声学测量案例：火箭发射音爆信号实测案例分享
音爆是物体在空气中的运动速度突破音速（也叫声速，即在1个标准大气压和15℃的条件下约为340m/秒）时，会产生冲击波并伴生巨大的爆破音。音爆这种声学现象，会形成巨大的能量，产生类似爆炸时所形成的爆破声。
一、音爆原理
当物体运动速度接近音速时，会有一股强大的阻力，使物体产生强烈的振荡，导致速度迅速衰减。这一现象被俗称为音障(Sound Barrier)。在突破音障时，由于物体本身对空气的压缩无法迅速传播，逐渐在物体的迎风面积累而终形成激波面，在激波面上声学能量高度集中。这些能量声波传到人们耳朵里时，人们会听到短暂而极其强烈的爆炸声，称为音爆(Sonic Boom)。
二、实测案例分享
火箭在发射时，产生的爆炸声波就是一种音爆。使用SKC采集系统可采集到火箭发射产生的音爆声波。
SKC采集系统连接示意图
①硬件配置：测量传声器 ②硬件配置：数据采集器
型号 | MNP41 | 采样频率 | 64KHz/通道 | |
音头尺寸(英寸) | 1/4(6.35mm) | AD精度 | 16-24位 Δ-Σ芯片 | |
灵敏度(mV/Pa) | 4 | 通道数目 | 16 | |
频带范围(Hz) | 20-20k | 动态范围 | 110dB | |
应用场合 | 自由场 | 输入噪声 | <0.03mVrms @±10V | |
极化电压(V) | 0 | 程控放大 | 1;10;100 | |
动态范围（dB） | 36-164 | 仪器精度 | 0.003 | |
供电方式 | IEPE供电 | 输入接头 | BNC | |
供电电流 | 4.0 mA | 输入方式 | 电压 IEPE | |
工作电压 | DC12V | |||
转速通道 | 支持转速输入通道 | |||
数据存储 | 连续大容量不间断并行数据采集 | |||
传输方式 | 以太网口数据实时传输 | |||
多台级联 | 可多台级联，同步 |
三、测试流程
①硬件布置
1) 测点选择：按测试要求和现场条件，在火箭飞行航迹下方，共计部署7个测试点，间隔约30~40公里。
2) 硬件设置：数据采集器设置为数据自动分包存储，实现无人值守的测试功能。
3) 连接仪器：将传声器、采集器、电脑按照要求连接。
4) 传声器校准：校准传声器，安装风球，布放在测点位置。
现场布点图
②软件介绍
SoundExpress_VA声学测试系统，是一款多通道动态信号采集设备，支持电压和 IEPE 输入。可配置应变调理器，以接入应变信号输入（1/4 桥、半桥或全桥）。支持多台之间联组网测试。每个测点有一个 BNC 输入端子，设置为电压输入时可以直接接入电压信号。仪器每个通道采用独立 16/24bits ADC，具有较高的信噪比，保证每个通道同步采集，多台仪器组网时也能保证所有通道的同步性。
③测试开始
1) 打开SKC SoundExpress声学测试软件，设置相关参数。
2) 单击连接采集器。
3) 开始采集（看到正在保存数据…表示操作成功）
4) 信号清零
5) 自动刻度
④测试结果（以采集到完整的N形波图为标准）
清晰完整的“N”型波极大方便了相关科研人员做各类研究和分析。
⑤测试视频
四、SKC音爆模拟平台可回放“N”形波
前不久，SKC成功搭建一套可用于实验室环境中的音爆模拟平台，用于研究音爆响度以及人们对音爆的可接受性评估。
SKC音爆模拟平台系统组成 | ||
序号 | 名称 | 项目 |
1 | 发声系统 | 转换软件、播放软件、扬声器、功放等 |
2 | 采集分析系统 | 测量传声器、数据采集器、声学测试软件SoundExpress等 |
3 | 专用隔声消声系统 | 按需定制隔声房间 |
音爆仿真平台扬声器阵列及采集处理放大系统
SKC音爆模拟平台可将采集到的“N”形波转化为声信号进行回放。在实验室中使用SKC模拟平台，在计算机控制条件下产生广泛的声波特征，用于研究人类对音爆的主观反应。
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