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高声压谐振耦合管共振频率的优化设计

杨嘉莉 毛宏宇 何龙标 祝海江 冯秀娟 牛锋

【引用本文】 杨嘉莉,毛宏宇,何龙标,等. 高声压谐振耦合管共振频率的优化设计[J]. 计量科学与技术,2021, 65(3):66-70 doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.14
引用本文: 【引用本文】 杨嘉莉,毛宏宇,何龙标,等. 高声压谐振耦合管共振频率的优化设计[J]. 计量科学与技术,2021, 65(3):66-70 doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.14
YANG Jiali, MAO Hongyu, HE Longbiao, ZHU Haijiang, FENG Xiujuan, NIU Feng. Design Optimization of the Resonance Frequency of a High Sound Pressure Resonant Coupled Tube[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(3): 66-70. doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.14
Citation: YANG Jiali, MAO Hongyu, HE Longbiao, ZHU Haijiang, FENG Xiujuan, NIU Feng. Design Optimization of the Resonance Frequency of a High Sound Pressure Resonant Coupled Tube[J]. Metrology Science and Technology, 2021, 65(3): 66-70. doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.14

高声压谐振耦合管共振频率的优化设计

doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.14
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51575502);质量技术监督能力提升项目(ANL1803)
详细信息
    作者简介:

    杨嘉莉(1992-),中国计量科学研究院、北京化工大学联合培养硕士研究生,研究方向:声学测量仪器,邮箱:1847417531@qq.com

    通讯作者:

    何龙标(1981-),中国计量科学研究院研究员,研究方向:声学计量,邮箱:helb@nim.ac.cn

Design Optimization of the Resonance Frequency of a High Sound Pressure Resonant Coupled Tube

  • 摘要: 谐振耦合管法产生的声压源具有高声压级、低失真的特点,通常用于高声压传声器在固定频率下的线性度校准。基于声学有限元模型,分析了谐振耦合管的特征频率和频率响应,优化了谐振耦合管的设计,其共振基频的实验值与计算值相差0.8 Hz,500 Hz谐振耦合管实现的声压级可到174 dB,总谐波失真为0.5%。
  • 图  1  谐振耦合管简图

    Figure  1.  Schematic diagram of a resonant coupled tube

    图  2  谐振耦合管的三维结构

    Figure  2.  Structure of the resonant coupled tube

    图  3  T1管不同长度时的频率响应

    Figure  3.  Frequency response with different lengths of the tube T1

    图  4  T2管不同长度时的频率响应

    Figure  4.  Frequency response with different lengths of the tube T2

    图  5  不同截面积比时的频率响应

    Figure  5.  Frequency response at different cross section ratios

    图  6  优化设计后谐振耦合管的频率响应

    Figure  6.  Frequency response of the optimized resonant coupled tube

    图  7  基于谐振耦合管法的高声压源系统实物图

    Figure  7.  Photo of the system of the high sound pressure source based on the resonant coupled tube method

    图  8  500 Hz耦合管管末端声压的频率响应曲线

    Figure  8.  Frequency response curve obtained at the end of the 500 Hz coupled tube

    表  1  谐振耦合管的特征频率

    Table  1.   Characteristic frequency of the resonant coupled tube Hz

    一阶二阶三阶四阶五阶
    500.8624.91140.11622.51752.1
    下载: 导出CSV

    表  2  谐振频率实验值和计算值的对照

    Table  2.   Comparison of experimental and calculated resonant frequencies Hz

    一阶二阶三阶
    计算500.8624.91140.1
    实验500.0625.01165.0
    $\left| \varDelta \right|$0.80.124.9
    下载: 导出CSV

    表  3  T2管顶部在不同声压级下的测试结果

    Table  3.   Test results at different sound pressure levels at the top end of the tube T2

    声压级/dBTHD/%声压级/dBTHD/%
    1140.211670.20
    1240.061680.25
    1340.021690.41
    1440.011700.39
    1540.041710.37
    1640.141720.37
    1650.151730.39
    1660.171740.45
    下载: 导出CSV
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  • 网络出版日期:  2021-04-13
  • 刊出日期:  2021-03-12

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