CN114414664A - 基于嵌入式控制系统与短声管的吸声系数测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于嵌入式控制系统与短声管的吸声系数测试装置及方法，包括控制主板、信号采样调理模块、传声器、声源、便携式短声管、锂电池组与电源模块。嵌入式控制系统通过单片机给定DA转换电路一个脉冲激励信号，扬声器单元获取信号在短声管内形成声场，传声器采集短声管内吸声材料样品在管内的声场；经信号调理电路、AD采样电路将信号调理后，通过单片机算法计算得到材料的吸声系数。整个测试系统使用简易且测试速度快，同时成本低，为一种便携而且高效的吸声系数测试手段，同时保证了测试的精度与可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及吸声系数测量领域，特别是一种基于嵌入式控制系统的，配合短短声管实现吸声系数测量装置及方法。
背景技术
材料的吸声系数在建筑材料、交通噪声、航空航天、军事战争等各个领域被广泛应用。在一些对环境噪声有限制的建筑中，如音乐厅、电影院等环境的声学材料设置需要测定吸声系数；同时乘坐飞机时的噪声问题由于飞机速度加快功率提升等因素日益突出，舱内的噪声主要来源于发动机噪声和电力系统、燃油系统、排气系统和边界层噪声，而为了降低飞机的舱室噪声，提升乘坐飞机的舒适性，吸声技术就是被动降噪技术里效果很好的一项技术，通过在飞机机舱内壁铺设吸声材料，可以吸收反射声波，起到好的降噪效果。而为了合理有效地选用合适的吸声材料或结构，必须掌握其声学性能参数吸声系数；在汽车设计中，工程师通过测试车内材料的吸声系数来评价汽车的舒适性；在现代海战中，潜艇辐射噪声直接影响到潜艇的隐身性能，战场的瞬息万变与恶劣环境是极大的考验，潜艇的作战能力与其声隐身能力息息相关，而铺设吸声材料可以有效提升潜艇的隐身能力。因此，在空气与水声各个领域，材料的声学性能测试在声学材料的设计、开发、使用中起到了不可替代的作用。
在工程实践中，目前材料的吸声系数测试只能在实验室内进行，如何在现场检测材料的吸声系数成为一个重要问题，而一套新型便捷的现场检测装置成为解决该问题的关键。阻抗管是声学性能测量的一个重要平台，在这个平台上可以通过传递函数法、PU矢量探头法、宽带脉冲法等多种方法有效测量材料的吸声系数，但是市场上的阻抗管一般体积很大携带不便，同时需要配套设备与软件的支持，不能用于现场测量。为了实现现场测试与便携性，需要采用一套尺寸更小的短声管与测试系统，用嵌入式系统取代计算机与采集设备，实现真正意义上的便携式现场吸声系数测试系统装置。
已知的驻波管吸声系数测试方法中，申请公布号为CN 110501427 A名为一种基于短声管脉冲法测量材料吸声系数的便携装置和测量方法的发明专利中，在靠近扬声器表面通孔处生成了Butterworth宽带脉冲信号，然后依照提取到的直达波与反射波做傅里叶变换，计算得到声阻抗，根据声阻抗计算出材料吸声系数。但是这种方法首先需要计算机和专业采集前端的支持，同时需要专用功放，并且需要在室内有电源的条件下才能完成测试。同时这种方法需要首先生成标准脉冲声，之后再进行测试，步骤较为繁琐，在脉冲声生成不标准的情况下测试精度会收到影响。因此为了解决以上两大问题，本发明首先采用一套嵌入式硬件系统进行算法、控制的整合，并与短声管形成一套测试装置，传递函数法和脉冲法结合使用，进行吸声系数测试，这能在保证精度的情况同时有更好的测试效率和测试速度。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于嵌入式控制系统与短声管的吸声系数测试装置及方法，该短声管可以实现传递函数法和宽带脉冲法的吸声系数测量。整个测试系统使用简易且测试速度快，同时成本非常低廉，为一种便携而且高效的吸声系数测试手段，同时保证了测试的精度与可靠性。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
本发明一方面，提供了一种基于嵌入式控制系统与短声管的吸声系数测试装置，包括嵌入式控制系统和短声管；
所述短声管包括扬声器单元、短声管主体和传声器；
嵌入式控制系统分别连接扬声器单元和传声器；扬声器单元和传声器分别连接短声管主体；
短声管主体管口放置测试材料样品，通过嵌入式控制系统对测试材料样品进行测试。
上述方案中，嵌入式控制系统包括依次连接的信号调理电路、AD采样电路、单片机和DA转换电路，信号调理电路与传声器连接，DA转换电路与扬声器单元连接；还包括连接信号调理电路、AD采样电路、单片机和DA转换电路的锂电池组及电源电路。
上述方案中，锂电池组及电源电路，包括锂电池电路和三级电源电路，锂电池电路输出电源连接依次连接的三级电源电路。
上述方案中，信号调理电路包括依次连接的恒流源电路、电压放大电路和输出缓冲电路。
上述方案中，AD采样电路包括AD转换芯片U8，AD转换芯片U8的管脚接入信号调理电路输出；管脚并联滤波电容C28后接入基准源芯片U10；基准源芯片U10的管脚接电源+3.3V与滤波电容C30；管脚串联电阻R19后接电源+5V，管脚接电源+3.3V与接地电容C32。
上述方案中，DA转换电路包括DA转换芯片U9和运算放大器U11A；DA转换芯片U9串联电阻R21、并联接地电阻R22后连接运算放大器U11A的同向输入端；DA转换芯片U9的管脚连接电源+5V、接地电容C29，DA转换芯片U9的管脚10输出REF电压并联接地电容C27、串联电阻R18后连接运算放大器U11A的反向输入端；
运算放大器U11A输出端与反相输入端之间串联电阻R17，运算放大器U11A输出端串联电阻R20、并联接地电容C31后连接扬声器单元插座的管脚1；U11A的管脚分别连接电源±12V。
本发明另一方面，提供了一种基于嵌入式控制系统与短声管的吸声系数测试方法，包括以下步骤：
S1，在短声管管口放置待测吸声材料，在短声管壁安装传声器并连接嵌入式控制系统；
S2，嵌入式控制系统上电并进行初始化后，开启单片机的定时器中断；
S3，嵌入式控制系统通过单片机给定DA转换电路一个脉冲激励信号，扬声器单元获取信号在短声管内形成声场，传声器采集短声管内吸声材料样品在管内的声场；
S4，经信号调理电路、AD采样电路将信号调理后，通过单片机算法计算得到材料的吸声系数。
上述方案中，吸声材料样品被切割为直径为9.75-10.25mm的圆形小样，吸声材料样品与短声管壁管轴垂直，样品紧贴管盖。
本发明与传统吸声系数测试系统相比，具有以下有益效果：
本发明提出了利用嵌入式系统与便携式短声管构成材料吸声系数测试装置，该装置通过引入嵌入式系统与短声管，有效解决了吸声系数测试工业流程中存在的测试步骤繁杂，测试设备不便携带的问题。
本发明通过嵌入式系统内部的单片机产生时域宽带脉冲数字激励信号，数字信号经由嵌入式系统内部的DA转换电路转换为模拟电压信号，模拟电压信号驱动扬声器单元发声，声波信号在短声管主体内平行传播，遇到短声管管口处的材料产生声波的吸收与反射，形成了管内的声场。放置于短声管主体管壁的传声器采集管内的声压信号并转换为电压信号，嵌入式系统中的信号调理电路对传声器进行供电，并对传声器得到的电压信号进行调理，经过调理之后的电压信号进入AD采样电路采样量化编码后转换为数字响应信号；单片机接收数字响应信号并进行计算，通过计算传声器测点处的声传递关系得到材料样品的吸声系数。
本发明提出了一种嵌入式系统构建吸声系数测试系统的方法，该方法具有灵活性与通用性，在不同的传感器测试系统中，均可以进行移植利用。并且该方法与传统方案相比效率高、可靠性高，成本低，而且便于携带。
附图说明
图1为吸声系数测试装置构成示意图；
图2为嵌入式控制系统框图；
图3(a)-3(d)为锂电池组及电源电路图；
图4(a)-4(c)为信号调理电路图；
图5为AD采样电路图；
图6为DA转换电路图；
图7为吸声系数测试方法流程图；
图8为测试装置和B&K系统对某海绵标准试样吸声系数测试曲线对比。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明提供的基于嵌入式控制系统与短声管的便携性吸声系数测试装置，包括嵌入式控制系统1和短声管。
短声管包括扬声器单元2、短声管主体4和传声器5；嵌入式控制系统1分别连接扬声器单元2和传声器5；扬声器单元2和传声器5分别连接短声管主体4；短声管主体4管口放置测试材料样品6，通过嵌入式控制系统1对测试材料样品6进行测试。
如图2所示，嵌入式控制系统1包括依次连接的信号调理电路20、AD采样电路30、单片机和DA转换电路40，信号调理电路20与传声器5连接，DA转换电路40与扬声器单元2连接；还包括连接信号调理电路20、AD采样电路30、单片机和DA转换电路40的锂电池组及电源电路10。
其中，锂电池组及电源电路包括锂电池电路和三级电源电路，锂电池电路输出电源连接依次连接的三级电源电路。
如图3(a)所示，锂电池电路通过锂电池组管脚1并联一个输入滤波电容C8，锂电池组管脚2接模拟地，管脚1一端输出+24V电源，接入三级电源电路。先由锂电池组提供24V电压，锂电池组的瞬间工作电流为4A，持续供电电流稳定支持2A输出，功率达到48W，在电源24V与地之间接入大容值铝电解，起到蓄能缓冲稳定输入电压的作用。
如图3(b)所示，第一级电源电路包括DC-DC电源模块U3，电源+24V并联输入电容C9、串联连接DC-DC电源模块U3的管脚1，电源模块U3的管脚2、管脚4接模拟地，电源模块U3的管脚3输出电源+12V、管脚5输出电源-12V，电源模块U3的管脚3与管脚4之间串联输出电容C4、管脚4与管脚5之间串联输出电容C10；模拟地与地通过0欧姆电阻连接。
U3实现电压的变换，U3为DC/DC电源模块VRA2412YMD-6WR3，将锂电池组提供的电源+24V转换为电源±12V，电源模块输入输出管脚与地之间串入滤波电容C9、C4、C10减少输入输出纹波到60mv以下。
如图3(c)所示，第二级电源电路包括DC-DC芯片U1，电源+12V串联肖特基二极管D2和两个并联的电容C11、C12接入模拟地，肖特基二极管D2的负极串联电阻接入DC-DC芯片U1的管脚4，U1的管脚与第4与管脚5通过电阻R3连接；U1的管脚1与管脚6通过电容C1连接，U1的管脚6串联肖特基二极管的负极后接入模拟地，肖特基二极管的负极串联一个功率电感L1和两个并联的输出电容C7、C6后接入模拟地，电容C6的正极输出电源+5V；U1的管脚2与管脚3通过电阻R2连接，模拟地串联电阻R2、电阻R4后与电源+5V连接。
U1实现电压的变换，U1为DC-DC芯片MP2359，将DC/DC电源模块VRA2412YMD-6WR3提供的电源+12V转换为电源+5V，肖特基二极管D1释放电流经过电感L1的转换后，释放到输出电容器C7、C6，电源输出端采用ESR小于100毫欧的陶瓷输出电容C7使电路稳定工作，电感L1中的电流以12V/100uH的速率上升。
如图3(d)所示，第三级电源电路包括DC-DC芯片U2，电源+5V连接LDO芯片U2的管脚3，U2的管脚1接模拟地，U2管脚3与管脚1之间串联电容C5；U2的管脚2与管脚4短接后输出电源+3.3V，电源+3.3V串联两个滤波电容后接模拟地。
由于单片机内部需要的+3.3V供电电压要求精度为±10％，电源+5V与电源+3.3V之间的电压小于3V，选用LDO芯片AMS-1117实现高精度的电压转换，即图中的U2，输出电压精度在1.5％，电容C5为输入滤波电容，可降低输入电压噪声，电容C2、C3为输出滤波电容，使输出电压更稳定。
其中，信号调理电路20包括依次连接的恒流源电路、电压放大电路和输出缓冲电路。
如图4(a)所示，恒流源电路包括恒流源芯片U7，U7的管脚4、管脚1接入电源+24V，U7的管脚4并联电容滤波C26，恒流源芯片U7的管脚2、管脚3、管脚7、管脚6通过电阻R11与电源+24V连接，电阻R6串联二极管D4与电阻R11并联；二极管D4的负极与电容C14的正极连接，传声器插座的管脚1与电容C14并联，传声器插座的管脚2接地，电容C14与电阻R10并联后输出传声器电压信号Signal 1。
传声器的供电采用恒流4mA的供电方式，因此需要恒流源芯片LM334提供4mA驱动电流，恒流源芯片LM334需要电源+24V的输入，输入管脚旁路电容C26起到蓄能缓冲作用，电阻R6、R7调节输出电流大小至4mA，R7的阻值为R6的十倍，二极管D4输出恒定电流，传声器插座接收恒定电流后反馈传声器电压信号，电容C14为隔直电容，将前级信号直流分量滤除，电阻R10起到阻抗匹配的作用。
如图4(b)所示，电压放大电路包括第一级运算放大器U4B、仪表放大器U5和第二级运算放大器U6A。
传声器电压信号Signal 1接入第一级运算放大器U4B的同向输入端，运算放大器U4B的反相输入端与输出端连接；U4B的输出端串联隔直电容C19后连接电阻R16和仪表放大器U5的正输入端，仪表放大器U5的负输入端与管脚5接地，仪表放大器的管脚1与管脚8之间连接调节电阻R5，仪表放大器U5的输出端串联电阻R13后接入第二级运算放大器U6A的反相输入端；第二级运算放大器U6A的同向输入端串联匹配电阻R14后接地，U6A的反相输入端串联电阻R9到电源-12V，U6A的输出端与U6A的反相输入端串联反馈电阻R7，第二级运算放大器的输出端输出放大电压信号Signal 2；U4B的管脚4、U5的管脚4、U6A的管脚4均连接电源-12V并分别并联电容C21、C22、C23到地，U4B的管脚8、U5的管脚7、U6A的管脚8均连接电源+12V并分别并联电容C16、C15、C18到地。
图4(a)输出的signal 1输入第一级运算放大器U4B的同向输入端，U4B的输出端与反相输入端连接形成输入缓冲器，起到匹配输入阻抗的作用，信号经过缓冲器后经过隔直电容C19，滤除偏置电压，电阻R16提供偏置电流的直流回路，使仪表放大器U5稳定工作，电阻R5调节U5放大倍数为10倍，信号经过放大后，输入到第二级运算放大器U6A，U6A与电阻R13、R9、R7构成反相放大电路，提供信号+5V的直流偏压后输出信号signal 2。图中U4B、U6A为运算放大器NE5532，U5为仪表放大器AD620。
如图4(c)所示，输出缓冲电路包括第三级运算放大器U6B和第二级运算放大器U4A。经过放大的电压信号Signal 2接入第三级运算放大器U6B同向输入端，U6B输出端与反相输入端连接，U6B输出端并联三端肖特基二级管D3，三端肖特基二极管D3的正极接地、负极接运算放大器U4A的输出端与反相输入端，U4A的同向输入端接电阻R8与电阻R12，电阻R8接地、电阻R12接电源+12V；第三级运算放大器U6B的输出端串联电阻R15、并联电容C24后输出调理电压信号Signal 3；U6B的管脚4、U4A的管脚4均连接电源-12V并分别并联电容C17、C25到地，U6B的管脚8、U4A的管脚8均连接电源+12V并分别并联电容C20、C13到地。
图4(b)输出的signal 2输入第三级运算放大器U6B构成的电压跟随器，电压跟随器起到输出阻抗匹配作用，信号经过电压跟随之后，经过三端肖特基二极管D3，三端肖特基二极管D3负极接地钳制信号电压下限为0V，三端肖特基二极管D3正极接运算放大器U4A构成的跟随器，跟随器输出电压为+10V，将信号电压上限钳制到+10V，钳制电压根据肖特基二级管的导通压降上下浮动0.2V，信号经过电压钳制后通过由电阻R15、电容C24组成的低通滤波器，低通滤波器的截止频率设置为60KHz，信号经过滤波降噪后输出Signal 3。运算放大器U6B、U4A为NE5532。
如图5所示，AD采样电路30，包括AD转换芯片U8，AD转换芯片U8的管脚49接入信号调理电路20输出Signal 3，管脚50接入模拟地，管脚34串联电阻R23到地，管脚48接入电源+5V，管脚42并联滤波电容C28后接入基准源芯片U10的管脚2，基准源芯片U10的管脚3接地、管脚1接电源+3.3V与滤波电容C30；AD转换芯片的管脚3、管脚4、管脚5接地，管脚6串联电阻R19后接电源+5V，管脚23接电源+3.3V与接地电容C32。
图4(c)最终输出的signal 3信号进入AD采样芯片U8的管脚49，U8的管脚34接下拉电阻到地选择外部参考电源，U8的管脚42为参考电压输入口，基准源芯片U10产生精度±1％的+2.5V电压提供给U8的管脚42，基准源芯片U10需要电源+3.3V的输入，电容C28为输出滤波电容，可以进一步稳定参考电压，电容C30为输入滤波电容，可以稳定基准源芯片U10的输入。AD采样芯片U8的管脚3、管脚4、管脚5接地，设置芯片为无过采样模式，管脚6接上拉电阻设置为串行输入模式。U8为AD采样芯片AD7606，AD7606与单片机STM32F429通过SPI通信接口连接，它用于接收AD7606转换得到数字信号到单片机内部进一步运算。
如图6所示，DA转换电路40，包括DA转换芯片U9和运算放大器U11A。DA转换芯片U9的管脚9连接电源+5V、接地电容C29，DA转换芯片U9的管脚1串联电阻R21、并联接地电阻R22后连接运算放大器U11A的同向输入端；DA转换芯片U9的管脚10输出REF电压并联接地电容C27、串联电阻R18后连接运算放大器U11A的反向输入端；运算放大器U11A的输出端与反相输入端之间串联电阻R17，运算放大器U11A的输出端串联电阻R20、并联接地电容C31后连接扬声器单元插座的管脚1，扬声器单元插座的管脚2接地。U11A的管脚4连接电源-12V，U11A的管脚8连接电源+12V。
单片机STM32F429与DA转换芯片U9通过SPI通信接口连接，U9为DA转换芯片DAC8563，U9的管脚9接供电电源+5V，电压的输入精度为±5％，电容C29为输入滤波电容。U9通过SPI通信方式接收单片机STM32F429的数字信号并转换为模拟电压信号，模拟电压信号由管脚1输出，管脚10输出+5V参考电压。U9管脚1输出的模拟电压信号进入由运算放大器U11A、电阻R21、R22、R18、R17构成的差动比例放大电路，该电路将模拟输出信号调制为0-10V输出范围，调制后的信号经过电阻R20、C31组成的低通滤波器，滤波器的截止频率设置为10KHz，模拟电压信号经过滤波之后输出，并用同轴电缆线连接至扬声器单元，驱动扬声器发声，声源信号的信噪比大于80dB。
如图7所示，下面给出了本发明提供的基于嵌入式控制系统与短声管的便携性吸声系数测试方法，测量包括以下步骤：
S1，在短声管特定位置放置待测吸声材料，在短声管壁安装传声器并连接嵌入式控制系统。吸声材料样品需要被切割为直径为9.75-10.25mm的圆形小样，确保样品不应被过度压缩或安装得太紧以至于样品鼓起，安装时应与短声管轴垂直，样品紧贴管盖。
S2，系统上电并进行初始化后，开启单片机的定时器中断。系统上电后在接收命令前处于等待状态，知道测试者发出测试指令，装置接收指令的响应时间不超过20ms；单片机接收到命令后打开定时器中断，定时器中断的周期设置为30.5us。
S3，嵌入式控制系统通过单片机给定DA转换电路一个脉冲激励信号，扬声器单元获取信号在短声管内形成声场，传声器采集短声管内吸声材料样品在管内的声场；
S4，经信号调理电路、AD采样电路将信号调理，定时器中断函数内同步开启信号采集与信号发送功能，单片机生成数字激励信号给DA转换电路转为模拟电压激励信号，激励扬声器单元发声，信号的信噪比不少于65dB，每一次转换时间不多于3us；同时传声器接收到的模拟电压信号经过信号调理电路后经由AD采样电路转化为数字信号传递到单片机，每一次采样时间不多于4us。在定时器中断执行次数不少于32768次后完成数据采集并关闭定时器中断，数据采集总用时不多于1s。
利用单片机内部的算法单元进行对采集数据的计算，计算用时不超过1s，通过单片机计算得到的数据为待测吸声材料样品的吸声系数。
本实例中，依照上述测试流程进行了某海绵试样的吸声系数测试，测试曲线如图8所示，同时为了验证本装置的测量精度与准确性，在同样的条件下使用B&K公司的3050系统进行的相同试样的吸声系数测试，两种方法的测试结果在图8中展示，可以看到吸声曲线吻合很好，验证了本系统的有效性与可行性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于嵌入式控制系统与短声管的吸声系数测试装置，其特征在于，包括嵌入式控制系统(1)和短声管；
所述短声管包括扬声器单元(2)、短声管主体(4)和传声器(5)；
嵌入式控制系统(1)分别连接扬声器单元(2)和传声器(5)；扬声器单元(2)和传声器(5)分别连接短声管主体(4)；
短声管主体(4)管口放置测试材料样品(6)，通过嵌入式控制系统(1)对测试材料样品(6)进行测试。
2.根据权利要求1所述的基于嵌入式控制系统与短声管的吸声系数测试装置，其特征在于，所述嵌入式控制系统(1)包括依次连接的信号调理电路(20)、AD采样电路(30)、单片机和DA转换电路(40)，信号调理电路(20)与传声器(5)连接，DA转换电路(40)与扬声器单元(2)连接；
还包括连接信号调理电路(20)、AD采样电路(30)、单片机和DA转换电路(40)的锂电池组及电源电路(10)。
3.根据权利要求2所述的基于嵌入式控制系统与短声管的吸声系数测试装置，其特征在于，所述锂电池组及电源电路(10)，包括锂电池电路和三级电源电路，锂电池电路输出电源连接依次连接的三级电源电路。
4.根据权利要求3所述的基于嵌入式控制系统与短声管的吸声系数测试装置，其特征在于，所述锂电池电路通过锂电池组并联输入滤波电容C8，一端接地，一端输出+24V电源，接入三级电源电路，三级电源电路包括：
第一级电源电路包括DC-DC电源模块U3并联一个输入电容C9接+24V电源；U3输出端并联输出电容C4、C10分别输出±12V电源；
第二级电源电路包括DC-DC芯片U1的输入端并联电阻R2、串联电阻R4后接+5V电源；另一输入端与输出端并联电容C11、串联二极管D1后接地；二极管D1串联功率电感L1和并联的输出电容C7、C6后接地，电容C6正极输出+5V电源；DC-DC芯片U1输入端串联电阻R3与另一管脚并接后接一组并联的电容C11、C12接地，串联一个肖特基二极管D2接+12V电源；
第三级电源电路包括LDO芯片U2输入端并联电容C5连接+5V电源，输出端短接后输出电源+3.3V，电源+3.3V串联两个滤波电容C2、C3后接地。
5.根据权利要求1所述的基于嵌入式控制系统与短声管的吸声系数测试装置，其特征在于，所述信号调理电路(20)包括依次连接的恒流源电路、电压放大电路和输出缓冲电路。
6.根据权利要求5所述的基于嵌入式控制系统与短声管的吸声系数测试装置，其特征在于，所述恒流源电路包括恒流源芯片U7输入端接入电源+24V，输入输出管脚并联电阻R11、R6、二极管D4后接电容C14和传声器，电容C14并联电阻R10输出传声器电压信号Signal1；
所述电压放大电路包括第一级运算放大器U4B、仪表放大器U5和第二级运算放大器U6A，传声器电压信号Signal 1接入第一级运算放大器U4B；
第一级运算放大器U4B输出端连接隔直电容C19、电阻R16与仪表放大器U5输入端连接；仪表放大器U5输出端连接电阻R13与第二级运算放大器U6A输入端连接；
运算放大器U4B的反相输入端与输出端连接；仪表放大器U5的管脚之间连接调节电阻R5；第二级运算放大器U6A的反相输入端串联电阻R9到电源-12V，U6A的输出端与U6A的反相输入端串联反馈电阻R7；
第二级运算放大器U6A的同向输入端串联匹配电阻R14后接地；第二级运算放大器U6A的输出端输出放大电压信号Signal 2；
第一级运算放大器U4B、仪表放大器U5和第二级运算放大器U6A的管脚均连接电源-12V并分别并联电容C21、C22、C23到地；U4B、U5、U6A的管脚均连接电源+12V并分别并联电容C16、C15、C18到地；
所述输出缓冲电路包括第三级运算放大器U6B和第四级运算放大器U4A，第三级运算放大器U6B输入端接信号Signal 2，输出端与第四级运算放大器U4A输出端之间接三端肖特基二级管D3后一端接地；
第三级运算放大器U6B和第四级运算放大器U4A的均连接电源-12V并分别并联电容C17、C25到地；U6B的管脚、U4A的管脚均连接电源+12V并分别并联电容C20、C13到地；
U4A的同向输入端接电阻R8与电阻R12，电阻R8接地、电阻R12接电源+12V；
第三级运算放大器U6B的输出端串联电阻R15、并联电容C24后输出调理电压信号Signal 3。
7.根据权利要求1所述的基于嵌入式控制系统与短声管的吸声系数测试装置，其特征在于，所述AD采样电路(30)包括AD转换芯片U8，AD转换芯片U8的管脚接入信号调理电路(20)输出Signal 3；管脚34串联电阻R23到地，管脚48接入电源+5V，管脚42并联滤波电容C28后接入基准源芯片U10；基准源芯片U10的管脚3接地、管脚1接电源+3.3V与滤波电容C30；AD转换芯片的管脚3、4、5接地，管脚6串联电阻R19后接电源+5V，管脚23接电源+3.3V与接地电容C32。
8.根据权利要求1所述的基于嵌入式控制系统与短声管的吸声系数测试装置，其特征在于，所述DA转换电路(40)包括DA转换芯片U9和运算放大器U11A；DA转换芯片U9的管脚连接电源+5V、接地电容C29，DA转换芯片U9串联电阻R21、并联接地电阻R22后连接运算放大器U11A的同向输入端；DA转换芯片U9的管脚10输出REF电压并联接地电容C27、串联电阻R18后连接运算放大器U11A的反向输入端；
运算放大器U11A输出端与反相输入端之间串联电阻R17，运算放大器U11A输出端串联电阻R20、并联接地电容C31后连接扬声器单元插座的管脚1；U11A的管脚分别连接电源±12V。
9.根据权利要求1-8任一项所述装置的基于嵌入式控制系统与短声管的吸声系数测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，在短声管管口放置待测吸声材料，在短声管壁安装传声器并连接嵌入式控制系统；
S2，嵌入式控制系统上电并进行初始化后，开启单片机的定时器中断；
S3，嵌入式控制系统通过单片机给定DA转换电路一个脉冲激励信号，扬声器单元获取信号在短声管内形成声场，传声器采集短声管内吸声材料样品在管内的声场；
S4，经信号调理电路、AD采样电路将信号调理后，通过单片机算法计算得到材料的吸声系数。
10.根据权利要求9所述的基于嵌入式控制系统与短声管的吸声系数测试方法，其特征在于，吸声材料样品(6)被切割为直径为9.75-10.25mm的圆形小样，吸声材料样品与短声管壁管轴垂直，样品紧贴管盖。
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