采用p-p法计算声强时,需要用两个传声器测得的声压的均值代替被测点的平均声压,用两声压进行一阶差分来间接获得声振速.声压平均一般基于算术平均算法,分析发现:在高频区误差较大.针对声场大多呈非线性的特点,提出了应用几何平均计算声压的方法.并以平面声源、单极子、偶极子三种声源为例,对基于这两种计算声压的方法得到的声强误差进行了对比分析,结果表明:在高频区由几何平均声压而得到的计算声强的误差小于由算术平均而得到的计算声强的误差.

双传声器互谱声强测量法适用于现场测量机器的声功率和进行声源识别.为了提高测量精度,需要分析影响测量精度的各种因素,确定被测量值的估计值和分散性.从双传声器互谱法测量声强的原理及测量系统的配置出发,分析讨论了互谱声强测量中误差产生的原因及其影响声强测量精度的主要因素;对声强测量系统测量声强量值的不确定度进行了评估,并对评定结果进行了实验验证,评定结果与实际检测结果相符;同时给出了减小声强测量系统主要误差的可能途径.

一维声强探头测量二维空间方向声强需要测量两次,费时且有时时间上不允许。利用平行四边形曲柄机构的位置保持原理,设计了测量频率范围可调的二维矢量声强探头的机械结构。基于双传声器互谱声强法原理,采用三个传声器构成的二维矢量声强探头,给出了二维矢量声强的测量原理、二维矢量声强的计算公式和有限差分误差修正方法。修正后互谱声强计算值和理论值之间的误差要比修正前显著减小,表明有限差分误差修正方法可以明显降低互谱声强测量中由于有限差分导致的声强测量误差。

为便于识别和定位平面内噪声源，依据双传声器互谱声强法原理，建立二维矢量声强探头的物理模型，推导了二维声强的计算公式，分别在单极子和偶极子声场条件下，利用该探头测量二维声强及定位误差。结果表明：对于单板子声场，频率小于4600Hz时，x,y方向和总声强理论误差均不超过1．5dB；频率小于1600Hz时，定位误差均小于0．01m。对于偶极子声场，测点距y轴小于0．01m、频率小于1300Hz时，定位误差较大，均大于0．01m；测点距Y轴0．6～2．0m、频率小于1600Hz时，定位误差均小于0．01m，能够满足工程上的需求。

在半消声室用实验的方法研究了不同的扫描路径、不同的扫描线密度、不同的扫描速度与扫描声强测量声功率误差之间的关系;在半消声室添加背景噪声和在普通房间测量时不同的扫描路径与扫描测量声功率误差之间的关系。实验结果表明：无论是直线加半圆形、方形还是锯齿形扫描路径,均能收敛于声强真值,但锯齿形扫描路径测量精度最高,不确定度也较小。ISO9614-2推荐的手动扫描速度在0.1-0.5 m/s范围内,从满足工程测量精度角度看,扫描速度可在更宽的范围内选择。当扫描速度一定时,扫描线密度越大,扫描测量声功率误差越小。

ISO9614—2或GB／T16404．2-1999标准都对用扫描声强法测量声功率时，声强探头的移动速度做出了规定，但范围较宽，难以选择。为了研究扫描速度对扫描声强法测量声功率精度的影响，以单极子、偶极子、四极子声源为例，建立了扫描声强法测量声功率误差的理论分析的数学模型，对模型的仿真曲线进行了分析，并且在半消声室进行了实验验证。2种方法研究结果表明，在各种扫描速度下均有：锯齿形扫描收敛速度最快，扫描速度大小对扫描声强法测量声功率精度的影响不大。为了提高测量效率，可以选择比标准规定更快的扫描速度。

以四极子声源为例,建立了以矩形测量面锯齿形为扫描路径扫描声强法测量机器声功率的误差函数的数学模型,分析了声功率测量时矩形测量面大小、扫描测量面到声源的距离、扫描线密度误差的影响.根据声功率测量误差仿真曲线,给出了测量机器声功率时矩形测量面尺寸、测量面距声源距离、扫描线密度的确定方法.依此方法确定矩形测量面几何参数,提高了测量效率,为快速准确地测量声源的声功率奠定了基础.

采用间接测量技术计算声强时,是用两传声器各自测得的声压进行算术平均,用其平均值代替被测点声压,分析发现:在高频区误差较大.应用两测点声压的几何平均值代替被测点的声压,并以作振动的球声源为例,对基于这两种计算声压的方法得到的声强误差进行比较,结果表明:对作振动的球声源,几何平均声强计算误差曲线比算术平均声强计算误差曲线随波数或频率的变化具有更平缓的特性,随着Δr/r的增大,曲线上误差为零的点向着波数或频率增大的方向移动,且这种移动算术平均声强比几何平均声强更敏感,所以由几何平均声压得到的声强更适合于更宽频率范围的测量.

应用扫描声强法测量声功率理论,证明了正方形测量面上回字形扫描路径收敛于真值.以单极子、偶极子和四极子声源为研究对象,建立了正方形测量面回字形扫描路径误差函数的数学模型,通过计算机仿真办法分析了测量面尺寸大小、扫描线条数等参数对扫描声强法测量声功率误差的影响.

机床声音信号包含着丰富的机床运行状态信息,可作为机床运行状态的判断依据。传统的机床声音信号采集设备成本高,功能单一。为提高机床声音信号采集系统的通用性、丰富声音信号采集系统的功能,并降低设备的成本,以机床、传声器、计算机等为硬件平台,基于Lab VIEW2012软件开发了机床声音信号采集与处理系统。通过实验证明该系统可以对机床的声音信号进行采集,并可进行初步的数据处理,证明了系统的可靠性,为机床设备故障诊断及预测系统的研究打下了坚实的基础。