从平面波作用下三维声强阵列的理论推导出发,通过声压、质点振速估计和声强谱计算,比较了正四面体传声器和六传声器的幅值误差和方向性误差,并在全消声室中对数值仿真的结果进行验证.研究结果表明:随着频率增加,幅值误差呈指数式增长,4 k Hz范围内两种传声器的幅值误差均小于0.5 d B,满足精度要求,且正四面体传声器略优于六传声器;在平面波作用下正四面体传声器的方向性精度明显优于六传声器,当频率为8 k Hz时六传声器的角度偏差已接近6°,而正四面体传声器角度偏差仅为1°,且全频域范围内角度偏差增长缓慢.
主要探讨了两种四传声器阵列的理论精度,针对相应的传声器布置形式进行数值计算,比较了正四面体和直角四面体传声器探头在不同工况下的幅值误差和方向误差。结果表明,在平面波作用下,1~4 k Hz范围内正四面体传声器的幅值误差小于直角四传声器,且两者均小于1 d B,外接球心位置的幅值精度在高频段优势明显;当频率小于5 k Hz时,方向误差均控制在2°以内,因此可以满足相关的建筑声学测试要求。
针对四面体及六传声器布置形式的声强阵列测试精度进行数值计算,比较了两种阵列的幅值测量误差及方向判断误差,并通过消声室的测试分析验证数值计算结果.研究结果表明:随着频率的升高,声强测量的幅值误差也相应增加;声强阵列的半径小于0.012 7 m时,频率为6 k Hz时两者测量幅值误差均超过2 d B.在方向性误差判断方面,四传声器比六传声器存在较大的优势.在kd(波数与传声器声强阵列半径的积)小于1.6时,四传声器声强阵列的方向误差判别小于1°.四传声器声强阵列降低了声强测量的硬件系统要求,但在中频阶段完全可以用于相关的建筑声学测试.
