一種聲強測量校準裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及聲學計量技術領域，特別是指一種聲強測量校準裝置及方法。
【背景技術】
[0002]聲強是指聲波平均能流密度的大小，是衡量聲波信號的重要技術指標，因此，對聲強的測量具有重要意義。聲強可以在任何聲場中測量，測量聲強時穩態背景噪聲對被測設備的聲功率沒有任何影響。目前，聲強的測量存在兩種方法:P-U法和P-P法。P-U法是指測量聲場中某點微粒的振動速度和該點處聲壓，利用二者的乘積來求出測量點的聲強;P-P法是指測量聲場中某點附近相距很小的兩處聲壓，利用壓力梯度與平均聲壓的關系來求出聲強。通常采用聲強測量儀測量聲強，聲強測量儀在許多領域廣泛用于現場研究復雜振動機械的福射模式和聲源定位。
[0003]然而，隨著數字信號處理技術和機械加工技術的迅速發展，以及聲強測量技術的逐漸成熟，人們對于聲強測量的準確性也提出了更高的要求，而其中最關鍵的技術之一在于聲強測量的校準，聲強測量離不開聲強測量校準裝置。專利文獻CN103414978A公開了一種聲耦合器法的聲強儀頻率響應校準裝置，該專利文獻適用于頻率范圍為50?1000Hz范圍的頻率響應，但是其所采用的聲耦合器法對于裝置的加工和安裝要求較高，因此，所測得計算的結果準確性不高，無法滿足高精度的校準需求，而且，其開環控制也無法保證校準信號的穩定性和準確性。另一個專利文獻CN102650545A公開了一種高壓源結合相位控制的高聲強級校準裝置及方法，但該專利文獻只適用于500-800HZ的高壓聲源，而且其采用相位差的校準裝置需要兩組元件完全對稱，很大程度上存在加工、安裝以及人工檢測方面的誤差，同時其結果需要利用空氣密度、距離、相位差等系數進行處理，進一步增大了校準的不準確性。

【發明內容】

[0004]有鑒于此，本發明的目的在于提出一種聲強測量校準裝置及方法，能夠適用于不同類型的校準信號，且能獲得穩定、可靠的、準確的校準聲波，同時減少各類因素的干擾。
[0005]基于上述目的本發明提供的聲強測量校準裝置包括:外殼上蓋、外殼、套筒、電路板、揚聲器、耦合腔、耦合元件、耦合腔底蓋、參考傳聲器;所述外殼分為上端和下端，且下端的內徑小于上端的內徑;所述外殼上端的內表面與所述套筒的外表面緊密配合，所述外殼下端與所述耦合腔的一端固定連接;所述外殼上蓋與所述外殼上端固定連接;所述揚聲器和所述電路板固定在所述套筒的內部，且所述揚聲器通過導線連接到所述電路板;所述揚聲器的前端對著外殼下端;校準信號通過導線連接到所述電路板，且校準信號經過電路板中電路的處理后傳送到揚聲器中，用于驅動揚聲器發出聲波信號;所述耦合元件固定在所述耦合腔上;所述耦合腔底蓋置于所述耦合腔的另一端;待校準的聲強探頭位于耦合元件中，用于測量耦合腔內的聲強信號;所述參考傳聲器固定在所述耦合腔底蓋內，且所述參考傳聲器通過導線連接到所述電路板;所述參考傳聲器用于接收耦合腔內的聲強信號并通過導線將聲強信號反饋給所述電路板。
[0006]可選的，所述參考傳聲器固定在所述耦合元件中，用于在所述耦合元件內測量聲強信號。
[0007]可選的，所述聲強測量校準裝置還包括錐形孔板;所述錐形孔板一端與所述套筒連接，另一端與所述外殼下端連接。
[0008]可選的，所述錐形孔板直徑較大的一端與所述套筒連接，且其直徑與所述套筒的外徑相同；所述錐形孔板直徑較小的一端與所述外殼下端連接，且其直徑與所述外殼下端的內徑相同。
[0009]可選的，所述耦合元件沿所述耦合腔的中心線且與所述耦合元件端面平行的平面上至少開有1個耦合小孔。
[0010]可選的，所述耦合腔、所述外殼以及所述耦合元件的中心線均重合。
[0011 ]可選的，所述聲強測量校準裝置還包括BNC轉接頭；導線通過所述BNC轉接頭從外部連接到所述聲強測量校準裝置內。
[0012]可選的，所述聲強測量校準裝置還包括密封圈；所述耦合腔與所述外殼下端連接處通過所述密封圈進行密封。
[0013]可選的，所述聲強測量校準裝置還包括傳聲器連接座和支撐板;所述參考傳聲器與所述傳聲器連接座連接;所述傳聲器連接座通過所述支撐板固定在所述耦合腔底蓋內。
[0014]可選的，所述聲強測量校準方法包括如下步驟:
[0015](1)外部裝置產生的校準信號通過導線連接到所述電路板中；
[0016](2)校準信號經過電壓跟隨和有效值轉換電路進行處理，得到有效值RMS2;
[0017](3)同時，校準信號依次經過電壓跟隨、程控衰減、比例放大、功率放大電路處理后，進入并驅動揚聲器產生聲波信號，產生的聲波信號傳送至耦合腔內；
[0018](4)參考傳聲器接收聲波信號并通過導線反饋到電路板中；同時，耦合元件中的待校準的聲強探頭也接收相同的聲波信號并得到聲強測量值；
[0019](5)參考傳聲器的反饋信號經過電路的前置放大和有效值轉換處理，得到有效值RMS1；
[0020](6)步驟(5)中的有效值RMS 1與步驟(2)中的有效值RMS2在除法器電路中進行處理，得到一個數值信號，該數值信號經過比例放大電路和A/D轉換電路進行處理，得到一個程控衰減系數；
[0021](7)所述程控衰減系數控制程控衰減電路衰減或放大的倍數，使得耦合腔中的聲強信號與校準信號保持一致，待耦合腔中的聲強信號穩定后，將步驟(4)中待校準的聲強探頭測得的聲強測量值與校準信號對比，即完成聲強測量的校準。
[0022]從上面所述可以看出，本發明提供的聲強測量校準裝置及方法，其校準信號可從外部裝置產生，因此能適應各種類型的聲強測量校準的環境和方法;而且通過所述套筒及所述外殼的傳導，使得所述耦合腔中獲得穩定、有效的聲源。通過所述參考傳聲器反饋的參考信號以及電路的對比處理，使得校準信號更加穩定、準確，同時，本發明提供的聲強測量校準裝置高度集成，方便攜帶和即時檢測。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明實施例的聲強測量校準裝置的結構示意圖；
[0024]圖2為本發明實施例的耦合腔及耦合元件的結構示意圖；
[0025]圖3為本發明實施例的校準信號控制流程示意圖。
【具體實施方式】
[0026]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
[0027]參照圖1所示，為本發明一個實施例的聲強測量校準裝置的結構示意圖。所示聲強測量校準裝置包括:外殼上蓋1、外殼5、套筒2、電路板7、揚聲器8、耦合腔13、耦合元件14、耦合腔底蓋15、參考傳聲器16。所述外殼5分為上端53和下端54，且下端54的內徑小于上端53的內徑，所述下端54內部形成一個傳音通道51;所述外殼上端53的內表面與所述套筒2的外表面緊密配合，所述外殼下端54與所述耦合腔13的一端固定連接;所述外殼上蓋1與所述外殼上端53固定連接;所述揚聲器8和所述電路板7固定在所述套筒2的內部，且所述揚聲器8通過導線連接到所述電路板7上;所述揚聲器8的前端正對著所述外殼下端54，且所述揚聲器8的中心線位于所述外殼5的中心線上;外部裝置產生的標準校準信號通過導線3和導線28穿過所述外殼5和所述套筒2連接到所述電路板7，且所述校準信號經過所述電路板7中校準電路的信號處理后傳送到揚聲器8中，用于驅動揚聲器8發出聲波信號;所述耦合元件14固定在所述耦合腔13上;所述耦合腔底蓋15置于所述耦合腔13的另一端;待校準的聲強探頭位于所述耦合元件