数字化声学测量技术 Ⅲ.非消声室环境中扬声器的测试

由于建造消声室费用太高，如何在非消声室环境测量扬声器的特性是众多中小电声器材生产厂家极为关心的问题。本文介绍一种可在非消声室环境中进行测量的数字化的扬声器测量系统，本文论述了它的基本原理及两个关键问题，即激盛信号的选择以及对单位脉冲响应加窗的问题。本文还讨论了窗口的宽度和形状对所测扬声器频率特性的影响，及对测量房间的要求。     

窄脉冲声用于大样品的吸声测量

本文利用逆滤波器原理,在空间产生了波形可控、长度在毫秒量级的窄脉冲声信号,分别采用脉冲分离法和脉冲叠加法,对一种毛毡材料和三种不同厚度的海绵材料进行了吸声系数的测量。实验证明,基于窄脉冲声信号的吸声测量结果与ISO13472-1:2002中的MLS脉冲法及阻抗管的测量结果基本吻合。采用窄脉冲进行吸声测量,可以减少样品边缘和周围环境对测量信号的干扰,提高现场测量的准确性。     

啁啾脉冲频谱相位的测量方法

啁啾脉冲频谱干涉仪(CPSI)是一种单发超快诊断仪器,其中采用大啁啾量的参考、探测脉冲并准确测量其频谱电场是仪器同时实现超高时间分辨和大量程测试的关键因素。基于变换极限飞秒脉冲和啁啾脉冲之间的频谱干涉,通过理论和数值计算研究提出了一种用于大啁啾量脉冲的频谱相位测量的线性光学测量方法,称之为非对称频谱干涉法。研究表明,当利用非对称频谱干涉法测量啁啾脉冲频谱干涉仪中的啁啾脉冲频谱相位时,时间延迟的平移误差和相对较小的飞秒脉冲啁啾会使测量结果产生一阶相位误差,并由此导致啁啾脉冲频谱干涉仪测量时域信号的结果产生时间上的平移,但是所测信号的相对时间演化过程不受其影响。     

优化扬声器阵列的指向性与声功率级

提出了同时优化扬声器阵列的指向性和声功率级的方法。运用该方法可以优化扬声器阵列的输入电压分布,获得指向性和声功率级二者兼顾的扬声器阵列。本方法不必使用复杂的与频率相关的信号处理装置。模拟结果和实验测量结果表明该方法是可行的和有效的。     

用激光自混合干涉测量扬声器的Q值

用激光自混合干涉方法测量扬声器振动,从扬声器振动引起的自混合干涉信号测量扬声器振动速率.由正弦波激振扬声器测量振速的幅频特性曲线,谐波中包含扬声器谐振频率的方波激振扬声器测量振速衰减曲线,分别按谐振法和衰减法测量得到扬声器的品质因数约13.3和10.2.由于方波激励时扬声器有谐波振动成分,由方波激励获得的衰减曲线测量得...     

声速测量及声波干涉演示仪器的研制

本介绍了声波干涉、反射的两种物理演示仪器的研制,一种是通过调节波导管中液面的高度形成驻波,实现对声速的测量;另一种是由一个信号发生器驱动两个扬声器,这两个相干的声源在自由空间中形成强弱变化的声波干涉。本分别介绍了这两种装置的原理、制作及使用效果。     

基于瞬态光栅频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的研究

超宽光谱的飞秒脉冲测量一直是超快激光领域的重要研究方向之一.常规的飞秒脉冲自相关方法是通过测量自相关倍频信号来获得,而倍频信号具有波长选择性,不同中心波长的飞秒脉冲测量需要更换不同的倍频晶体,十分不方便.因此,提出了一种改进型的瞬态光栅频率分辨光学开关(TG-FROG)方法用于测量飞秒脉冲.该方法结合四波混频和频率分辨光学开关方法,其基本过程是将待测脉冲分为三束,其中两束脉冲经过精密的延时控制并聚焦在光学介质上达到时空重合,利用三阶非线性效应产生稳定的瞬态光栅作为开关光;另一束脉冲作为探测光与产生的瞬态光栅进行相互作用产生一个信号光,使用光谱仪对该信号光的光谱与延迟时间进行测量,并通过反演迭代算法处理而获取待测飞秒脉冲的光谱与电场信息.该方法只需要待测光的功率密度达到三阶非线性效应就可以实现测量,因此可以应用于任意中心波长的飞秒脉冲测量.利用该方法对中心波长分别为800 nm, 400 nm的飞秒脉冲,以及超连续亚10 fs的周期量级超宽光谱飞秒脉冲进行了测量,并与常规的干涉自相关仪器测量结果进行了比较,所得测量结果基本一致.实验结果表明,建立的基于TG-FROG方法对不同中心波长,不同脉冲宽度的飞秒脉冲测量是十分有效的.     

厅堂声学测量中不同激励声源的比较

基於脉冲响应积分的音乐厅和剧院观众厅声学特性的测量目前有三种使用不同激励声源的测试方法:人工脉冲声源、伪随机噪声序列(MLS)、以及用正弦扫频信号。这些技术各有其优缺点,在实际应用中为了方便根据具体情况选择不同的激励声源,通过在一个音乐厅现场的实测数据比较丁三种声源的实测结果,发现对混响时间测量三种不同的激励声源给出的结果基本一致,但是对明晰度和一些其他的指标,脉冲声源给出的结果与用MLS和扫频信号给出的结果有较明显的差别。对实际中如何选择具体的技术也做了建议。     

无源RC积分器在多脉冲信号测量中的问题分析

由微分测量探头和积分器构成的微分积分测量系统广泛应用于脉冲电压和电流测量。依据无源RC积分器的等效电路,分析了在多脉冲信号测量中,无源RC积分器在实现微分信号的积分还原时,可以引起信号的平顶降和信号基线偏离,给出了平顶降和基线偏离与信号脉冲宽度和积分常数的定量关系,计算了在不同积分器参数和脉冲信号参数时的平顶降和基线偏离结果,并且与PSpice电路模拟结果进行了比较,两种结果一致。按照此定量关系,可以根据脉冲信号特点和测量要求,准确确定积分器参数。     

激光二极管自混合干涉实验仪和微振动研究

用振动激励信号做频率电压变换的倒相触发信号,可以从激光二极管自混合干涉信号还原扬声器谐振时的振动波形,输出信号的振幅与扬声器的振幅成正比. 用正弦波、方波和三角波信号分别激励扬声器,利用自制的激光二极管自混合干涉实验仪观测了的扬声器振动特性,测量了扬声器的谐振曲线.     

基于脉冲计数的零相位差跳变补偿外差干涉信号处理方法

在基于脉冲计数的外差干涉信号处理中,提出了一种零相位差跳变补偿的大小数相位结合处理方法,可实现外差干涉信号处理中大小数的准确结合。大数测量采用对两路干涉信号进行脉冲计数同步对减的方法实现,小数测量采用混频降频方法来提高测量分辨率,并采用锁相环对拍频信号跟踪产生用于混频降频的动态基准信号,解决外差信号拍频变化的问题,以提高小数测量分辨率的稳定性。基于信号发生器对实现的外差干涉信号处理方法进行了验证,包括测量精度、大数计数、小数相位测量。构建了双通外差干涉位移测量光路,通过对精密导轨位移的测量来验证大小数结合处理方法的有效性和信号处理方法在外差干涉位移测量应用中的可行性。     

高功率激光脉冲光纤取样的实验研究

光纤取样可以降低高功率激光脉冲时间波形测量成本,并提高测量系统抗干扰能力。光纤耦合效率、信号保真度、信号获取率是采用光纤取样测量高功率激光脉冲时间波形的难点。针对大型高功率激光脉冲宽度窄、光束口径大以及输出光束远场漂移量大等特点,设计了一套激光脉冲光纤取样系统,在全口径取样和不降低信号保真度的条件下有效解决了测量系统信号获取率低下的问题,充分保证了测量系统的可靠性。     

一种超快时间分辨速度干涉仪的设计和理论研究

在单发、超快时间分辨的测量技术中,线性啁啾脉冲和光谱仪的结合使用是一种常见方法.本文以成像型光谱仪为记录系统,利用线性啁啾脉冲的频-时对应关系,设计了一种应用于自由面速度超快测量的速度干涉仪.理论研究了其工作原理和适用范围,该速度干涉仪可以实现皮秒量级的时间分辨,且速度灵敏度可调、易调,大大拓宽了速度干涉仪的应用范围.数值模拟了系统的测速过程,结果表明,重建速度信号与给定物体速度符合得很好,进一步验证了系统的可行性.     

纳秒电磁脉冲测量用D-dot探头设计及实验

为测量高空核爆炸电磁脉冲(HEMP)模拟器中脉冲电场波形(峰值电场大于50kV/m、上升时间小于2.3ns),设计了一种新型圆锥形D-dot探测器。介绍了D-dot探头的工作原理,分析了探头与传输电缆的阻抗匹配条件,确定了探头的结构、尺寸等参数。D-dot探头测量脉冲电场的一阶微分信号,通过积分器积分和数字积分两种积分方式获得脉冲电场信号。测量电磁脉冲实验结果表明,积分器积分和数字积分两种积分方式都能恢复脉冲电场波形,其中数字积分效果更好;与有源光纤电场测量系统实验测量结果相比,该Ddot探测器更适合测量纳秒级快前沿的电磁脉冲波形,满足测量快前沿HEMP信号的设计要求。     

声脉冲法空间电荷测量系统的研究

气体中空间电荷的分布与电晕放电的机理紧密相关, 获取电晕放电过程中空间电荷分布对深入研究电晕放电起始、自持过程有着重要作用, 但是如何准确获得电晕放电过程中的空间电荷分布一直是国际上尚未解决的难题. 本文基于声脉冲法提出一种电场信号解耦算法, 推导了空间电荷在声场中被调制产生的电场信号与声脉冲信号和空间电荷密度之间的数值关系, 讨论了不同测量情况下声发射系统的设计要求; 搭建了一套可用于实时测量针板电极电晕放电空间电荷分布的非接触式测量系统, 该系统主要包括声脉冲发生模块、空间电荷模块及电场信号解耦算法模块. 运用该系统实现了声脉冲激发作用下电场信号的测量, 通过提出的电场信号解耦算法得到了空间电荷密度, 对其测量结果与电晕电流法测量结果进行比较, 验证了电场信号解耦算法的有效性. 该算法可以应用于空间电荷一维、二维和三维测量系统中.     

用脉冲光声法测量固体介质中声速

提出了一种利用脉冲光声技术测量固体介质中声速的方法,建立了由YAG激光器和超声探测器组成的实验系统,脉冲激光在固体表面产生脉冲超声波,通过测量脉冲声波在固体内多次反射后的出射信号及固体的厚度,即可算出固体介质中的声速.对黄铜及铝的测量结果表明,这是一种准确性较高的固体介质中声速测量方法.该测量方法可作为综合设计性物理实...     

冲击响应法测量扬声器频率特性教学实验

在常规实验室条件下采用信号发生器、录音笔和Cool Edit pro2.0声音处理软件,采用冲击法测量扬声器的频率特性,得出了实验所用3个扬声器频率特性的优劣顺序,使得测定扬声器频率特性的教学实验不需要在消声室中即可进行.     

人工头制式录声用扬声器重发

人工头制式录声技术的概念是众所周知的。但技术上必须用耳机重放。如果用扬声器重发,由于串扰使立体声效果损坏。串扰是指右耳听右扬声器的声音时也听到左扬声器的声音,反之左耳也如此。数字信号处理技术提供了可以加入人工串扰以抵消自然串扰的前景,从而保存用耳机重放所具有的立体声效果,如图1所示,其中X_l和X_r表示在两耳鼓膜处重发声压的两通路信号,下标l和r分别相应于左、右耳;Y_l和Y_4是输入扬声器的信号;Z_l和Z_r为用扬声器重发时耳膜处声压。H表示由Z到Z的转移函数。因此     

混沌-脉冲混合信号光时域反射仪

研制了一种混沌-脉冲混合信号光时域反射仪,其工作原理是通过连续混沌光与离散脉冲光分别对光纤中的菲涅尔反射与后向瑞利散射进行高精度测量,将2次测量结果进行线性叠加得到光纤故障测量曲线,该仪器解决了传统混沌光时域反射仪无法测量光纤损耗事件的问题。实验中利用G.652.B单模光纤作为被测对象,对该仪器进行了实际测试,测试结果表明:所研制的混沌-脉冲混合信号光时域反射仪在104 km测量范围内实现了与距离无关的35 cm空间分辨率测量,对光纤损耗事件也有良好的检测效果。     

几种管道有源降噪器控制系统频率响应函数的确定

管道有源降噪器的控制系统根据传声器检测到的噪声信号,经过加工处理,产生激励次级声源的信号,使其产生的声波在下游与原来的噪声相抵消。控制系统应具备的频率响应函数取决于次级声源及检测传声器的配置,及其本身的频率响应。本文推导了在常用的几种不同次级声源和检测传声器配置下,所需的控制系统的频率响应函数;并介绍了一种测量传声器及扬声器在管道中的频率响应的方法。它们为控制系统的设计提供了依据。