專利名稱：用于測量試驗對象上的隔音或插入衰減的試驗臺和方法
技術領域：
本發明涉及用于測量試驗對象的隔音或插入衰減的一種試驗臺和方法。
背景技術：
為了測量大構件和建筑物(Materialaufbauten)的隔音，使用所謂的窗試驗臺以及頂棚試驗臺。這些試驗臺通常包括裝備有聲發生器的播音室和裝備有一個或多個麥克風的收音室，其中從播音室向收音室構造用于布置試驗對象的試驗孔徑。窗試驗臺用于測量諸如車身前墻襯里(Karosseriestirnwandverkleidung)的相對大的、垂直布置的構件和建筑物的隔音，而諸如汽車底板結構的水平的構件在相應的頂棚試驗臺中測試。傳統的窗試驗臺和頂棚試驗臺具有聲發生器和立體幾何結構，該聲發生器和立體幾何結構產生散射聲場。
用于確定材料試樣的與頻率有關的隔音的典型的測量裝置是“雙”阻抗測量管(Kundtsche管)。利用該阻抗測量管能夠獲得相對高的測量準確性，其中對于該測量，相對小的材料試樣就足夠了。可是在該測量方法中產生一維波場，也就是說聲音垂直落在材料試樣上，這常常不對應于所涉及構件的安裝地點上的實際聲學比例。利用“雙”阻抗測量管的測量基本上對應于在自由場條件下直達聲(Direktschall)的測量。與在露天傳播聲音相反，在封閉空間中傳播聲音時，在空間邊界上出現反射現象。雖然在設置在封閉空間中的聲源附近，通常一維直達聲的影響占優勢，但是離聲源更遠的地方，由于反射現象而產生散射聲場。
視應在哪個聲場中測量試驗對象的隔音而定，因此需要不同的試驗臺。其中的問題在于，對于同一種待測試的材料，在不同試驗臺中通常得到針對該待測定的隔音的不同測量結果。

發明內容
本發明的任務在于，提供一種試驗臺和一種方法，利用該試驗臺和方法能夠以相對低的工作量測定各種聲學聲場下的構件、材料或建筑物上的隔音量或插入衰減。
該任務通過具有權利要求1的特征的試驗臺或具有權利要求13的特征的方法來解決。
根據本發明的試驗臺具有裝備有多個聲發生器的播音室和與該播音室鄰接的收音室，該收音室與播音室通過具有用于布置試驗對象的試驗孔徑的隔板或分隔面(Trennboden)來分開。播音室裝設有包含至少四個聲發生器的聲發生器陣列，這些聲發生器被布置在基本上平行于隔板或分隔面的平面中。為聲發生器分配控制機構，借助于控制機構可這樣控制聲發生器，使得可選地產生散射聲場或基本上一維的、集中在隔板或分隔面的窗形的試驗孔徑上的聲場。在收音室中布置至少一個麥克風，用于接收試塊允許通過的聲音。
因此，本發明使得可能在唯一的試驗臺中分別在各種聲場下測量各種試驗對象上的隔音或插入衰減。根據本發明的試驗臺代替例如窗試驗臺和雙阻抗測量管(TL管)的各種試驗臺或集其于一體。由此能夠減少迄今必要的工作量，其中該工作量由分別產生特定聲場的各種試驗臺的布置確定。
本發明的有利實施方式在于，借助于試驗臺的控制機構可這樣控制聲發生器，使得產生基本上一維的聲場，該聲場可選地垂直地或以偏離垂直線的入射角集中在窗形試驗孔徑上。在此，控制機構優選地如此構造，以致可任意改變基本上一維的聲場到試驗對象的入射角。于是，根據本發明的試驗臺附加地提供這樣的選項，即在任意定義的到試驗對象的聲入射角的情況下執行測量。也就是說，通過本發明，實現了用于所有考慮的聲場條件(垂直的聲入射、散射聲場或每個瞄準的聲入射角(+90°至-90°))的唯一試驗臺。
分配給聲發生器的控制機構尤其可包括多通道計算機控制機構。
對于產生一維聲場，播音室應在內側裝設吸收聲音的或反射少的襯里。以這種方式抑制形成反射引起的散射聲場部分。
根據本發明的試驗臺的另一個有利實施方式的特征在于，播音室和收音室相互耦合地便于移動地安置，以致試驗孔徑可選地可垂直或水平或傾斜地定位。通過該實施方式，根據本發明的試驗臺集一個或多個窗試驗臺和頂棚試驗臺于一體，其中試驗物必須被布置在特定空間位置，或者其中重力必須以特定立體角作用(angreifen)在試驗物上。
根據本發明的試驗臺以及根據本發明的方法的其他優選和有利實施方式在從屬權利要求中給出。


下面根據描述實施例的附圖來進一步解釋本發明。其中圖1以透視視圖示出根據本發明的試驗臺的示意圖；圖2示出控制模式中根據圖1的試驗臺的部分的示意圖，其中產生散射聲場；圖3示出用于進一步說明產生散射聲場的控制模式的示意圖；圖4示出控制模式中根據圖1的試驗臺的部分的示意圖，其中由垂直聲入射到試驗對象上而產生一維聲場；圖5示出用于進一步說明由垂直聲入射到試驗對象上而產生平面波前的控制模式的示意圖；圖6示出控制模式中根據圖1的試驗臺的部分的示意圖，其中以一定的偏離垂直線的到試驗對象上的聲入射角產生一維聲場；圖7示出用于進一步說明以定義的、偏離垂直線的到試驗對象上的聲入射角產生平面波前的控制模式的示意圖；圖8示出根據本發明的試驗臺的實施方案的示意圖，其中該試驗臺便于移動地(可旋轉地)被安置。
具體實施例方式
圖1中示意性示出的試驗臺具有播音室1和與該播音室1直接鄰接的收音室2，該收音室與播音室通過隔板3分開，該隔板具有用于布置試驗對象4的試驗孔徑。
播音室1和收音室2相互耦合地在支架或框架(未示出)中便于移動地被安置，以致可以可選地尤其是垂直或水平地布置帶有試驗對象4的試驗孔徑。因此，根據本發明的試驗臺集窗試驗臺和頂棚試驗臺于一體。這樣實施試驗臺的便于移動的排列，以致試驗孔徑或試驗對象4可被布置在垂直線和水平線之間的任意平面中(+/-360°)。
試驗對象4可以是材料試樣、一層或多層建筑物、成型件或完整的構件，例如汽車前墻襯里。隔板3可由多個段構成，段允許試驗孔徑的大小與試驗對象4匹配。
播音室1內側裝設有吸收聲音的襯里。優選地，播音室1被構造為反射少的空間。為此，播音室1的墻、天花板和地板裝設有高吸收的襯里，該襯里例如由指向空間的楔形元件構成，楔形元件由開放式多孔的(offenporig)泡沫材料或其他替代的吸收材料制成。
播音室1裝備有聲發生器陣列5，該聲發生器陣列5包含至少四個相同的、優選至少十六個相同的聲發生器6。聲發生器的數量優選地對應于二次冪(4、9、16、25、…)。聲發生器6被布置在共同的平面中并相互均等間隔地布置在正方形的刪格中。同樣也可規定聲發生器6循環的或隨機的布置，以代替刪格。在循環布置中，聲發生器6優選地布置在同心圓上。聲發生器6可被實施為寬帶揚聲器。它們尤其可由具有平面構造的振蕩膜的揚聲器組成。除了寬帶揚聲器，也可使用用于高頻試驗的高音揚聲器。為此，揚聲器嵌板尤其是可更換地被構造，也就是說，對于高頻試驗，具有寬帶揚聲器的嵌板可相對具有高音揚聲器的嵌板被更換，該高音揚聲器相對寬帶揚聲器通常具有小的尺寸。
平面聲發生器陣列5或聲發生器6的共同平面被布置為平行于隔板3。聲發生器陣列5和/或基本上與其平行的隔板3是可移動的，使得聲發生器陣列5和隔板3之間的距離是可調節的。
給每個聲發生器6分配自己的音頻信號發生器7以及自己的功率放大器8。因此，聲發生器6是可選擇地單獨控制的。出于清楚的原因，在圖中只示出部分音頻信號發生器7和功率放大器8。
給音頻信號發生器7分配控制機構，借助該控制機構可這樣單獨控制音頻信號發生器7或聲發生器6，使得可選地產生散射聲場或基本上一維的、集中在具有布置在那的試驗對象4的隔板3的窗形孔徑上的聲場。分配給音頻信號發生器7或聲發生器6的控制機構可例如包括多通道計算機控制機構。
在圖2和3中表示控制模式，其中在播音室1中產生散射聲場。此處，發生器7都由時間上交替的相位來控制。與此對應地產生散射的波前。試驗對象(試驗物)上的散射的聲入射包含相對于聲入射角為0°的垂直聲入射-90°至+90°的范圍中的聲入射角。該控制模式對應于傳統窗試驗臺或頂棚試驗臺中的測量條件。
如在圖4和5中所示，根據本發明的試驗臺還可以在對應于具有垂直聲入射到試驗對象上的自由場條件的控制模式中運行。在該模式中，發生器7都由相同相位控制。可替換地，所有功率放大器8也可同時由唯一的發生器控制。其中，分別產生基本上為平面的波前，即具有垂直聲入射到試驗對象4上的一維聲場(參照圖1)。
此外，根據本發明的試驗臺也能夠在這樣控制模式中運行，其中產生基本上一維的聲場，該聲場以偏離垂直聲入射的入射角X°集中在試驗對象4上。為此，如圖6和7中示意性地示出那樣，發生器7都由恒定的但是逐組相互偏移的相位控制。為此，發生器7被劃分成組，組分別被分配給刪格形聲發生器陣列5的一行或一列。
圖7表示，一行或列聲發生器6的控制信號相對下一行或列的聲發生器6的控制信號之間的相移角分別被調節同樣大小。與此對應，產生基本上平面的波前，其具有對應于所調節相移角的到試驗對象4上的聲入射角X°。
相移角可以由根據本發明的試驗臺的控制裝置任意調節，使得產生基本上一維的聲場，該聲場以一定的聲入射角碰到試驗對象4。
在試驗臺的收音室2中，為了接收由試驗對象4允許通過的聲音，布置至少一個麥克風(未示出)(參照圖1)。但是，優選地，在收音室2中布置包括多個麥克風的麥克風陣列(未示出)。其中，麥克風被布置在平行于隔板3平面的平面中并相互均等間隔地布置在正方形的刪格中。通過這樣的麥克風陣列，將本地部分聲源定位在反射的結構表面上是可能的。特別地，這樣的麥克風陣列使得能夠測定試驗對象4上的聲壓分布或聲平分布。因此，可獲得關于試驗對象4反射特性或模式分布的信息。此外，也可由在空間中旋轉的麥克風測量收音室中的聲平。
在圖8中示意性地示出一種實施方式，其中根據本發明的試驗臺可轉動地被安置。轉動范圍為360°。用9表示用于可轉動地接收試驗臺的支架。用10表示轉軸。以這樣的實施方案可以執行隔音或插入衰減的測量，其中重力以任意定義的角度對試驗對象4產生影響。
本發明在其實施中不限于前述實施例。更確切地說，在基本不同的設計中使用權利要求中表現的發明思想的多種變型是可能的。因此，聲發生器陣列5也可例如包括少于16或多于16個相同的聲發生器，例如可使用由12、20或100個可單獨或成組控制的揚聲器構成的聲發生器陣列5。除了聲發生器6的正方形和刪格形的布置以外，用于構造特定聲場、例如用于產生球形波前的圓形或隨機的聲發生器布置也在本發明的范圍中。此外，播音室1也可對應于頂棚試驗臺被布置在收音室2之上或之下。
權利要求
1.用于測量試驗對象(4)的隔音或插入衰減的試驗臺，具有其中布置有多個聲發生器(6)的播音室(1)、和通過具有用于布置所述試驗對象(4)的試驗孔徑的隔板(3)或分隔面與所述播音室分開的收音室(2)，其中在所述收音室(2)中布置至少一個麥克風，其特征在于，所述播音室(1)裝設有聲發生器陣列(5)，所述聲發生器陣列包括至少四個聲發生器(6)，所述聲發生器被布置在基本上平行于所述隔板(3)或平行于所述分隔面的平面中，其中為所述聲發生器(6)分配控制機構，借助于所述控制機構可這樣控制所述聲發生器(6)，使得可選地產生散射聲場或基本上一維的、集中在所述試驗孔徑上的聲場。
2.如權利要求1所述的試驗臺，其特征在于，可借助于所述控制機構這樣控制所述聲發生器(6)，使得產生基本上一維的聲場，所述聲場可選地垂直或以偏離垂直線的入射角(X°)集中在所述試驗孔徑上。
3.如權利要求1或2所述的試驗臺，其特征在于，可借助于所述控制機構改變所述基本上一維的聲場到所述試驗對象上的入射角(X°)。
4.如權利要求1至3之一所述的試驗臺，其特征在于，所述聲發生器陣列(5)包括至少16個聲發生器(6)。
5.如權利要求1至4之一所述的試驗臺，其特征在于，所述聲發生器(6)被布置在均等的柵格中或被循環布置。
6.如權利要求1至4之一所述的試驗臺，其特征在于，所述聲發生器(6)被隨機布置。
7.如權利要求1至6之一所述的試驗臺，其特征在于，所述聲發生器(6)是寬帶揚聲器和/或高音揚聲器。
8.如權利要求1至7之一所述的試驗臺，其特征在于，所述聲發生器(6)被安裝在可交換的嵌板中。
9.如權利要求1至8之一所述的試驗臺，其特征在于，所述聲發生器(6)被安裝在可交換的嵌板中。
10.如權利要求1至9之一所述的試驗臺，其特征在于，多個可相互交換的聲發生器嵌板，包括具有至少一個寬帶揚聲器的聲發生器嵌板和具有至少一個高音揚聲器的聲發生器嵌板。
11.如權利要求1至10之一所述的試驗臺，其特征在于，為每個聲發生器(6)分配自己的音頻信號發生器(7)和/或自己的功率放大器(8)。
12.如權利要求1至11之一所述的試驗臺，其特征在于，所述控制機構包括多通道計算機控制機構。
13.如權利要求1至12之一所述的試驗臺，其特征在于，所述播音室(1)內側裝設有吸收聲音的襯里。
14.如權利要求1至13之一所述的試驗臺，其特征在于，在所述收音室(2)中布置包括多個麥克風的麥克風陣列或旋轉的麥克風。
15.如權利要求1至14之一所述的試驗臺，其特征在于，所述聲發生器陣列(5)和/或所述基本上平行于所述聲發生器陣列(5)的隔板/分隔面是可移動的，使得聲發生器陣列(5)和隔板(3)或聲發生器陣列和分隔面之間的間隔是可調節的。
16.如權利要求1至15之一所述的試驗臺，其特征在于，所述播音室(1)的容積是可調節的。
17.如權利要求1至16之一所述的試驗臺，其特征在于，所述播音室(1)和所述收音室(2)相互耦合地便于移動地被安置，使得所述試驗孔徑可選地可垂直地、水平地或任意傾斜地定位。
18.用于測量試驗對象(4)的隔音或插入衰減的方法，其中使用包括具有多個聲發生器(6)的播音室(1)和具有至少一個麥克風的收音室(2)的試驗臺，其中所述播音室(1)和所述收音室(2)通過具有用于布置試驗對象(4)的窗形孔徑的隔板(3)或分隔面來相互分開，其特征在于，在所述播音室(1)中以這種方式布置由至少四個聲發生器(6)構成的聲發生器陣列(5)，使得所述聲發生器(6)被布置在基本上平行于所述隔板(3)或平行于所述分隔面的平面中，并且借助于控制機構這樣控制所述聲發生器(6)，使得可選地產生散射聲場或基本上一維的、集中在所述試驗對象(4)上的聲場。
19.如權利要求18所述的方法，其特征在于，借助于所述控制機構這樣控制所述聲發生器(6)，使得產生基本上一維的聲場，所述聲場可選地垂直地或以偏離垂直線的入射角(X°)集中在所述試驗對象(4)上。
20.如權利要求18或19所述的方法，其特征在于，借助于控制機構改變所述基本上一維的聲場到所述試驗對象(4)上的入射角(X°)。
21.如權利要求18至20之一所述的方法，其特征在于，所使用的聲發生器陣列(5)包括至少16個聲發生器(6)。
22.如權利要求18至21之一所述的方法，其特征在于，所述聲發生器(6)被布置在均等的柵格中或被循環布置。
23.如權利要求18至21之一所述的方法，其特征在于，所述聲發生器(6)被隨機分布地布置。
24.如權利要求18至23之一所述的方法，其特征在于，使用寬帶揚聲器和/或高音揚聲器作為聲發生器(6)。
25.如權利要求18至24之一所述的方法，其特征在于，為每個聲發生器(6)分配自己的音頻信號發生器(7)和/或自己的功率放大器(8)。
26.如權利要求18至25之一所述的方法，其特征在于，使用多通道計算機控制機構作為控制機構。
27.如權利要求18至26之一所述的方法，其特征在于，在所述收音室(2)中布置包括多個麥克風的麥克風陣列或旋轉的麥克風。
全文摘要
本發明涉及用于測量試驗對象的隔音或插入衰減的一種試驗臺和一種方法。試驗臺具有裝備有多個聲發生器(6)的播音室(1)和與該播音室(1)鄰接的收音室(2)，該收音室(2)與播音室通過具有用于布置試驗對象(4)的試驗孔徑的隔板(3)或分隔面來分開。播音室裝設有聲發生器陣列(5)，該聲發生器陣列包含至少四個聲發生器(6)，該四個聲發生器(6)被布置在基本上平行于隔板(3)或平行于分隔面的平面中。給聲發生器(6)分配控制機構，借助該控制機構可這樣控制聲發生器，使得選擇性地產生散射聲場或基本上一維的、集中在試驗對象(4)上的聲場。在利用一維聲場測量時，控制聲發生器(6)是可能的，該控制產生垂直的聲入射或選擇性地產生一定的偏離垂直線的到試驗對象(4)上的入射角。同時，控制機構優選地被如此構成，以致一維聲場到試驗對象(4)上的入射角是可任意調節的。
文檔編號G01N29/11GK1712952SQ20051007880
公開日2005年12月28日 申請日期2005年6月20日 優先權日2004年6月21日
發明者拉爾夫·伯根伯格 申請人:卡庫斯蒂克斯技術中心股份有限公司