一种声强测量校准装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及声学计量技术领域，特别是指一种声强测量校准装置及方法。
【背景技术】
[0002]声强是指声波平均能流密度的大小，是衡量声波信号的重要技术指标，因此，对声强的测量具有重要意义。声强可以在任何声场中测量，测量声强时稳态背景噪声对被测设备的声功率没有任何影响。目前，声强的测量存在两种方法:P-U法和P-P法。P-U法是指测量声场中某点微粒的振动速度和该点处声压，利用二者的乘积来求出测量点的声强;P-P法是指测量声场中某点附近相距很小的两处声压，利用压力梯度与平均声压的关系来求出声强。通常采用声强测量仪测量声强，声强测量仪在许多领域广泛用于现场研究复杂振动机械的福射模式和声源定位。
[0003]然而，随着数字信号处理技术和机械加工技术的迅速发展，以及声强测量技术的逐渐成熟，人们对于声强测量的准确性也提出了更高的要求，而其中最关键的技术之一在于声强测量的校准，声强测量离不开声强测量校准装置。专利文献CN103414978A公开了一种声耦合器法的声强仪频率响应校准装置，该专利文献适用于频率范围为50?1000Hz范围的频率响应，但是其所采用的声耦合器法对于装置的加工和安装要求较高，因此，所测得计算的结果准确性不高，无法满足高精度的校准需求，而且，其开环控制也无法保证校准信号的稳定性和准确性。另一个专利文献CN102650545A公开了一种高压源结合相位控制的高声强级校准装置及方法，但该专利文献只适用于500-800HZ的高压声源，而且其采用相位差的校准装置需要两组元件完全对称，很大程度上存在加工、安装以及人工检测方面的误差，同时其结果需要利用空气密度、距离、相位差等系数进行处理，进一步增大了校准的不准确性。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提出一种声强测量校准装置及方法，能够适用于不同类型的校准信号，且能获得稳定、可靠的、准确的校准声波，同时减少各类因素的干扰。
[0005]基于上述目的本发明提供的声强测量校准装置包括:外壳上盖、外壳、套筒、电路板、扬声器、耦合腔、耦合元件、耦合腔底盖、参考传声器;所述外壳分为上端和下端，且下端的内径小于上端的内径;所述外壳上端的内表面与所述套筒的外表面紧密配合，所述外壳下端与所述耦合腔的一端固定连接;所述外壳上盖与所述外壳上端固定连接;所述扬声器和所述电路板固定在所述套筒的内部，且所述扬声器通过导线连接到所述电路板;所述扬声器的前端对着外壳下端;校准信号通过导线连接到所述电路板，且校准信号经过电路板中电路的处理后传送到扬声器中，用于驱动扬声器发出声波信号;所述耦合元件固定在所述耦合腔上;所述耦合腔底盖置于所述耦合腔的另一端;待校准的声强探头位于耦合元件中，用于测量耦合腔内的声强信号;所述参考传声器固定在所述耦合腔底盖内，且所述参考传声器通过导线连接到所述电路板;所述参考传声器用于接收耦合腔内的声强信号并通过导线将声强信号反馈给所述电路板。
[0006]可选的，所述参考传声器固定在所述耦合元件中，用于在所述耦合元件内测量声强信号。
[0007]可选的，所述声强测量校准装置还包括锥形孔板;所述锥形孔板一端与所述套筒连接，另一端与所述外壳下端连接。
[0008]可选的，所述锥形孔板直径较大的一端与所述套筒连接，且其直径与所述套筒的外径相同；所述锥形孔板直径较小的一端与所述外壳下端连接，且其直径与所述外壳下端的内径相同。
[0009]可选的，所述耦合元件沿所述耦合腔的中心线且与所述耦合元件端面平行的平面上至少开有1个耦合小孔。
[0010]可选的，所述耦合腔、所述外壳以及所述耦合元件的中心线均重合。
[0011 ]可选的，所述声强测量校准装置还包括BNC转接头；导线通过所述BNC转接头从外部连接到所述声强测量校准装置内。
[0012]可选的，所述声强测量校准装置还包括密封圈；所述耦合腔与所述外壳下端连接处通过所述密封圈进行密封。
[0013]可选的，所述声强测量校准装置还包括传声器连接座和支撑板;所述参考传声器与所述传声器连接座连接;所述传声器连接座通过所述支撑板固定在所述耦合腔底盖内。
[0014]可选的，所述声强测量校准方法包括如下步骤:
[0015](1)外部装置产生的校准信号通过导线连接到所述电路板中；
[0016](2)校准信号经过电压跟随和有效值转换电路进行处理，得到有效值RMS2;
[0017](3)同时，校准信号依次经过电压跟随、程控衰减、比例放大、功率放大电路处理后，进入并驱动扬声器产生声波信号，产生的声波信号传送至耦合腔内；
[0018](4)参考传声器接收声波信号并通过导线反馈到电路板中；同时，耦合元件中的待校准的声强探头也接收相同的声波信号并得到声强测量值；
[0019](5)参考传声器的反馈信号经过电路的前置放大和有效值转换处理，得到有效值RMS1；
[0020](6)步骤(5)中的有效值RMS 1与步骤(2)中的有效值RMS2在除法器电路中进行处理，得到一个数值信号，该数值信号经过比例放大电路和A/D转换电路进行处理，得到一个程控衰减系数；
[0021](7)所述程控衰减系数控制程控衰减电路衰减或放大的倍数，使得耦合腔中的声强信号与校准信号保持一致，待耦合腔中的声强信号稳定后，将步骤(4)中待校准的声强探头测得的声强测量值与校准信号对比，即完成声强测量的校准。
[0022]从上面所述可以看出，本发明提供的声强测量校准装置及方法，其校准信号可从外部装置产生，因此能适应各种类型的声强测量校准的环境和方法;而且通过所述套筒及所述外壳的传导，使得所述耦合腔中获得稳定、有效的声源。通过所述参考传声器反馈的参考信号以及电路的对比处理，使得校准信号更加稳定、准确，同时，本发明提供的声强测量校准装置高度集成，方便携带和即时检测。
【附图说明】
[0023]图1为本发明实施例的声强测量校准装置的结构示意图；
[0024]图2为本发明实施例的耦合腔及耦合元件的结构示意图；
[0025]图3为本发明实施例的校准信号控制流程示意图。
【具体实施方式】
[0026]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0027]参照图1所示，为本发明一个实施例的声强测量校准装置的结构示意图。所示声强测量校准装置包括:外壳上盖1、外壳5、套筒2、电路板7、扬声器8、耦合腔13、耦合元件14、耦合腔底盖15、参考传声器16。所述外壳5分为上端53和下端54，且下端54的内径小于上端53的内径，所述下端54内部形成一个传音通道51;所述外壳上端53的内表面与所述套筒2的外表面紧密配合，所述外壳下端54与所述耦合腔13的一端固定连接;所述外壳上盖1与所述外壳上端53固定连接;所述扬声器8和所述电路板7固定在所述套筒2的内部，且所述扬声器8通过导线连接到所述电路板7上;所述扬声器8的前端正对着所述外壳下端54，且所述扬声器8的中心线位于所述外壳5的中心线上;外部装置产生的标准校准信号通过导线3和导线28穿过所述外壳5和所述套筒2连接到所述电路板7，且所述校准信号经过所述电路板7中校准电路的信号处理后传送到扬声器8中，用于驱动扬声器8发出声波信号;所述耦合元件14固定在所述耦合腔13上;所述耦合腔底盖15置于所述耦合腔13的另一端;待校准的声强探头位于所述耦合元件