这可能是由于计算中未考虑辐射面前部有多mms晃一l,5x10一`m,/N聚胺脂水密胶的衰减C;z:~3500m/sC,一30oom/sC铝一51002换能器指向性图案的测tm/s图5(a(b)():给出)换能器水平指向性电声效率刀~08并图案的部分测量结果并与公式(11)的理论计算结果比较两者符合较好参考文献[sJAo`t在理论计算中各参数如下:l]TelWilliSA,96(1981)1236L:一1semL~1ocmL汉一locnr[2]高宗发应用声学3l(1984)8一13L刀一0scmL刀一o3ema=2Ocm「3〕陈桂生超声换能器设计海洋出版社1984219一136S一S一53=aZ才=0多em4了MrsePMdIogdKVT卜etieald33~2X10一。C/NAstis冲grawHillB。kempny1968366一371存在气流时管口声阻抗的变化盛胜我(同济大学声学研究所)1987年6月肠日收到抗性消声器的肖声性能与管口辐射特性密切相关本文主要研究存在气流时管口声阻杭的变化在实验室管通系统中测定了管口声压反射系数以及声阻伉的变化并与理论分析的结果加以比较提出了相应的半经验半理式实验结果与理论计算符合良好理论与实验都表明气流对管口的反射系数与声阿1抗自一定的影响当反射系数接近1时随气流速度的增高管口辐射声功率将明显变化消声器的消声性能不仅与消声器本身的结构以一、引言及管道内气流速度温度等因素有关(这些已包含在传递矩阵内)而且与声源特性〔J2以及管口抗性消声器炸为内燃机排气系统中广泛使辐射特性有着密切的关系如果要确定给定测用的消声装置能够育效地降低排气尾管出口点的辐射声压级还必须具体计算或测定管口辐射的噪声讨于存在气流时声在抗性消声器声阻抗从而求出辐射声功率研究管口的各中的传播规律根据严格的声传播理论运用传种辐射条件特别是存在气流时管口声阻抗的递矩阵分析的方法已作过较详尽地研究〔]1传变化有着十分重要的意义递矩阵法是把从声源到管道出口的全部结构作本文主要讨论管口辐射尚不涉及声源特为一个完整的系统其中的声传播特性由传递性的研究在实验室管道系统中将气与声独矩阵加以描述然后根据声源的特性以及管道立加以调节运用驻波管测杜京理测定了存在出口的辐射条件可以确定各处的声压与休积气流时管口声压反射系数以及声阻抗的变化速度从而求出诸如消声器的插人损失传声损并与理论分析的结果加以比较提出了相应的失管口辐射的声功率等吸要参准因此抗性半经验半理式实测结果与理论计算良好卷3期相符理论与实验都表明气流对管口的反射系数与声阻抗有一定的影响,一极小的位置可表示为r,从而求得声压反射系数的幅值当反射系数接近,1与相位以及声阻抗率的计算公式如下R设声压反射系数为,,时随着气流马赫数的增高管口辐射声功率的一RePx(j币)其幅值1)R与相位币(l)变化将非常明显~,(:一ls)/(+二、实验技术式中`币~(Zb一1),(2)2夸/劝,为驻波比,即声压极大值与极小值的相即管口至声几/2测量管道出口声反射系数以及声阻抗的实对比值比值b为相因子(b~,验在风管实验室进行1整个管道的装置如图压第一极小的距离g与声波半波长距离夸应相差(赫数v的相对管道的一端装有气流源与声源气流源系统值得注意当存在气流的情况下测得的1Z一M)的因子M是气流的马是一台具有适当风压和风量的风机可以调节管道中的气流速度并有阀门在风机与管道间装有消声器以消除风机本身产生的噪声声管口的声阻抗率可由反射系数求得设分别为管口的相对声阻率与声抗率产产源是由纯音信号激励的扬声器系统流源互相,,声源与气则与反可以分别加以调节管道出口射系数的关系由下式决定+iv~端畅开裸露在附近无其他反射体相当于无障板管口的辐射条件确测量(l+r)/(l一0Hr)z(3)气/s在测试期间声源信号的测试频率的范围在20流速度采用11smz到1000H幅值和频率应保持稳定信号频率由频率计精八(M一0034)与225m(M一007)两档驻波比与声压极小位置的读数取多组平均并在实验期间对于各个测试条件进行重复性试验三纯音信号源声级计计、管口声压反射系数与声阻抗当管口附近没有其他反射体管内平面波犷图1测量装置到达管口时其中一部分将反射一部分则辐射到管外空间一般情况下犷,声压反射系数可0管道直径为2cm管道中的探测器采用2)写成下面形式el)一一R即(jZ及驻极体传声器安装在一个由三块微穿孔板组传声器可沿管道轴,(4)l成的定向支架中(见图动距离其中相位中写成2习形式l的物理意义为管值后线移动并附有标尺使能精确测量传声器的移道末端修正值即设尾管有效长度增大在管口处声压为零采用微穿孔板是为了减小支架装置对人射声与反射声的声压相测量的影响声压驻波比由精密声级计读出驻极体话筒位刚好相反通常,声压反射系数的幅值与相a位与无量纲波数如有关(为管口半径)还与气流的马赫数M有关肇图2静态时反射系数幅值R与末端修正值l]3可以严格加以计算1精确表示式为里,旦兰二丝二J互巡丝xa[(及)一2管道内传声器支架装置R一exP一万少{JL二“o业丝心气了J之少X1x]1/当移动传声器可以分别测得驻波比以及声压第应用声学/l。一生兀lo一。g叮伽)〔(J(万))+(N(丫)),]告}x[(夜a)一x]/109[l/(21(x)K(万))Ix〔x,+(灸a)’]/(6)、之式中a为管口半径天一2t7/几为自由空间的波数了,N与IK:分别为第一类实宗量和虚宗量柱函数在低频极限情况下(如《1)R一ll/。一0.163对于实际应用上述表示式相当繁冗一般采用经验公式但是这图4末端修值比些纯经验公式往往有一定局限性适正用范围比较一较小这里提出一个以精确式为基础的半经验据反射系数计算得出由图可见在如较小的半理式作为适用于工程实际的近似式情况下气流的影响并不明显而且实验值与理R一l/[l+(天a),/2](7)论计算的符合也较好(及a<3)z/。一0613一01(反a)(8)当及a趋于零时上式与精确式的渐近式一致图3,图4是上式与精确式的比较其中实线表示近似式虚线表示精确式由图可见在实用频率范围内近似程度是相当好的图5静态反射系数幅值以5—理论与实验比较乃U40图3幅值比较实验按前述的程序进行静态时的测量结果如图5所示曲线是(7)式的计算值两者符合良好存在气流时测量的结果见图6与静态相比较反射系数的幅值增加并不大相角的变化如图7所示往往可以忽略不计图8图9是管口的声阻率声抗率其中的曲线是根图6存在气流时反射系数幅值的变化卷3期态时从管道内部向管口传播的净声强为:几一)一”,.,革早。ù芝n{二内亡(l一;2)(9)式中时内`为空气特性阻抗当管道内存在气流设气流的马赫数为MZ方向与人射声传播ZM=0+OMM=日03=(飞方向相同则人射声声强增大(1+M)倍射声声强增大(1一M)倍反射系数幅值,,反(、下R也将随马赫数M而变化由此相应的净声强为z厂图7一二众!C[(l+222M)一(l一M)及(M)1存在气流时反射系数末端修正值的变化(10)因此辐射声功率级的增加量为:△Lw一1019!业土丛匕二丝二丛r全业叼LI一R(0)(11)+共08M二M=O007式中R0是辐(0)表示静态时的反射系数图1,射声功率级变化量△L与反射系数的关系R一般情况下由于气流对反射系数的幅值影响R并不少因此变得相当明显图8(M)可用R(0)代替l由图可I见在反射系数近似接近时气流的影响将此时I。将趋于零而仍保管口相对声阻率10080604MM=O=00了国、P司(3)图9管口相对声抗率图10八乙,随R的变化四、存在气流时管口辐射声功率的变化盈当噪声通过管口不断向周围空间辐射时J[其辐射的声功率与管口辐射条件密切相关4闷心当存在气流时切的影响八气流对管口辐射声功率又有密p设管道内向管口人射的声波声压为自管口向管道内反射的声波声压为静图1辐射声功率的变化应用声学持有限值即使当气流马赫数很小时,由气流引半理式计算可得出(式783)无障板时起的声功率级变化还是相当大随着马赫数的管口声阻约降低一半因此管口的辐射条件增加辐射声功率级可以增加达sdB以上图应加以注意n是根据反射系数的实验结果得出的辐射声存在气流时采用气流源与声源调节功率随如的变化进行测量这样的测量方法可以避免直接采用内燃机组引起的附加影响能够使实验在控制、下进行便于掌握实验规律五结论的条件所做的实验表明,气流对声压反射系数幅值的影响并不排气系统尾管出口辐射的声功率与管口很敏感而相角的变化可以忽略不计气流对的声阻抗密切有关对于内燃机排气噪声由辐射声功率的影响比较明显特别在低频范围于内部声阻很大往往可视为恒速声源此时管内辐射声功率随M值增加是相当显著的口辐射的声功率实际上与管口的声阻成正比参因此声阻抗的变化直接影响声的辐射考文献噪一般尾管裸露管口附近没有其他反射体相Jl盛胜我声学技术51(1986)的排气斗子王佐民声学技术61(1987)1当于管口无障板时的辐射这与假设有障板时LineHdSlwingJP人夕lR留73的辐射即相当于一个刚性活塞镶在“无限大”(1948)383Zho5LndShngSWpItNi固定障板情况完全不同由本文提出的半经验86July21一231986BostoUSA面加权基阵孔径优化的计算机模拟陈启敏侯泽章(陕西师范大学应用声学研究所)1987年三月巧日收到本文对加权医用相控阵超声换能器,在给定一理想的波束情况下,根据孔径分市函数与声压指向函数的富里叶变换关系用计算机进行加权孔径的优化模拟,从而提供一个指向性较优的扫描基阵P把这一关系推广到吉场中并指出基阵孔一、引言径分布函数与其声压指向函数也存在富里叶变换关系〔刘我们曾对医用相控阵超吉换能器就医用B超换能器的波束分布直接影响着辐射面加权降低旁瓣改善波束等作了实验扫描系统的分辨力和图像清晰度人们总是想和分析t3,因此若给定一个孔径分布就有一尽各种办法改善波束以获得较好的图像个讨应的吉压分布反过来也是这样因此根声医的空间分布是山发qJ器的辐射特性据扫描系统的需要若给定一个理想的波束分及其传播的空间特性决定的阵列天线电磁辐布就可以利计算机模拟出最优加权孔径从而射场理论指出孔径分布函数与辐时场方向图提洪一个指向性较优的扫描基阵函数在数学上满足富里叶变换式〔1]RudilCk根据基阵理论〔们一个多元线阵的指向函卷3期
