次声活塞发声器机理及相关技术研究

【摘要】活塞发声器是目前最适用于次声传声器校准的方法,针对目前国内外次声活塞发声器研究中存在的问题,以建立我国次声标准为目的,对次声活塞发声器机理及相关技术进行了研究。第一章阐述了论文的研究意义和研究内容。首先,分析了次声的危害与应用,指出了次声传声器校准的意义；然后,介绍了传声器校准的主要内容,常见传声器校准方法及其研究发展概况；接着,分析了国内外次声活塞发声器的研究发展概况；最后,概括了论文的主要研究内容。第二章研究了理想腔体内的次声声场分布理论。首先,建立了理想腔体内次声声场的分布参数模型,推导了次声活塞发声器的声压波动修正表达式；然后,研究了腔体尺寸对声场纯净性与均匀性的影响；接着,研究了非刚性腔体壁对腔体内声场的影响；最后,建立了安装传声器后腔体内声场的集中参数模型,研究了传声器对腔体内声场的影响与修正方法。第三章研究了泄漏腔体内的次声声场分布理论。首先,推导了泄漏绝热腔体的压力阶跃响应,得到了活塞发声器的绝热过程时间常数的表达式；然后,建立了泄漏腔体内次声声场的集中参数模型,推导了次声活塞发声器的声压泄漏修正表达式；接着,研究了通过修正实测时间常数得到声压泄漏修正表达式中绝热过程时间常数的方法；最后,建立了泄漏腔体内次声声场的分布参数模型,研究了次声活塞发声器的声压波动与泄漏耦合修正原理。第四章研究了非绝热腔体内的次声声场分布理论。首先,研究了非绝热腔体内次声声场的热效应,推导了单级数形式的次声活塞发声器的声压热传导修正表达式,指出本文得到的单级数形式的声压热传导修正表达式比现有的双级数形式的声压热传导修正表达式更加准确；然后,研究了泄漏非绝热腔体内次声声场的热效应,推导了次声活塞发声器的声压泄漏与热传导耦合修正表达式,对现有泄漏修正理论与热传导修正理论的误差进行分析。第五章研制了基于位移反馈型电磁振动台的次声活塞发声器。首先,介绍了本次声活塞发声器的总体结构,设计了一种实现活塞与其导向孔自动对中的小间隙密封结构；然后,根据本文关于腔体内次声声场分布的研究成果,设计了次声活塞发声器的腔体；最后,评估了活塞位移波形谐波失真度与声波非线性效应对本文的次声活塞发声器腔体内声压波形谐波失真度的影响。第六章对研制的次声活塞发声器进行了实验研究。首先,对两个腔体的压力阶跃响应、实测时间常数与绝热过程时间常数进行了实验研究,验证了本文给出的泄漏绝热腔体与泄漏非绝热腔体的压力阶跃响应表达式以及绝热过程时间常数表达式的正确性；然后,对研制的次声活塞发声器进行了频率0.001-20Hz的性能测试；之后,使用研制的次声活塞发声器对三种不同类型的传声器及其前置放大器在不同声压、不同频率下进行了声压灵敏度级校准的实验研究,并将校准结果与其它方法得到的声压灵敏度级进行对比；最后,对传声器及其前置放大器声压灵敏度级的校准结果进行了不确定度评定。第七章总结了本论文的研究成果,并展望了今后需进一步开展的研究工作。
【作者】荣左超；
【导师】何闻；
【作者基本信息】浙江大学，机械制造及其自动化，2013，博士
【关键词】次声；传声器；校准；泄漏修正；热传导修正；活塞发声器；电磁振动台；

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