與應(yīng)用在國內(nèi)具有較好的前景。

2.7 減法技術(shù)

Garai 等[43]在1993 年把最長序列碼作為激勵，并測試其響應(yīng)函數(shù)，再利用相應(yīng)的計算公式推導(dǎo)出樣件材料的吸聲系數(shù)。利用此方法進行測試主要可分為三步：樣件材料放置前，先測試入射、反射以及干擾聲波；樣件材料放置后，同樣地測試出入射、反射以及干擾聲波；在時域內(nèi)對反射、入射聲波進行傅里葉變換，得到其相應(yīng)的頻域數(shù)值，即可通過計算公式求出樣件材料的吸聲系數(shù)。此處，可以利用反射聲波與干擾聲波之間在傳聲器處接受的時間差，從而過濾掉干擾聲波，再將處理后的兩次聲波相減，便可得到入射聲波與反射聲波的時域數(shù)值。

Kimura 等[44]提出利用時延脈沖擴展技術(shù)發(fā)出激勵信號，改進了單一脈沖的信噪比。Londhe 等[45]基于ISO 13472-1，以MLS 作為激勵源，通過傅里葉變換和哈特萊變換計算出被測材料的吸聲系數(shù)，同時減少了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的測試時間。由于測試時難以保證放置被測材料與未放置被測材料下的激勵信號在時間、頻率以及功率上能夠完全相同，因此可能導(dǎo)致結(jié)果發(fā)生較大的偏差，故減法技術(shù)的實現(xiàn)存在很大的困難。

2.8 其他測試技術(shù)

林春丹等[46]利用計算機軟件Audition 生成噪聲源，并采用Matlab 軟件替代聲譜儀，自制了一款可測試吸聲系數(shù)的簡易裝置，裝置設(shè)計如圖10 所示。該裝置設(shè)計的兩段傳聲管道的夾角可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，管道夾角處為被測樣件安裝位置。通常，聲源由左端進入管道內(nèi)部，沿管道指向性傳播，經(jīng)過被測樣件后則從管道右端傳出至錄音裝置，于是對經(jīng)過被測樣件材料后的噪聲進行頻譜分析便可得到聲譜圖。另外，當(dāng)兩段管道為180°時，還可測試材料的隔聲性能。通過該裝置還研究了水泥板、金屬板、泡沫板等多種常見材料的透射和反射特性，其結(jié)果表明，該測試裝置可以測量材料的降噪特性，并且具有低成本、高靈活性的特點。

圖10 裝置設(shè)計Fig.10 Device design: a) transmission characteristic test; b) reflection characteristic test

易燕等[47]提出了一種板件材料在水下任意入射角度測試吸聲系數(shù)的方法。首先，采用傅立葉變換將材料表面的復(fù)聲壓分解為各個方向的平面波分量。然后基于平面波理論，分離出材料表面的透射分量、入射分量以及反射分量，于是可得出各個方向下的材料聲學(xué)特性。該方法的測試裝置組成與布置如圖11 所示，具有以下幾個特點：被測板件豎直吊掛，板件中心與發(fā)射換能器處于同一高度，場地為大于2 kHz 的消聲水池；測量水聽器等間距排列，并形成垂直線陣列，利用定位掃描裝置采集板件表面z1、z2和z3面上的復(fù)聲壓分布；為了采集的同步性，在發(fā)射換能器正下方布置一個參考水聽器，同時確定出不同時刻下測量水聽器陣列的相位。

B&K 公司[48]基于駐波管法開發(fā)了一款手持式駐波管，該裝置可測試裝備局部的吸聲系數(shù)，但其無法表征整個裝備內(nèi)部的吸聲性能。張晉源等[49]為測試裝備內(nèi)部平均吸聲系數(shù)，將車輛內(nèi)部看作混響場，并布置聲源與傳聲器測試內(nèi)部混響時間，從而基于賽賓原理得到了平均吸聲系數(shù)。其中，吸聲系數(shù)的計算關(guān)鍵在于混響時間的測量。為得到準(zhǔn)確的混響時間，采用多組傳聲器配置（每組配置中傳聲器相對位置不同）重復(fù)測試。配置布局如圖12 所示，車輛內(nèi)部試驗布置如圖13 所示。

首先，對各個配置下多次重復(fù)測量的各個傳聲器信號進行濾波，并得到頻域下的平均衰減曲線，據(jù)此可計算得到各個頻率下的混響時間，如圖14 所示。然后，將所有配置下的混響時間譜進行平均，得平均混響時間譜。最后基于賽賓原理，計算得到各頻率下的吸聲系數(shù)。

圖11 測試裝置組成與布置[47]Fig.11 Composition and arrangement of test device[47]

圖12 配置布局Fig.12 Configuration layout: a) configuration 1; b) configuration 2

圖13 試驗布置Fig.13 Test arrangement: a) sound source; b) microphone

圖14 平均混響時間譜Fig.14 Average reverberation time spectrum

3 結(jié)語

綜上所述，學(xué)者們對于吸聲系數(shù)測試技術(shù)或方法的研究相對較多。目前，主要的測試技術(shù)或方法包括傳遞函數(shù)法、PU 矢量法、參量陣揚聲器法、脈沖響應(yīng)法、倒頻譜法、最長序列數(shù)法以及減法技術(shù)，這些技術(shù)在工程應(yīng)用中也在不斷進步、完善。同樣，不同的技術(shù)或方法也各有優(yōu)勢。

傳遞函數(shù)法具有速度快、精度高的優(yōu)點，但是該方法必須要滿足聲波是以平面波或類似平面波的形式傳遞。PU 探頭法對樣件材料要求較低，測試相對簡單，可以測試各個入射方向的吸聲系數(shù)，但受其價格、維護等方面限制，不具備通用性，且在復(fù)雜環(huán)境下的準(zhǔn)確測試也存在一定難度。參量陣揚聲器屬于新一代高科技揚聲器，涉及超聲換能、信號處理等多個技術(shù)領(lǐng)域，其對測試環(huán)境要求較低，穩(wěn)定性好，但對于低頻信號的測試性能還有待提升。脈沖響應(yīng)法是測試材料斜入射吸聲系數(shù)的常用方法，操作簡單，且易于實現(xiàn)。由于其基于聲線假設(shè)，更加適用于中高頻性能測試。倒頻譜分析法對信噪比有較高要求，噪聲過大會影響數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，其測試精度有待提高。最長序列數(shù)法具有全頻段、高信噪比的特點，但在國內(nèi)還未得到廣泛應(yīng)用。減法技術(shù)將最長序列碼作為激勵并測試其響應(yīng)函數(shù)，通過理論計算得到吸聲系數(shù)，但其試驗實施難度較大。

隨著我國車輛、飛機、船舶等各類裝備性能的不斷提升，同時對裝備艙內(nèi)噪聲控制也提出了更為嚴(yán)苛的要求，對于材料吸聲系數(shù)的測試需要更加高效、準(zhǔn)確以適應(yīng)新的要求。今后，步驟簡單、結(jié)果準(zhǔn)確的測試技術(shù)也必將是研究的重點。文中對吸聲系數(shù)的現(xiàn)場測試技術(shù)的研究進行了總結(jié)，為后續(xù)吸聲系數(shù)現(xiàn)場測試技術(shù)在工程中的應(yīng)用提供參考。