Model-based curvefitting for in-situ surface impedance measurements

Abstract

Akustisen suunnittelun kannalta on tärkeää, että akustinen pintaimpedanssi pystytään luotettavasti mittaamaan paikan päällä (in-situ), missä tutkittava materiaali tai pintarakenne sijaitsee. Tässä työssä esitellään erilaisia in-situ-menetelmiä akustisen pintaimpedanssin mittaamiseen.

In-situ-mittaustekniikat voidaan käytännössä jakaa kahteen pääkategoriaan: vapaakenttä- ja ikkunointimenetelmään. Lisäksi yhtenä erilaisena metodina voidaan erotella ns. vähennystekniikkaa. In-situ-mittauksissa on erityisen tärkeä kiinnittää huomiota erilaisiin häiriölähteisiin, kuten ympäröivät pinnat ja itse mittalaitteesta aiheutuvat haitalliset heijastukset. Uutena ideana esitellään kovan pinnan käyttö refe-renssinä vähennystekniikkaan perustuvassa mittauksessa. Tällä menetelmällä voidaan mittalaitteesta aiheutuvien haitallisten heijastusten vaikutusta pienentää.

Toisena uutena asiana esitetään mallipohjainen käyränsovitus in-situ-mittauksissa. Kun mitattavasta materiaalista tai rakenteesta on tietoa, voidaan pinnasta tehdä akustinen malli. Näin muodostettu malli voidaan sovittaa pinnan mitattuun vasteeseen ja mikäli malli on pätevä, voidaan näin parantaa mittausten luotettavuutta. Delany ja Bazley ovat esittäneet empiiriset mallit huokoisten materiaalien karakteristiselle impedanssille ja etenemiskertoimelle. Näiden mallien soveltuvuutta mallipohjaiseen käyränsovitukseen testataan. Lisäksi esitellään ja testataan abstrakti malli heijastukselle tapauksessa, jossa homogeeninen villamainen absorbentti on kovalla pinnalla. In-situ menetelmät toimivat melko hyvin mitattaessa materiaaleja, joissa on suhteellisen paljon abroptiota. Sen sijaan pienillä taajuuksilla ja mitattaessa heikosti absorboivia materiaaleja menetelmät toimivat heikosti.

Tämä työ on tehty osana TEKES-projektia VARE/TAKU. Projektin yhden osion tavoitteena oli tutkia ja kehittää erilaisia materiaalien akustisten parametrien mittaustekniikoita. Projektin toisessa osassa suoritettiin suuri määrä mittauksia impedanssiputki- ja kaiuntahuonemenetelmillä eri materiaaleilla. Näitä mittauksia on käytetty vertailukohteena tässä työssä mitattuihin tuloksiin.