一種測(cè)量水聲壓電換能器在非消聲水池中平均輻射阻抗的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聲源輻射阻抗的測(cè)量方法，尤其涉及一種測(cè)量水聲壓電換能器在非消 聲水池中平均輻射阻抗的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 非消聲水池相對(duì)消聲水池及外場(chǎng)測(cè)試具有重復(fù)性好、測(cè)量條件容易滿足、測(cè)試快 捷成本低等優(yōu)勢(shì)，加之混響法研宄的進(jìn)展，推動(dòng)了非消聲水池的廣泛應(yīng)用。非消聲水池的主 要應(yīng)用場(chǎng)合有：換能器校準(zhǔn)、聲源輻射聲功率測(cè)量、材料大樣聲吸收測(cè)試、流噪聲測(cè)試等。不 同的非消聲水池與自由場(chǎng)間的聲場(chǎng)關(guān)系不同，在應(yīng)用非消聲水池時(shí)，需要預(yù)先通過已知聲 源對(duì)非消聲水池聲場(chǎng)進(jìn)行自由場(chǎng)校正，便于對(duì)非消聲水池中的測(cè)試結(jié)果分析和評(píng)價(jià)。當(dāng)聲 源在非消聲水池中發(fā)射時(shí)，聲源的輻射阻抗會(huì)受到聲場(chǎng)邊界的影響而發(fā)生改變，這將直接 影響非消聲水池聲場(chǎng)的變化。因此，測(cè)量已知聲源在非消聲水池中的平均輻射阻抗是對(duì)非 消聲水池聲場(chǎng)進(jìn)行自由場(chǎng)校正的有效途徑之一，并對(duì)深入研宄非規(guī)則形狀、復(fù)雜邊界條件 的非消聲水池的聲場(chǎng)特性具有實(shí)際意義。
[0003] 壓電發(fā)射換能器是水聲中一種常用的聲源，其輻射阻抗一般都是在消聲水池或 是自由場(chǎng)環(huán)境測(cè)量的，由于非消聲水池中聲場(chǎng)特性復(fù)雜、對(duì)非消聲水池的應(yīng)用正處于研 宄拓展階段，因此在非消聲水池中關(guān)于換能器輻射阻抗測(cè)試的相關(guān)報(bào)道很少見。專利號(hào) 201210535235. 1提供的在非消聲水池中測(cè)量壓電換能器陣互輻射阻抗的方法，需要在空氣 中和非消聲水池中分別測(cè)量出換能器的諧振頻率，而某些水聲用壓電換能器可能通過特殊 設(shè)計(jì)或工藝增加發(fā)射增益，在消聲水池中測(cè)量到的導(dǎo)納曲線比較規(guī)則，但是在空氣中測(cè)得 的導(dǎo)納曲線會(huì)有多個(gè)共振峰值，無法確定諧振頻率；換能器在小尺度非消聲水池中發(fā)射時(shí) 由于聲場(chǎng)邊界的干涉影響，會(huì)使換能器輻射阻抗發(fā)生劇烈變化，測(cè)得的導(dǎo)納曲線起伏加大 而分不清共振峰值，也無法確定諧振頻率。在消聲水池中測(cè)量壓電換能器輻射阻抗的傳統(tǒng) 方法在非消聲水池中已不再適用，目前尚未見僅使用阻抗分析儀快捷測(cè)量非消聲水池中壓 電換能器平均輻射阻抗的方法報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種操作方便、精度高的，一種測(cè)量水聲壓電換能器在非消 聲水池中平均輻射阻抗的方法。
[0005] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種測(cè)量水聲壓電換能器在非消聲水池中平均輻射阻抗的方法，包括以下步驟，
[0007] 步驟一：測(cè)量水聲壓電換能器在空氣中的電導(dǎo)納；
[0008] 步驟二：測(cè)量水聲壓電換能器在消聲水池中的電導(dǎo)納；
[0009] 步驟三：測(cè)量水聲壓電換能器在待測(cè)非消聲水池中N個(gè)測(cè)量位置處的電導(dǎo)納； [0010] 步驟四：根據(jù)水聲壓電換能器在空氣中的電導(dǎo)納和在消聲水池中的電導(dǎo)納分別繪 出導(dǎo)納曲線圖，根據(jù)導(dǎo)納曲線圖確定水聲壓電換能器的內(nèi)阻和內(nèi)容，并進(jìn)一步確定該水聲 壓電換能器在各測(cè)試頻率的靜態(tài)導(dǎo)納Ytl:
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種測(cè)量水聲壓電換能器在非消聲水池中平均福射阻抗的方法，其特征在于：包括 W下步驟， 步驟一；測(cè)量水聲壓電換能器在空氣中的電導(dǎo)納； 步驟二：測(cè)量水聲壓電換能器在消聲水池中的電導(dǎo)納； 步驟測(cè)量水聲壓電換能器在待測(cè)非消聲水池中N個(gè)測(cè)量位置處的電導(dǎo)納； 步驟四；根據(jù)水聲壓電換能器在空氣中的電導(dǎo)納和在消聲水池中的電導(dǎo)納分別繪出導(dǎo) 納曲線圖，根據(jù)導(dǎo)納曲線圖確定水聲壓電換能器的內(nèi)阻和內(nèi)容，并進(jìn)一步確定該水聲壓電 換能器在各測(cè)試頻率的靜態(tài)導(dǎo)納Y。：
其中，R。為水聲壓電換能器內(nèi)阻，C。為水聲壓電換能器內(nèi)容，2 31f為測(cè)試圓頻率； 步驟五；根據(jù)靜態(tài)導(dǎo)納Y。和水聲壓電換能器在空氣中的電導(dǎo)納，確定該換能器的機(jī)械 阻抗Rm:
其中，為水聲壓電換能器在空氣中的電導(dǎo)納； 步驟六；根據(jù)靜態(tài)導(dǎo)納Y。和水聲壓電換能器在待測(cè)非消聲水池中N個(gè)測(cè)量位置處的電 導(dǎo)納，確定該換能器在待測(cè)非消聲水池中N個(gè)測(cè)量位置處的動(dòng)態(tài)阻抗； 步驟走：根據(jù)機(jī)械阻抗和動(dòng)態(tài)阻抗，確定該換能器在待測(cè)非消聲水池中平均福射阻抗。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量水聲壓電換能器在非消聲水池中平均福射阻抗的 方法，其特征在于：所述的水聲壓電換能器在待測(cè)非消聲水池中N個(gè)位置的選取方法為：根 據(jù)非消聲水池不同方向的簡(jiǎn)正頻率，至少在各階簡(jiǎn)正波的兩個(gè)零點(diǎn)間選擇一個(gè)測(cè)量位置， 并且測(cè)量位置距離池壁和水面的距離大于測(cè)量最低頻率的半波長(zhǎng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量水聲壓電換能器在非消聲水池中平均福射阻抗的 方法，其特征在于；所述的水聲壓電換能器在非消聲水池中第i個(gè)測(cè)量位置處的動(dòng)態(tài)阻抗 為：
其中，枯6為在非消聲水池中第i個(gè)測(cè)量位置處的電導(dǎo)納。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量水聲壓電換能器在非消聲水池中平均福射阻抗的 方法，其特征在于；所述的水聲壓電換能器在待測(cè)非消聲水池中平均福射阻抗為：
其中，巧為各測(cè)量位置處動(dòng)態(tài)阻抗的平均值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測(cè)量水聲壓電換能器在非消聲水池中平均輻射阻抗的方法。測(cè)量水聲壓電換能器在空氣中的電導(dǎo)納、在消聲水池中的電導(dǎo)納和在待測(cè)非消聲水池中N個(gè)測(cè)量位置處的電導(dǎo)納；確定水聲壓電換能器的內(nèi)阻、內(nèi)容和靜態(tài)導(dǎo)納；確定該換能器的機(jī)械阻抗；確定該換能器在待測(cè)非消聲水池中N個(gè)測(cè)量位置處的動(dòng)態(tài)阻抗；根據(jù)機(jī)械阻抗和動(dòng)態(tài)阻抗，確定該換能器在待測(cè)非消聲水池中平均輻射阻抗。本發(fā)明能夠通過電導(dǎo)納的測(cè)量間接測(cè)量水聲壓電換能器在非消聲水池中的平均輻射阻抗，測(cè)量設(shè)備僅需要阻抗分析儀，測(cè)量方法簡(jiǎn)單快捷，測(cè)試成本低，具有極大的實(shí)用價(jià)值。
【IPC分類】G01R27-02
【公開號(hào)】CN104793056
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510175571
【發(fā)明人】唐銳, 李琪, 尚大晶
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月14日