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[综合讨论] 消声器声学性能的4种评价指标

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发表于 2018-7-6 16:32 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  消声器是控制空气动力性噪声的有效措施之一。空气动力性噪声是一种常见的噪声污染源,从喷气式飞机、火箭、宇宙飞船等航空航天设备,到气动工具、通风空调设备、内燃发动机、压力容器、管道阀门等工业设备,其进排气都会产生声级很高的空气动力性噪声。在这些空气动力设备的气流通道上或进排气口上加装消声器,就可以降低其噪声污染。

  消声器是一种既能允许气流顺利通过,又能有效地阻止或减弱声能向外传播的装置。值得指出的是,消声器只能用来降低空气动力设备的进排气口噪声或沿管道传播的噪声,而不能降低空气动力设备的机壳、管壁、电机等辐射的噪声。因此,不是所有的噪声源装上消声器就能降低其噪声,消声器是针对空气动力性噪声而设计的。

  消声器的消声量是评价其声学性能好坏的重要指标。但是,测量方法不同,所得消声量也不同。当消声器内没有气流通过而仅有声音通过时,测得的消声量称为静态消声量;当有声音和气流同时通过消声器时,测得的消声量称为动态消声量。

  在我国国家标准中,与消声器测量有关的有:

    · GB/T4760—1995(消声器测量方法);

    · GB/T16405—1996(管道消声器无气流状态下插入损失测量 实验室简易法)。

  它们分别对对消声器实验室测量方法和现场测量方法作了详细的规定。实验室测量方法是在可控实验条件下较深入细致地测试消声器的性能,主要适用用于以阻性为主的管道消声器。现场测量方法是在实际使用条件下直接测试消声器的消声效果,适用于一端连通大气的一般消声器。

  评价消声器声学性能好坏的量有下列4种:

  1、插入损失


  在系统中,装置消声器以前和装置消声器以后相对比较,通过管口辐射噪声的声功级之差定义为消声器的插入损失。

  在通常情况下,管口大小形状和声场分布基本保持不变,这时插入损失等于在给定测点处装置消声器以前与以后的声压级之差。简而言之,插入损失就是指系统中插入消声器前后在系统外某定点测得的声压级差。

  可以在实验室内用典型的试验装置测量消声器的插入损失,也可以在现场测量消声器插入损失。

  在实验室内测量插入损失一般应采用混响室法或半消声室法或管道法,这几种方法都进行装置消声器以前和以后两次测量,先作空管测量,测出通过管口辐射噪声的各倍频带1/3倍频带声功率级,然后用消声器换下相应的替换管道,保持其它实验条件不变,测出各带相应的声功率级。各频带的插入损失等于前后两次测量所得声功率级之差。当测试改变时,声功率级之差就等于给定测点处声压级之差。

  现场测量消声器插入损失符合实际使用条件,但受环境、气象、测距等影响,测量结果应进行修正。

  无论是实验室测量还是现场测量,A计权插入损失DA(dB)的计算式如下:
1.png
  式中:LpA1是噪声源本身的A声级;LpA2相当于装置消声器后的A声级。并且有:
2.png
  其中Lpi为第i个频带的声压级,iDi为第i个频带的修正值和插入损失。

  2、传声损失


  国家标准GB/T4760—1995还规定了实验室测量消声器传声损失的方法。消声器进口端入射声能与出口端透射声能相对比较,入射声与透射声声功率级之差,称为消声器的传声损失。在通常情况下消声器进口端与出口端的通道截面相同,声压沿截面近似均匀分布,这时传声损失等于入射声与透射声声压级之差。

  测量消声器的传声损失,必须在实验室给定工况下分别在消声器两端进行测量,在消声器进口端测出对应于入射声的倍频带或1/3倍频带声功率级,在出口端测出对应于透射声的相应声功率级。各频带传声损失等于两端分别测量所得频带声功率级之差。一般应以管道法测量入射声和透射声的声压级。

  各频带传声损失可又下式决定:
3.png
  式中:LpiLpt分别为入射声声压级和,透射声声压级;KiKt则为入射声和透射声的背景噪声修正值;SiSt为消声器上游和下游管道通道截面面积。

  当实际使用的噪声源频谱为已知时,由实测各频带传声损失,可以参照插入损失中的相关公式计算出A计权传声损失。

  3、减噪量


  在消声器进口端面测得的平均声压级与出口端面测得的平均声压级之差称为减噪量,其关系式如下
4.png
  式中,Lp1Lp2为消声器进口和出口端面的平均声压级。这种测量方法误差较大,易受环境反射、背景噪声、气象条件影响,因而实际使用较少,有时用于消声器台架相对测量比较。

  4、衰减量


  消声器内部两点间的声压级的差值称为衰减量,主要用来描述消声器内声传播的特性,通常以消声器单位长度的衰减量(dB/m)来表征。

  除了上述4种方法之外,有时为了定量地分析比较某些消声器的性能,也给出一些其它的评价指标。例如消声指数,它是单位当量长度,单位当量横断面面积的消声量,即参考体积的消声量。

  以上几种评价消声器性能的方法中,传声损失和衰减量是属于消声器本身的特性,它受声源与环境影响较小(不包括气流速度的影响),而插入损失、减噪量不单是消声器本身的特性,它还受到声源端点反射以及测量环境的影响。因此,在给出消声器消声效果(消声量)的同时,一定要注明是采用何种方法,在何种环境下测得的。

  目前,一般采用静态消声量来表示消声器的消声效果,因为静态消声量是一个定值,而动态消声量受气流速度的影响,是一个不定值,故评价指标以用静态消声量为宜。当声源经静态消声后的剩余声级(简称静态出口声级)大于消声器气流噪声级时,消声器的动态、静态消声量基本一致,不受气流的影响;当消声器静态出口声级低于消声器气流噪声级时,则消声器的动态消声量低于静态消声量,其差值随流速的增加而增大;当气流噪声级大于消声器入口声级时,此时消声器不仅不能消声,反而变成了一个噪声放大器。为解决静态和动态消声量可能不一致的问题,有些消声器产品已采用静态消声量和气流噪声级两个指标同时表示产品的声学性能。

  来源:摘编自百度文库karina ying分享的《声学结构和声学材料的测量》

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