我國成功研制能精確定位噪聲元兇聲相儀
2010/8/5 9:29:09
如果家用電器噪聲很大，許多人可能推測，這是發(fā)動機出了問題，但實際未必如此--這其中有不少“冤案”.中科院聲學(xué)所近研制成功的聲相儀，能準確判斷問題究竟來自何處。因為布置在發(fā)動機周邊的管道等零部件，也有可能是制造噪聲的元兇。這是人們憑借自身直接聽力很難區(qū)分的問題，采用傳統(tǒng)的單個傳聲器測量也無法區(qū)分。唯有聲相儀能夠還發(fā)動機一個“清白”.因為在許多噪聲源測試中，實驗人員發(fā)現(xiàn)，不使用聲相儀、僅憑單個傳聲器有過不少誤診。
所謂聲相儀，是一種能給聲場照相的儀器。聲相儀通過測量聲音傳播的空間信息，準確地捕捉到不同位置的聲源，并能有效地發(fā)現(xiàn)、辨析在復(fù)雜混合條件下的每一個聲源。這不僅能給人們直觀的聲場圖像，精準測量出每一個聲源的各項指標(biāo)，而且具有直觀便捷的分析手段。
雖然大部分動物發(fā)出的聲音從口腔而來，但就機器設(shè)備而言，其噪聲來源并不那么單一。一個設(shè)備中往往存在多個聲源，且每個聲源都對總聲音有貢獻，若想解決機器設(shè)備的噪聲問題，精確地測量出發(fā)聲位置非常關(guān)鍵。
據(jù)聲學(xué)所研究員楊亦春介紹，聲相儀包含了一系列先進的測量技術(shù)和信號處理新算法。它利用傳聲器陣列，測量一定范圍內(nèi)的聲場分布，可用于測量物體發(fā)出聲音的位置和聲音輻射的狀態(tài)，用類似于氣象云圖的方式顯示出直觀的圖像，即聲成像測量，給人們一個直觀的聲學(xué)形象。
聲相儀的測量精度，首先與傳聲器陣列上的陣元分布形式密切相關(guān)，經(jīng)過優(yōu)化的陣型虛像效應(yīng)低，即不會出現(xiàn)假聲源的現(xiàn)象。此外，聲相儀的測量精度還與聲成像算法優(yōu)劣相關(guān)，優(yōu)化的算法可以得出精確的聲場云圖，并具有良好的人機交互功能。
聲相儀工作時，在計算機屏幕上顯示出陣列檢測的前方一定區(qū)域的聲壓分布，圖像在屏幕上的色階深度和寬度反映聲場的動態(tài)范圍大小，可以用鼠標(biāo)調(diào)節(jié)，既可以拉邊框調(diào)節(jié)大小，又可以用滾輪來調(diào)節(jié)“鏡頭”面大小。程序可以鎖定瞬間聲音，用于捕捉?jīng)_擊聲音；也可以快速切換，用于檢測瞬變聲場。也就是說，檢測設(shè)備通過與計算機相連，能實時顯示檢測區(qū)域聲音變化的情況。
“聲相儀技術(shù)在國際上推廣得如火如荼，但多年來國內(nèi)幾乎沒有生產(chǎn)廠商，目前我國每年大約有上百臺套的需求，完全依靠進口。”
“隨著人們對機器設(shè)備噪聲場認識的加深，和各類設(shè)備制造企業(yè)對噪聲控制越來越重視，各行各業(yè)包括企業(yè)、研究機構(gòu)、大學(xué)等都有著具大的需求量。”楊亦春說。
聲相儀的應(yīng)用范圍很廣，幾乎只要有聲音的地方都可能有需求。在日常的生活應(yīng)用中，除了在家電生產(chǎn)廠中檢測噪聲聲源，從而采取有效措施將噪聲控制在人們能夠接受的范圍內(nèi)，還能測量汽車發(fā)動機、輪胎、車窗、駕駛室等部位噪聲，改進汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低噪聲等級。
在電廠車間等環(huán)境中，通過聲相儀，可給出電廠或者其他類企業(yè)的噪聲分布，標(biāo)示噪聲產(chǎn)生的位置和強度，幫助找到消除噪聲的方法。
在公路、鐵路上，聲相儀可測量汽車、高鐵行駛的噪聲分布，有利于設(shè)計聲屏障和采取降噪措施等。
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