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LMS声强测试教程

吕老师

1年前浏览1875

一、设备连接

设备：多面体球声源1个，声源功率放大器1个，声强前端1个，Grase 声强探头1个（含2个麦克风），相位标定器1个，声压标定器1个，麦克风4个，数采前端1个，电脑1台。

数采前端的OUT通道与声源功率放大器IN通道连接，声强探头A、B通道与声强前端输入通道A、B连接，声强前端输出通道A、B与数采前端输入通道连接（2个）

二、通道设置

连接声强探头的A麦克风到数采前端的第一个通道，B麦克风到第二个通道。

启动LMS模块Sound Intensity Testing。

在通道设置中，需要根据相应的测点定义每个麦克风的名字。确保通道分组为Acoustic，并且定义Quantity为Pressure，方向Dir可以选择为S。如果麦克风是ICP的，请选择ICP模式：如果是需要极化电压的麦克风，那么需要硬件提供极化电压，LMS VM8可以提供200V，Power supple 28V。

三、校准

3.1 软件模块和硬件

需要的软件为LMS Test.Lab 11B Acoustic Sound Intensity Testing software；硬件为LMS CADAS Mobile前端。GRAS声强探头50AI-L，GRAS校准器51AB；CAL200校准器。

把声强探头的麦克风插入CAL200校准器孔中。把CAL200校准器设置到1000Hz sine和94dB RMS。

3.2 灵敏度校准

在Calibration校准界面进行麦克风校准

3.3 设置声强探头

在进行测试前，我们需要进行设置，确保两个麦克风组合成一个声强探头。进入Setup界面，Probe下选择“Sound Intensity PP”，然后点击‘Create New Probe’按钮。检查两个麦克风是否都已经连接到正确的通道。填写一个合适的名字，输入spacer的长度，注意这里方向Direction可以任意设置，因为我们还没有开始真正的测量，设置到目前为止。第一栏Status的状态为绿色。

常规设置：MicA对应靠近被测物体的麦克风（测量麦克风），MicB对应远离被测物体的麦克风（参考麦克风）。

3.4 相位校准

相位校准是为了补偿测量过程中使用的两个麦克风的误差。当前一步的PP探头创建好后，我们就可以进行一个相位校准了。

相应的麦克风应该放置在一个平面波的声场中，比较典型的自由声场中的粉噪声源（在一个消声室中或者一个校准器中）。

对于单向测量，有两个选择。或者是测量M1麦克风相对于 M2参考麦克风的FRF（M1-M2），或者是测量M2麦克风相对于M1参考麦克风FRF（M2-M1）。

常用双向测量，测量（M1-M2）和（M2-M1）。

3.4.1 测量设置

相位校准器如下

声强相位校准测试系统如下图

拔出声强探头上的麦克风插入校准器，推麦克风直到他们被固定紧。把A（M1）和B（M2）通过数据线接入数采对应的通道。校准器输入通过数采OUT信号源通道提供。

注：M1-M2测试位置不能装反，测试M2-M1时，需要把两个麦克风对调位置。

3.4.2 相位校准

在Sound Intensity Testing中进行校准。相位校准是在灵敏度校准的基础上进行的。在Acquisition Setup界面，可以看到右下角的Source Control。打开第一个信号源输出通道，设置电压0.5V（不可超过1V！）的随机信号。点击右边的“more”按钮，选择粉红噪声。

按下Start Sou rce按钮，检查发出的信号是否已经进入校准器。在Setup里进行参数设置，为确保在一个足够宽的1/3倍频程带宽内。设置一个高的带宽和小的频率分辨率。

接下来进入Measure测量界面，进行相位校准。如果定义了几个声强探头，选择自己需要校准的探头。

选择第一个测量“M1-M2”。点击Arm/Disarm按钮，并点击“Start Source”按钮发出一个粉色噪声给校准器。左下角的两个状态栏会显示相应的状态，一旦测量完成，会自动跳出“Phase Correction FRF selection”对话框，点击“Done ”接受测试FRF。如进行的是单向校准，相位校准已完成。可以进入PRII测量。如果是双向校准，选择“M2-M1”切换校准器中两个麦克风位置，在进行一次相位校准。

可以随时在Setup界面中调用相位校准的FRFs。有三栏分别是“Phase Correction”，“Correction Mode”和“Phase Correction Load”。点击“Phase Correction Load”打开一个对话框，点击右边的“selection”按钮，就可以导入两个麦克风分别作为参考的一组FRF（测量单向）或者两组FRF（测量双向FRF），M1-M2和M2-M1。点击“Done”进行确认。

把数采第一个OUT通道与校准器的输入连接，进入Setup界面，在右边的Source Control 中选择粉噪声。

进入Measure 操作如相位校准。

3.5 声压残余声强指数（PRII）

为了计算声强探头的声压残余声强指数，需要将声强探头放置在一个声压处处均匀的声场内。在这种场所，一对传声器得到两个信号之间应该没有任何差别，因为测量到的声强应为零。然而，两个测量通道之间麦克风的相位适配和其他非理想因素，导致两个信号稍有不同，使得表现上声强有一低值。声强检测就像是存在一个噪声阈，低于该阈的测量是不可能的，这个噪声阈就是残余声强级，PRII等于声压级和残余声强级的差。

测量声压残余声强指数的流程和进行相位校准的基本流程相同，不过，需要取出中间金属块。

注：M1和M2不可装反

四、测量

以下部分将介绍如何建立一个几何模型

4.1 建立几何模块

所有需要测量声强的测点都需要在几何模型中进行定义。从本质上讲，只需建立点就可以了，但是为了更好的显示效果，通常需要连接成线或者面。我们建议每个面可以定义一个组件Component。声强分析模块可以处理各种形状的表面，如果你想识别一个测试对象的一个总的声功率，一定要保证各个测试表面能组成一个包围测试对象的封闭体。

使用默认的网格划分模型：矩形。声学网格生成模块可以很方便地一下生成一个包括测试对象的六面体。你可以根据测试情况选择生成几个面，只需勾选右侧Create下面的复选框，就可以生成相对应得面。并选择Y和Z分别要划分成多少格，比如下图，只生成了六面体的前面一个面。

为了方便使用整体坐标系，测点命名使用User Defined Sequence，最左上角的点命名为测量面的第一点，从这一点开始，我们按照Z字形进行移动，先是从左往右，然后再从右往左，依次类推，测点的名字逐渐累加。

点击右下角的Creat按钮，软件就根据刚才的设置生成了你需要的面。在图上点击鼠标右键，选择Fit Model，进行大小最优化显示。

下一步我们将导入照片，和我们建立的几何模型进行重叠显示。

Transparency 调整透明度。

保存项目

为了减少随机噪声影响，可以选择每秒4个平均或更高，这就意味着每0.25s就可以得到一个瞬时声强。

勾选需要显示和保存的参数

关于方向设置：如果第一个通道（通常连接A麦克风探头）指向测试对象，那么探头产生一个正的声强。当测量一个新的平面时，要确保输入相应的测量方向。这就取决于geometry的方向是如何定义的。

4.2开始测量

选择Fixed Layout 状态，这是为声强测试设计好的实时监控界面

在几何模型中将显示第一个测点的具体位置：

该点的颜色是橘色的，说明还没有测量该点的声强数据。当一个点的测量完成后软件会自动保存一个run，run的名字.

作为练习，在进行第二个点测量前，我们需要修改一些设置，所以点击Cancel按钮。如果不做任何修改，你的屏幕上将出现以下图像：

在两个图上点击鼠标右键，选择legend，这样两个图就都增加了legend。

在左边图的Y轴上点击鼠标右键，把显示的格式改为dB：

这时你就看到红色和绿色两条曲线legend显示同一个名字。红色曲线为每0.25s得到的瞬时声强，绿色曲线为10s能量平均声强。

如果你在这里看到红色部分，那说明声强是负的。换句话说，就是声强的方向是指向测试对象，而不是期望的由测试对象指向外部。声强为负值的原因可能是在低频部分有很多的反射面，比如测试对象放置的地面就是一个反射面。也有可能是振动产生的：由于是手臂持有声强探头，所以探头有一定的振动，这些振动是由测量者的身体产生的，或者是由于测试对象产生振动，把振动传递到地面在通过测试者最终传递到声强探头。

在这个图中，还可以看到测量的一个范围，它由lower limit 和upper limit构成，lower limit 是根据PRII计算得到的，upper limit 就是SPL。可以发现，在图的左侧，该范围是比较狭窄的。

基于这些原因，我们将显示120Hz以上的频段，在横坐标上双击鼠标左键，把显示的下限设置为120Hz，如下图所示：