2009-2010拟开设声学实验.doc

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1、实验1测试系统特性及仿真【实验目的】1.熟练掌握一阶、二阶测试系统的动态特性；2.正确理解动态特性参数对系统的影响；3.掌握用Matlab语言对系统进行时域及频域分析的方法；【实验仪器】硬件：普通计算机，软件：Matlab7.0【实验原理】一、传递函数模型一般的声学系统多数情况下可以认为是线性时不变系统(LTI)，数学模型通常用常系数线性微分方程来描述，即对上式两边取傅立叶变换，令,可得系统的传递函数为:系数数组，称为传递函数的二对组。在matalb中我们可以通过调用tf函数来来创建LTI模型。本实验主要使用传递函数模型来分析两种单输入单输出的测试系统特性。一

2、种是一阶测试系统，传递函数为：，另一种是二阶测试系统，传递函数为：二、实验用Matlab命令⑴SYS=tf(NUM,DEN)利用传递函数二对组创建LTI模型；8⑵[NUM,DEN]＝tfdata(S-LTI)从LTI对象获得传递函数二对组；⑶[Y,T]＝step(S-LTI)计算或绘制LTI对象S-LTI的阶跃响应；⑷[Y,T]＝impulse(S-LTI)计算或绘制LTI对象S-LTI的冲击响应；⑸[Y,T]＝lsim(S-LTI,U,T)计算或绘制LTI对象S-LTI的任意输入响应；⑹bode(S-LTI)绘制LTI对象S-Lti的Bode图；【实验步骤】

3、1.打开Matlab，熟悉信号处理的相关指令；2.假定一阶测试系统的输入为：编写m文件一连画出输入及稳态响应的时域曲线，分析幅值及相位的变化情况；3.在matlab中编写m文件，画出一阶测试系统的Bode图(对数频率特性)、冲击响应曲线及阶跃响应曲线；4.时，编写m文件画出二阶测试系统的Bode图，阻尼比分别为0.1、0.7、2.0。5．给出阻尼比时的冲击响应曲线及阶跃响应曲线，通过曲线测定二阶测试系统动态特性指标值、，和理论值进行比较；【注意事项】1．MATLAB命令输入必须在英文输入状态下进行。2．系统的输入输出曲线及不同阻尼比的Bode图应画在同一坐标中

4、以便进行比较思考题一阶、二阶测试系统的动态特性参数是什么？通过什么方法可获得这些参数？8实验2噪声声级测量随着社会经济科技的发展，环境问题已被国际社会公认为是影响21世纪可持续发展的关键性问题，而噪声污染更是21世纪首要攻克的环境问题之一。人们在享受现代物质文明的同时，也会受到相应的噪声与振动带来的危害。为了了解噪声污染的规律，找到防治噪声污染的有途径，对其进行正确的测试是必不可少的环节。【实验目的】1.测量噪声源的声压级及声级；2.了解噪声的基本度量级评价参量；3.掌握声级计的基本结构原理及其使用方法。【实验仪器】声级计(型号待定)、声级校准器(型号待定)、

5、噪声源(任选一种)【实验原理】噪声有两种意义：⑴在物理上指不规则的、间歇的或随机的声振动；⑵在心理上指任何难听的、不谐和的声或干扰。为了对噪声进行控制和治理，必须对其声学特征、频谱进行分析。噪声可用它的强度、频率特性及时间特性来描述。1.1噪声的客观物理度量作为噪声强度的客观物理度量，可以用声压级(声强级和声功率级)来表示。声压级定义为:(1-1)式中为待测声压的有效值，为参考声压。声强级定义为:(1-2)式中为待测声强，为参考声强。声强级定义为:(1-3)其中为待测声强，为参考声强。由空气中声强级近似地等于声压级的关系可得出：以及8(1-4)以上就是空气中声

6、强级、声压级与声功率级之间的关系。必须注意的是式(1-4)成立的条件必须是自由声场，即除了声源发声外，其他声源的声音和反射声的影响均小到可以忽略不计的程度。1.2噪声的主观评价噪声对人的影响要由人的主观感觉来衡量。人耳听声，虽说声压越大，声音越响，但声压与人耳感觉的响度并不成比例关系，而是近似成对数关系；同时人耳对于不同频率声音的响度感觉也是不一样的，因此，根据人耳的听觉特性，引入响度与响度级、计权声级和等效连续声级等主观评价量。(1)响度与响度级为了确定某一声音的轻与响的程度，最简单的方法就是把它和另一个标准的声音相比较(ISO规定为1kHz纯音)，调节1k

7、Hz纯音的声压级，使它和所研究的声音听起来有同样的响，这时1kHz纯音的声压级就被定义为该声音的响度级，响度级的单位称为方。例如1kHz纯音的声压级为60dB时与某一声源发出的声音听起来同样的响，那么不管声源声音的声压级是多少，它的响度级被认为是60方。按照以上规定，显然对1kHz的纯音，其以分贝计的声强级与以方计的响度级数值上是相等的。对各个频率的声音都作这样的试听比较，把听起来同样响的各对应声压级按频率连成一条条曲线，这些曲线就称为等响曲线，如图1-1所示。同一条曲线上的每个频率的声音在感觉上都一样响，它们的响度级就是这条曲线上1kHz处的声压级值。图1-

8、1等响曲线声音“响”的程度，叫响度，记