表面阻抗法测量水声材料声反射系数误差分析-哈尔滨工程大学学报.pdf

第３６卷第 １０期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．３６ №．１０ ２０１５年１０月　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｏｃｔ．２０１５ 表面阻抗法测量水声材料声反射系数误差分析 １，２ ２ １，２ 时胜国 ，王超 ，胡博 （１．哈尔滨工程大学水声技术重点实验室，黑龙江哈尔滨 １５０００１；２．哈尔滨工程大学水声工程学院，黑龙江哈尔滨 １５０００１） 摘　 要：针对采用单矢量传感器表面阻抗法对水声材料进行反射系数测量时产生的测量误差问题，从理论上系统地分析了 表面阻抗法的误差来源、影响大小和测量不确定度。 通过数值计算，重点分析了矢量传感器对材料边缘衍射效应的抑制作 用，提出了规避其影响的方法，并讨论了发射声源和测量系统等参数对测量结果的影响。 数值计算结果表明：基于矢量传 感器的表面阻抗法对材料边缘衍射效应起到了一定抑制作用，测量结果优于双声压水听器法；表面阻抗法对矢量传感器各 通道声压灵敏度误差和相位不一致性较敏感；在低频、大角度入射情况下表面阻抗法对测量系统参数误差较敏感。 关键词：反射系数；水声材料；表面阻抗法；矢量传感器；边缘衍射效应；误差分析 ｄｏｉ：１０．１１９９０／ ｊｈｅｕ．２０１４０８００７ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ／ ２３．１３９０．Ｕ１７１３．０３４．ｈｔｍｌ 中图分类号：Ｏ４２７．９　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１５）１０⁃１３９７⁃０７ Ｅｒｒｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｏｕｎｄ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｂｙ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｍｅｔｈｏｄ １，２ ２ １，２ ＳＨＩ Ｓｈｅｎｇｇｕｏ ，ＷＡＮＧ Ｃｈａｏ ，ＨＵ Ｂｏ （１． Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ；２． Ｃｏｌｌｅｇｅｏｆ ＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＡ⁃ ｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒｔｏｈａｎｄｌｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｒｒｏｒｓｗｈｅｎｔｈｅａｃｏｕｓｔｉｃｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒａｃｏｕｓｔｉｃｍａ⁃ ｔｅｒｉａｌｓａｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｂｙ ａｓｉｎｇｌｅｖｅｃｔｏｒｈｙｄｒｏｐｈｏｎｅｂａｓｅｄｏｎｓｕｒｆａｃｅｉｍｐｅｄａｎｃｅｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｓｏｕｒｃｅｏｆ ｅｒｒｏｒ，ｔｈｅｄｉｆ⁃ ｆｒａｃｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｏｆ ｓｕｒｆａｃｅｉｍｐｅｄａｎｃｅｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｎｕｍｅｒ⁃ ｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｆｏｃｕｓｅｄ ｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓｏｆ ｔｈｅ ｖｅｃｔｏｒ ｓｅｎｓｏｒ′ｓｒｅｓｔｒａｉｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｅｄｇｅ′ｓｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ，ａ ｍｅｔｈｏｄｆｏｒ ａｖｏｉｄｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ． Ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ′ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔ， ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ ｓｏｕｎｄ ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｎｕｍ