驻波管法测量吸声材料
驻波管法测吸声系数实验报告
驻波管法测吸声系数实验报告1.引言1.1 概述驻波管法测吸声系数实验是一种常用的方法，用于评估材料对声波的吸声性能。
随着现代科技的不断发展，噪音污染问题日益突出，吸声材料的研究和应用变得尤为重要。
驻波管法测吸声系数实验通过测量材料对声波的吸收能力，来评估材料的吸声性能，并为吸声材料的筛选、设计和应用提供有力的依据。
本实验报告旨在详细介绍驻波管法测吸声系数的原理和方法，并给出实验的具体步骤和过程。
在实验中，我们使用了驻波管法来测量吸声材料的吸声系数，首先通过建立一个封闭的管道系统，利用声源发出特定频率的声波，然后引入待测材料，通过测量管道的输入输出声压，计算出材料的吸声系数。
在实验过程中，我们还控制了声波的频率和角度，以获得更具代表性和准确性的测量结果。
通过本实验，我们可以了解材料对声波的吸收特性，并评估它们在不同频率下的吸声能力。
这对于吸声材料的研究和开发有着重要的意义。
同时，通过分析实验结果，我们可以进一步探讨实验的局限性，并提出改进的方向。
这将有助于提高驻波管法测吸声系数实验的精确性和可靠性，进一步推动吸声材料领域的发展和应用。
1.2 文章结构本篇实验报告将按照以下结构进行阐述：第一部分是引言部分，主要包含概述、文章结构和目的。
在概述中，将简要介绍驻波管法测吸声系数实验的背景和相关理论知识。
接着，文章结构部分将列举出本文内容的大纲和组织结构，以便读者了解全文的框架和内容安排。
最后，明确报告的目的，指出撰写报告的目标和意义。
第二部分是正文部分，主要分为两个小节。
第一个小节是驻波管法测吸声系数的原理和方法，将详细介绍该实验方法的基本原理和具体步骤。
这包括吸声系数的定义、计算公式、实验装置和测量原理等内容。
第二个小节是实验过程和步骤，将按照实验流程一步一步地描述实验的具体操作过程，包括准备工作、实验参数设置、数据采集和处理等内容。
第三部分是结论部分，包括实验结果分析和实验的局限性和改进方向。
通过对实验数据的分析和讨论，总结出相关结论，并对实验过程中存在的局限性和改进方向进行说明和建议。
驻波管法测定材料的吸声系数实验
特性。吸声系数定义为材料吸收的声能与入射到材料上的总声
能之比：
α = Ea = Ei − Er = 1− r
Ei
Ei
式中Ei为入射声能，Ea为被材料或结构吸收的声能， Er为被
材料或结构反射的声能，r为反射系数。
实验一 驻波管法测定材料的吸声系数实验
式中Ei为入射声能，Ea为被材料或结构吸收的声能，Er为被材料 或结构反射的声能，r为反射系数。来自环境物理工程实验考核办法
应考核的综合素质点：
1) 对实验原理的理解掌握程度； 2) 实验仪器的使用及操作技能； 3) 实验报告撰写的规范性； 4) 对实验结果及分析讨论的针对性、科学性； 5) 实验中的应变、创新能力。
环境物理工程实验考核办法
成绩评定要素：
1) 实验准备15%； 2) 实验操作40%； 3) 实验报告45%。
基本性 实验
环境物理工程实验考核办法
序 实验名称 号
实验内容
实验 应运用的主要知识点 主要培养的技能点
性质
1) 室外不同功能区环境 1) 环境振动及其评
实 验 三
振动测量
环境振动 测量
2) 不同室内场所环境振 动测量
价量 2) 环境振动的影响 及危害
3) 环境振动的测定
1) 熟练掌握环境振 动的测量及评价方 法 2) 熟悉环境振动的 危害及控制方法
实验一 驻波管法测定材料的吸声系数实验
(2) 驻波管方法
驻波管为一根内壁光滑而坚硬的管子，管子的末端安 装吸声材料试件，试件可按使用要求紧贴末端刚性活 塞表面，也可留在空腔内。驻波管的另一端为由音频 (低频) 信号发生器通过扬声器向管内发出不同频率的 单频信号，相应频率的声波是平面声波。设入射声波 的声压为Pi，投射于材料时，必有相位相反的声波反 射指向声源，其反射声压为Pr，声波在管内多次来回 反射，即形成了驻波，管内出现了声压极大值Pmax和 极小值Pmin，通过探管可探测到声压极大值Pmax和极小 值Pmin，及离开材料表面的距离。
阻抗管法与驻波管法吸声系数测量的对比
阻抗管法与驻波管法吸声系数测量的对比材料吸声系数的测量方法有阻抗管法和驻波管法，驻波管法是比较经典的方法，整个系统所需要的设备基本相同（阻抗管/驻波管、功放、多通道采集器和PC机）。
由于两种测量设备的测量原理不同，这两种设备在实际运用中有很大不同。
原理不同。
阻抗管法原理：测试样品装在一只平直、刚性、气密的阻抗管的一端。
管中的平面声波由无规噪声声源产生。
在靠近样品的两个位置上测量声压，求得两个传声器信号的声传递函数，并通过此函数计算试件的法向入射复反射因素、法向入射吸声系数和声阻抗率。
前面这些量都是作为频率的函数确定的。
频率分辨率取决于采样频率和数字频率分析系统的测量记录长度。
有用的频率范围与阻抗管的横向尺寸或直径及两个传声器之间的间距有关。
不同尺寸或直径和间距组合，可得到不同的测量频率范围。
测量方法采用双传送器法（采用固定位置上的两个传声器做测量）。
驻波管法原理：管中声波传播的频率与管子横截面几何尺寸满足特定关系时，则只有沿管轴传播的平面波，平面波在材料表面反射回来，其结果是在管中建立了驻波声场，从材料表面算起管中出现了声压极大和极小的交替分布，利用可移动的探管传声器接收，在测试仪器上测出声压极大与极小的声级差（或极大值与极小值的比值）便可确定垂直入射吸声系数。
虽然音频信号源输给扬声器的是单频电信号，但扬声器发出的并不一定是纯音，所以在接收端必须进行滤波才能除去不必要的高次谐波分量。
由于要满足在管中传播的声波为平面波和必要的声压极大值、极小值数目，常设计有低、中、高频三种尺寸和长度的驻波管，分别适用于不同的频率范围。
测试软件不同。
阻抗管法的吸声测量软件为多通道分析软件的一个模块，使用时需要插入1/3OCT和FFT来测量各频点的硬面吸声系数，以及特定频点下的失真值，以便确保测量前管子的密封性良好。
50 Hz~1 kHz为大管间距140mm；200 Hz~1.6 kHz为大管间距70mm，500 Hz~6.3 kHz为小管间距20mm；当数据重叠时，500 Hz以下以大管为准，500~1.6 k取平均值，2k~6.3k以小管为准。
驻波管测试仪测量金属橡胶吸声性能误差分析
声波波长 。设声压反射系数 E = (N - 1) / (N + 1) ,
则材料表面的声阻抗计算式为
Za
=
1 1
+ -
Eexp (φj ) Eexp (φj )
ρ ·0
c0
S
(3)
式中
S
为
驻
波
管
横
截
面
积
,
ρ 0
c0
为空气特性阻抗。
设相位常数 β =ω/ c,则由式 ( 2)和式 ( 3)可得声阻
抗计算式为
摘 要 :驻波管测试仪是用于测量材料吸声性能的专用仪器 ,利用该仪器对金属橡胶吸声性能进行测量 ,使测 量结果满足金属橡胶吸声性能实验研究的精度要求 ,且便于材料实验结果的误差分析 ,需对驻波管测试仪进行检 测和调试 。借助于吸声性能参数的理论计算公式 ,分析了 AWA6122A 型驻波管测试仪的主要误差来源 ,分别检测 了各主要误差源的误差大小 ,确定了提高测量精度的方法 ,为金属橡胶吸声性能的实验研究提供基础 ,也为同类仪 器的检测提供了方法 。
收稿日期 : 2006208209 基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (50675042) 作者简介 :武国启 (1979 - ) ,男 ,黑龙江肇东市人 ,博士研究生 ,主要 研究方向为金属橡胶材料吸声降噪性能理论及应用研究 。
金属橡胶材料是一种均质的弹性多孔物质 ,是 用一定的工艺方法 ,将一定质量的 、拉伸开的 、螺旋 状态的金属丝有序或无序的排放在冲压或碾压模具 中 ,然后用冷冲压方法而成型的 [ 2 ] 。金属橡胶产品 在阻尼减振 、隔振 、密封 、节流等方面都有广泛的应 用 [ 3, 4, 5 ] 。金属橡胶材料由表及里都具有大量的互 相贯通的微孔和缝隙 ,也具有透气性 ,符合多孔性吸 声材料特征 ,属于多孔吸声材料 。由于金属橡胶具 有吸声频带较宽 、工作温度范围大 、强度高 、抗腐蚀 、 吸湿性小等特点 [ 6 ] ,在吸声降噪工程中具有很好的 实用价值和发展前景 。
驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范
更新规范 中华人民共和国国家标准驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范GBJ 88-85主编单位：同济大学批准部门：中华人民共和国国家计划委员会施行日期：1986年6月1日关于发布《驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范》的通知计标〔１９８６〕０４号根据原国家建委（８１）建发设字第５４６号通知的要求，由全国声学标准化技术委员会负责归口组织，具体由同济大学会同有关单位编制《驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范》，已经全国声学标准化技术委员会会审。
现批准《驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范》ＧＢＪ８８—８５为国家标准，自一九八六年六月一日起施行。
本规范具体解释等工作由同济大学负责。
国家计划委员会1985年12月31日编制说明本规范是根据原国家基本建设委员会（８１）建发设字５４６号文的要求，由全国声学标准化技术委员会委托同济大学负责编制的。
在本规范的编制过程中，编制单位调查研究了国内有关单位的实践经验和研究成果，收集并分析了国外同类测量标准及有关技术资料，对一些重要内容作了较系统的对比试验以及相应的理论分析，提出了规范征求意见稿。
广泛征询了国内各有关单位的意见，并召开了座谈会，经反复修改提出了送审稿。
经全国声学标准化技术委员会建筑声学分委员会讨论同意，最后由全国声学标准化技术委员会审查定稿。
本规范共五章及七个附录。
内容包括：测量设备、测量方法、测量范围和测量要求。
在本规范施行过程中，希各单位注意积累资料，认真总结经验，如发现有需要修改或补充之处，请将意见和有关资料寄交同济大学声学研究所，以供今后修订时参考。
同济大学1985年12月更新规范 第一章 总则第 １．０．１条 为了统一驻波管测量，便于测量数据的相互比较，特制订本规范。
第１．０．２条 本规范适用于吸收空气声的吸声材料和吸声构件。
采用驻波管测量法向入射时的吸声系数和法向声阻抗率。
更新规范 第二章 测量基本设备第一节 测量装置第２．１．１条 驻波管测量的设备，应由驻波管、声源系统、探测器及输出指示装置等部分所组成，如图２．１．１所示。
驻波管法吸声系数测量
驻波管法吸声系数测量1.1引言任何一项试验都需要做细致的前期准备工作，这样才能保证试验有序合理的进行，同时可以保证试验的延续性、重复性、可比性。
前期的工作主要包括对试验对象、试验条件、试验仪器、系统的搭建进行详细的定义和说明。
1.2试验对象和条件1.2.1待测材料的规定1、被测材料应为多孔吸声材料；2、被测材料应制作成直径为30mm和100mm圆形，尺寸误差在2%以内，能过正好装入；3、材料表面应平整，材料与阻抗管之间的缝隙应用油脂密封；4、同种材料至少准备两个被测样件。
1.2.2试验环境和设备的规定试验过程中应保证环境的安静，同时应测量环境的温度。
试验设备应满足GB/T 18696. 1- 2004的规定。
主要实验设备：采集器、功率放大器、驻波管、传声器、线缆、声级校准器、电脑和软件。
1.2.3说明本节关于被测材料、实验设备、环境等要求未描述者，请参考GB/T 18696. 1- 2004。
1.3试验步骤1.3.1根据设备使用说明，依次连接好采集器、传感器、功率放大器、线缆、电脑等设备。
1.3.2检查设备连接无误后，接通电源，将功放输出增益调制最小后，依次打开功放、采集器、电脑和软件，并在软件里根据选择对应的采集器型号，并设置采样频率，一般设置为50kHz。
1.3.3打开传感器校准功能选项，校准传感器，通常每次测试前均需对对各通道的传感器进行校准。
1.3.4打开材料吸声系数测量模块，进行材料吸声系数测量：1) Setting（设置）⏹Mode Choose 选择Absorption(吸声系数测试)⏹TUBE 选择测试所使用的管，程序会自动给出管的参数，包括：样品到最近传声器的距离、两个传声器的间距，测试管的内径，以及测试的有效频率范围。
⏹ENVIRONMENT 填写测试环境的大气压、温度，用来计算空气密度、声速和特性阻抗。
缺省设置为101325Pa 及20℃。
2) 按显示内容，布置传声器通道：声源-1通道- 2通道-样品3) 点击<Run>进行测量，等待测量曲线开始稳定，比较平滑后点击<Stop>。
吸声材料的法向声阻抗率及其应用
吸声材料的法向声阻抗率及其应用声阻及其应用吸声材料材料声阻抗表交流阻抗法篇一：阻抗管法与驻波管法吸声系数测量的对比阻抗管法与驻波管法吸声系数测量的对比材料吸声系数的测量方法有阻抗管法和驻波管法，驻波管法是比较经典的方法，整个系统所需要的设备基本相同（阻抗管/驻波管、功放、多通道采集器和PC机）。
由于两种测量设备的测量原理不同，这两种设备在实际运用中有很大不同。
原理不同。
阻抗管法原理：测试样品装在一只平直、刚性、气密的阻抗管的一端。
管中的平面声波由无规噪声声源产生。
在靠近样品的两个位置上测量声压，求得两个传声器信号的声传递函数，并通过此函数计算试件的法向入射复反射因素、法向入射吸声系数和声(来自: 写论文网:吸声材料的法向声阻抗率及其应用)阻抗率。
前面这些量都是作为频率的函数确定的。
频率分辨率取决于采样频率和数字频率分析系统的测量记录长度。
有用的频率范围与阻抗管的横向尺寸或直径及两个传声器之间的间距有关。
不同尺寸或直径和间距组合，可得到不同的测量频率范围。
测量方法采用双传送器法（采用固定位置上的两个传声器做测量）。
驻波管法原理：管中声波传播的频率与管子横截面几何尺寸满足特定关系时，则只有沿管轴传播的平面波，平面波在材料表面反射回来，其结果是在管中建立了驻波声场，从材料表面算起管中出现了声压极大和极小的交替分布，利用可移动的探管传声器接收，在测试仪器上测出声压极大与极小的声级差（或极大值与极小值的比值）便可确定垂直入射吸声系数。
虽然音频信号源输给扬声器的是单频电信号，但扬声器发出的并不一定是纯音，所以在接收端必须进行滤波才能除去不必要的高次谐波分量。
由于要满足在管中传播的声波为平面波和必要的声压极大值、极小值数目，常设计有低、中、高频三种尺寸和长度的驻波管，分别适用于不同的频率范围。
测试软件不同。
阻抗管法的吸声测量软件为多通道分析软件的一个模块，使用时需要插入1/3OCT和FFT来测量各频点的硬面吸声系数，以及特定频点下的失真值，以便确保测量前管子的密封性良好。
阻抗管工作原理和使用-测量吸声系数和传声损失
有关定义
々法向入射吸声系数（ ）。
法向入射平面波进入试件表面的声功率与入射声 功率的比值。
々法向入射声压反射因素（ r ）
基本面上法向入射平面波的反射波振幅与入射波 振幅的复数比值。 々声阻抗率（Zs ）
技术参数
AWA8551型阻抗管
组成：声源、内径100 mm声源管、内径100 mm试件管、内径29 mm声源管、内径29 mm试 件管。
内径100 mm声源管上传声器位置有三个， 两传声器的间距分别为70mm，140mm，频率下 限分别对应到100 Hz、50 Hz；近传声器到被测 试件的距离为100mm。测量频率范围是50 Hz到 1.6 kHz。试件管有效长度200mm。
阻抗管根据管径及用途不同又分为：
AWA8551型阻抗管，AWA8551A型阻抗管， AWA8551T型传递损失管，AWA8551AT型传递损 失管。
主要特点
符合标准：GB/T 18696.2-2002（ISO 10534-2:1998） 《声学 阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量 第2部分 传 递函数法》
测量方法一：交换通道法
用于测试样品比较少的情况。测试时， 需要交换两个传声器的位置。交换的目的 主要是相位校准
软件启动-插入吸声系数测量
属性设置
基本属性设置完后，首先点击软件菜 单下的“start”按钮，启动软件，然 后点击“吸声系数测量分析窗”左上 角按钮“start”启动测量。测量完后， 根据提示，交换两个传声器的位置， 继续点开始测量交换通道后的传递函
传递函数法吸声测量理论
传递函数法吸声系数测量系统介绍
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驻波管法测量吸声材料
实验目的：
通过本实验，掌握用驻波管法测量吸声材料法向吸声系数和法向声阻抗率的原理及操作方法。
实验原理：
1，驻波管法测量吸声材料法向吸声系数的原理和方法
吸声系数是描述吸声材料的吸收声能大小的物理量。
它定义为：吸声材料所吸收的声能和入射声能之比。
测量材料的吸声系数，一般采用驻波管法和混响室法，前者测量的是法向吸声系数，后者测量的屎无规入射的吸声系数。
用驻波管法测定吸声材料的法向吸声西系数，设备简单而费用低廉。
根据法向吸声系数又可以推算出均匀无规则入射条件下的吸声系数。
但驻波管法只适用于测量声学特性与材料尺寸无关的材料样品，多用于测量多孔材料，多孔板或，穿孔薄片结构的吸声特性。
声学测量用的驻波管结构，如图1.1所示，主要部分是一根内壁光滑而坚硬，界面均匀的管子，管子的末端装有被测材料样品。
由扬声器向管中辐射的声波以平面波形式传播，理论上可以证明，为了在管中获得平面波，声波的波长要大于管子的内径并且满足要求：对于圆形管，直径d<0.586λ;对于矩形管，长边的边长L<0.5λ，其
图1.1 驻波管结构
测量装置包括以下几部分：1，驻波管，根据测试频率段不同，可选用不同内劲和不同长度的驻波管；2，可移动的刚性后盖，移动它可以调节吸声材料与刚性壁面间的距离；3，被测吸声材料4，探管式传输器，用来接收驻波管轴线上各点的声压；5，扬声器，向管中辐射声波，探管可以自由穿过其中心孔；6，传输器小车，推动它可使探管在驻波管内纵向移动；7，标尺，用来指示探管在驻波管中的位置。
平面波在材料表面被反射回来，于是在管中建立起驻波声场，从材料表面算起，管
中出现声压极大与极小的交替分布。
利用可移动的探管传输器接收，在测试仪表上再
读出声压极大与极小的声级差，便可以确定垂直入射时的吸声系数αp
虽然音频振荡器输给扬声器的是单频信号，但扬声器辐射处的声波并不一定是纯音，所以在接收端必须进行滤波，这样才能滤去不必要的高次谐波分量。
由于要满足在管
中传播的声波为平面波和其他测试条件，常有低，中和高频三种尺寸的驻波管，以适
用于不同的频率范围。
如前所述，当平面波从试件表面反射回来时，在管中便形成驻波。
入射平面波可视为一列沿正向进入参考平面的入射波，记其声压为P i于是P i可以写成
P i=P0exp[i(ωt+kx)] (1.1)
式中k=ω/C0=2π/λ是平面波的波数，C0为空气中的声速，λ为波长，ω为圆频率。
设材料的反射系数为R，则反射波声压P r为
P r=RP0exp[i(ωt−kx)] (1.2)
引入相位角
ϑ=kx=2π
x (1.3)
λ
式（1.1）表明，当探管端部由材料表面逐步离开时，ϑ由零变为正值，并且与x 成正比，每移过一个波长的距离，ϑ就增加2π将式（1.3）代入式（1.1）和（1.2）并略去时间因子exp(i ωt )项，则管内任意一点处的总声压为
P=P i +P r =p 0[exp (iϑ)+Rexp(−iϑ)] (1.4)
反射系数R=|R|exp(i δ)一般是复数，|R|是反射系数的模，它通常小于1，δ是反射系数的相位角。
从式（1.4）知，当
ϑ
=nπ+δ2 (n=0,1,2,……) 声压出现极大值，即
|P max |=P 0(1+|R|)
当
ϑ
=(n +12)π+δ2 (n=0,1,2…..) 声压出现极小值，即
|P min |=P 0(1−|R|)
法向入射吸声系数定义为
αp
=1−|r|2 若定义驻波比
S=|P min /P max |
则
S=
1−|R|1+|R|=1−√1−α1+√1+α (1.11) 最后得到
αp =4S
(1+S) (1.12)
由式（1.12）得知，只要测得驻波比S,就可以求出法向入射吸声系数。
如果驻波比S 以分贝（dB ）为单位，即实际测量的是声压极大值和极小值的声压级差L ，于是
L=-20lgS
这时
αp=4x10L/20
(1+10)
上两式中S，L和αp三个参数等价，测定其中一个，就可以求出其它两个。
利用驻波管测定吸声材料法向入射吸声系数αp的方法如下
1，调整振荡器的频率到希望的数值；
2，调整振荡器输出以得到适宜的声信号；
3，将接收滤波器的中心频率对准声信号频率；
4，将探管端部移至试件表面处，再慢慢离开，观察测量放大器上的电压表指示，找到一个声压吉极大值。
然后改变测量放大器增益，使表头指针偏转到满意刻度。
再移动传声器小车，细心地找出相邻的第一个极小值，据此算出S和L，
即得到αp值。
有些测量仪器中，如传声放大器，频率分析仪等设备有“电位器输入”插孔，传声器接收信号由此输入。
从专用的电压表刻度盘上可直接读出吸声系数αp的值。
具体方法请参阅有关放大器的使用说明书。
实验仪器：
1，音频信号发生器；2，滤波器；3，FDC-2传声放大器；4，驻波管。
实验内容：
1，对测试装置性能的检验
对整个装置简单而又全面的检验方法，是在管端用声刚性面作为封闭面时，测定p max/p min比值，这个比值在测量的频段内至少是100，亦即声压级差不多低于40dB。
2，法向吸声系数αp的测试
吸声材料样品可选用玻璃棉和穿孔板。
安装穿孔板时，刚性后盖板与吸声穿孔板之间要有一定的距离。
测试频率按1/3倍频程进行，其频率为
200,250,315,400,500,630,800,1000,1250,1600Hz。
测定结果用曲线表示，横
坐标表示频率，纵坐标表示αp。
相邻两个测点的αp值用直线连接。
问题与讨论：
1，本实验的测量频率范围与驻波管的长度和管径的关系如何？
答：为了在管中获得平面波，声波的波长要大于管子的内径并且满足要求：对
于圆形管，直径d<0.586λ;对于矩形管，长边的边长L<0.5λ，其中λ为声波的
波长。
频率范围为200---1600Hz
2，本实验中为什么要用滤波器？
答：虽然音频振荡器输给扬声器的是单频信号，但扬声器辐射处的声波并不一
定是纯音，所以在接收端必须进行滤波，这样才能滤去不必要的高次谐波分量。
3，玻璃棉和穿孔板的声吸收各有什么特点？
答：穿孔板在1000Hz处声吸收系数突然增大，玻璃棉的声吸收系数在1000Hz
后逐渐减小。