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基于消声室的材料反射系数测定方法研究

嘉峪检测网        2021-07-28 21:54

城市汽车数量的迅猛增长和高架桥的搭建对居民的生活有着严重的影响,居民家中隔声装置以及高架桥声屏障的安装,能够有效降低这一影响。合理利用声学计量及相应测试技术能够更好地帮助居民及工程安装企业评估材料的声学性能,从而做出更科学、更准确的判断,体现作为法定计量检定机构的重要技术支撑作用,更好地服务当地经济的发展。

 

一、材料声反射系数

 

噪声的特性一般可以用其频谱、声压级随时间的变化以及声场的特性来描述,因此通过在噪声源处降噪、在传播过程中降噪和在接收端降噪,可以有效控制噪声的传播,其中最直接有效的降低噪声的方式即为降低居民所感受到的声压级,通过安装隔声板、隔声材料、吸声屏障来有效实现这一目的。这些材料的声学性能,如反射系数、透射系数、衍射系数等直接影响着隔声效果,因此在消声室中通过实验的方法测定某些材料的声反射系数有着重要的作用。

 

声反射系数的测量按照测量空间的不同可以分为混响室法、自由场法和阻抗管测量方法,在消声室中可以模拟自由场条件,根据公式

 

基于消声室的材料反射系数测定方法研究

 

计算材料的声反射系数(式中:p(r)——反射声声压强度;p(i)——入射声声压强度)。透射系数的计算同反射系数的计算原理相同。

 

假设声波以球面波的方式扩展,各个波阵面上的质点振速和相位保持一致,声压与质点振速的关系可以表示为

 

基于消声室的材料反射系数测定方法研究

 

式中:r为波数,仅与声波本身有关;t——传播时间。——声波传播距离;图片

 

由此得出材料的声反射系数可以表示为

 

基于消声室的材料反射系数测定方法研究

 

二、测量模型

 

基于消声室的材料反射系数测定方法研究

 

图1  实验分布图

 

实验设备主要由两部分构成,即发射设备和接收设备,均由计算机软件控制,实验分布如图1所示。

 

为了有效分辨出直达声与反射声,需要进行两次测量,实验方法如图2所示。

 

基于消声室的材料反射系数测定方法研究

 

图2  实验方法示意图

 

图中s0为发射声源,s1为与s0对称的虚源,p为接收传感器,按照上述方式布置实验时,p点接收到的声压可以表示为

 

p=p0+p1+p2    (4)

 

式中:p0——直达声的声压;p1——反射声的声压;p2——衍射声的声压。

 

为了能够剔除待测材料边缘的声衍射对接收器p的影响,把接收器放置于距离待测材料较近的位置,而声源放置于距离待测材料较远的位置,则p2的影响可以忽略不计。

 

基于消声室的材料反射系数测定方法研究

 

由于反射波传播时间较长,表现为接收端在时域上信号强弱随时间有增加的过程,可以利用信号处理的手段分离出直达声和反射声,以此来计算材料的声反射系数。但为了更加直观地表征反射与直达的区别,进行第二次测量,即不放置待测材料,直接由接收端接收声源的直达信号,并用与第一次测量的差值来消除直达声的影响。并且依据两次测量数据,可以通过谱分析的方法研究衍射效应在其中的影响量。声音的折射实验方法与此大同小异。    

 

三、前景分析

 

人耳感知的频率范围较广,从20 Hz~20 kHz,对相同声压但不同频率的声音的感受也不尽相同。日常生活中所接触的噪声主要为室外不规律噪声和室内混响噪声,特别是随着汽车的普及,由于汽车在行进过程中,部件振动的噪声、燃烧室燃烧噪声、风阻产生的噪声以及车轮与地面摩擦力产生的胎噪声,其声压级不同,频率也不尽相同,无论是驾驶室内的噪声控制还是噪声对外界的影响,都是噪声控制的重要问题,如何通过吸声材料的运用,有效合理地减少噪声对生活的影响就显得尤为重要。

 

    噪声污染也是城市污染的一种,控制噪声的传播给日常生活带来了极大的舒适感,因而合理利用材料的声学性能,以达到控制噪声传播的目的,材料的声学性能测试就起到了关键性的决定作用。我们利用白噪声和其他宽带信号作为主要的模拟噪声来源,用此分析不同噪声源时声反射系数,从而达到噪声控制的目的。今后将更多利用实验的方法来判断随着入射角度的变化,边缘衍射对噪声控制程度的影响,在不同信噪比时对实验的影响,混合噪声源时对噪声控制的影响。

 

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来源:《中国计量》