声强测量方法探究

声强测量原理及方法探究

一、声强的基本概念。

声强定义为“垂直于声波传播方向上单位时间内通过单位面积的声能”。

其时刻在r 方向上面传播的声能为Er ，按声强定义则瞬时声强为

声能Er=p(t)dAdr ，故 即为速度与声压的乘积，因为速度为矢量所以声强也为矢量。

T 理论上面应为一足够长的时间，可对于周期信号为周期即可，对于随机噪声信号，须选择一尽量大的合适值。 二、 声强的测量方法。

由于直接对声强的直接测量相当于是对能量的捕捉，很难实现。根据以上定义可以知道只要测量出对应的声压以及质点速度即可算出声强值。声压可以用传声器直接测量，而质点运动速度的测量却很难，只能用近似的方法求得。 由声学原理可知，在r 方向上面的质点速度为 A ：间接法(P-P 法)（将计算公式变形，通过声压测量、计算得出声强）： 1、双传声器法。

下图所示为面对面式双声传感器设传声器A 和 B 的 声学中心的连线方向为，相距为，所测得A 、 B 通道的声压信号分别是p a (t), p b (t)

同时两传感器之间的中点声压P （t ）近似为：

ri r

E I dtdA

=

ri ()/()()

r I p t dr dt p t u t =

=1r p u dt

r

ρ?=-?

?

双传声器法由于后续的处理方式的不同，又可分为模拟式声强测量系统和数字式滤波声强测量系统。

模拟式

数字式

B&K公司3360型声强分析仪

2、互谱声强法

互谱密度测量法就是利用声压信号与声强的互谱关系，然后通过FFT 把声探头测得的信号由时域转换频域，取其互谱的虚部就是声强。B&K/2032/2034/2035 是B&K 公司可用于声强测量的FFT 分析仪，它是互谱声强测量分析系统。

B、直接法(P-U)法：

3直接去分开求解速度、声压进行计算。

多普勒频移效应

挪威电子公司应用H.J.Krystad 与O.H Bjor提出的根据超声波速的对流多普勒频移效应对质点速度进行测

量的方法来研制声强探头并成功生产。

设声源发出声波的频率为f,

以速度v朝向或远离接收器运动时,接收器接收到的频率fs,将不是f,而是在声源发射

频率的基础上有一个变化,设为δ,可表示如下:

fs=f±δ=f(1± v/u)(1)

这里u是声速。当声源朝向接收器运动时,接收器接收到声波的频率将增大;反之,则降低。如果在两固定接收器之间运动的声源的速度为v,从(1)式可得出两接收器的频率分别是:

f1=f(1+v/u)=f+δf2=f(1-v/u)=f-δ(2)

f1和f2是变化之后的频率。这就是多普勒效应。如果频率变化较小,则f1和f2的叠加

将产生所谓的拍现象,拍频由下式给出:

fb=|f1-f2|

(3)利用方程(2)和(3)得出拍频的表达式:

fb=|2δ|

(4)

声速可表示如下:

u=fv/δ=2fv/fb=2fvTb(5)

其中,Yb为拍的周期,由上式可知在示波器中测出fb或Tb,并测出声源的速度为v就可

测出声速u

还有什么三维探头测量法\压差法(声辐射压转换为声强)