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什么是消音室?

一、什么是消音室?

消声室就是在一个闭合空间内建立自由声场,在这个空间内,传播声波的介质均匀地向各个方向无限延伸,使声源辐射的声能“自由”地传播,即无障碍物的反射,也无环境噪声的干扰。在消音室的墙壁上均铺设得有吸声性能良好的吸声材料。因此,室内便不会有声波的反射。消音室是专门用来测试音箱、喇叭单元、电机零件、汽车发动机等。

二、消音室类型

①全消音室:房间的六个界面全铺吸声层的称之为全消声室。凡是要求测量误差比较小,如要求在±1分贝以内,或者有测量声源的方向特性等要求的,一般都设计全消声室。

②半消音室:房间的六个面中有五个或四个面铺吸声层的,称为半消声室。

三、设计要点

消声室设计的要点就是如何消除室内的反射声,消声室内除了没有障碍物外,室内各界面上都要配置强吸声材料,使入射于界面的声波,在一定频率范围内几乎完全被吸收;

消声室的体积主要取决于试件的大小和测试距离。根据ISO3745-2003 的推荐,消声室的体积应是被测物体物理体积的200倍。被测物体的支架不计在体积内。

配置在消声室各界面吸声层的吸声性能,对于室内自由声场范围的大小具有决定性作用,同时也是决定消声室质量的最重要的部分。目前国内外常用的强吸声材料有玻璃纤维、吸声海绵。

建立消声室是为了获得自由声场,因此,除了室内各界面设置强吸声材料以消除反射声的影响外,为了消除外界的噪声和振动的干扰,消声室必须有良好的隔声和减振处理

为了使消声室的墙体和顶板,具有足够的隔声量,特别是良好的低频隔声性能,一般采用双层结构,多数是外墙用砖墙,内墙用钢筋混凝土墙体,墙间设通道或空气间层。

为防止外界振动传入消声室所产生的噪声和振动的干扰,必须要根据周围的振动状况和测试内容采取相应的基础隔振措施。目前,常用如下三类:

(1)消声室周围有强振动源,消声室的截止频率fc<100Hz 情况下,通常采用浮筑结构,用钢弹簧和橡胶组合的隔振装置,隔振装置的自振频率 fo 可控制在 1.5~6.0Hz 范围内。

(2)消声室周围有振源,但不强或虽有强震源但离消声室较远,消声室的截止频率 fc<100Hz 情况下,仍需采用浮筑结构,隔振装置的自振频率fo 可控制在 5.0~8.0Hz 范围内。

    (3)消声室周围无振源,且消声室的截止频率fc>100Hz 情况下,无需采用浮筑结构,仅在消声室内做浮筑地面即可。

四、消声室的鉴定

消声室鉴定检测的主要内容是自由声场的空间和频率范围。即在什么频率,多大的空间范围内符合自由声场的条件,以及它的偏差有多大。下图给出点声源在自由场下的声压级随距离的标准衰减曲线。同时给出 ISO3745-2003 规定的允许误差。

ISO3745-2003 对消声室鉴定方法,声源要求和测量频率都提出了明确的要求。

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五、消声室的组成

尖劈

从 40 年代开始应用逐渐过渡原理,把多孔性(或纤维性)材料做成锥形或尖劈状吸声体,统称吸声尖劈。当声波从尖端入射时,由于吸声层的逐渐过渡性质,材料的声阻抗与空气的声阻抗能较好地匹配,使声波传入吸声体,并被高效的吸收。迄今为止,国内外的高质量消声室均采用尖劈结构作为吸声体。

吸声尖劈的吸声特性与尖劈长度、填充材料、空腔深度有关。同种材料下尖劈长度愈长, 尖劈的低频吸声性能愈好。调节空腔审读,也可有效地提高尖劈结构的低频吸声特性。

尖劈的基部 (截面不变部分)与尖劈的劈部 (截面变化部分)长度比例通常控制在1:4左右,过大和过小都是不适宜的。如基部长度为200mm,则劈部长度为800mm,这样吸声尖劈的长度为1000mm。尖劈的尺寸一般比较长,因此需要有骨架以便于安装,通常是选用直径约为4mm的钢筋焊接而成,直径太小和太大都是不合适的。太小影响骨架刚度,太大虽然能增加骨架刚度,但会产生对高频声波的反射,影响尖劈的吸声性能。

消声室内频率大小由吸声尖劈长度决定消声室的截止频率是由尖劈的总长度决定的,截止频率和尖劈成反比关系,消声室截止频率越低,消声室尖劈长度就长,截止频率越高,尖劈越短。

(附:吸声系数等于或大于99%的最低频率称为截止频率。截止频率是描述消声室内墙面吸声结构声学性能的关键指标,而我们常说消声室的截止频率实际上指的就是吸声结构的截止频率。

根据研究及经验,吸声尖劈的截止频率约相当于或稍低于吸声结构长度为1/4波长的那个频率。如600mm长的尖劈+空腔100mm。吸声结构长度达到700mm,即0.7m,那么其截止频率约为:

F截=声速÷(L吸声结构×4)=340÷(0.7×4)=121 Hz(根据经验,实际截止频率会低于此值)

【注】:此方法是估算,实际截止频率以计量院计量数据为准

玻璃棉尖劈

吸声尖劈采用美国 Owens-Corning 玻璃棉,棉板成型切割,用 4mm 冷拔钢丝骨架支撑,表面作固化处理,适用于强气流环境,尖劈的颜色为粉红色、银灰色。根据客户对于截止频率的不同需求,采用不同的规格的产品。

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金属穿孔尖劈

金属穿孔尖劈,采用金属穿孔吸声装置,尖劈表面采用穿孔镀锌钢板/穿孔铝板,穿孔率≥30%,内芯采用高吸声成形棉或BASF绵,棉与穿孔板之间采用防尘处理技术,使尖劈表面易于清理,确保长期稳定的声学性能参数。

海绵尖劈

采用的巴塑泰吸音泡绵原料为德国巴斯夫公司生产的三聚氰胺树脂泡沫,产品本身具备难燃性、高温稳定性和柔韧性。三聚氰胺树脂泡沫集多种优点于一身,具备以下特性:

99 %开孔率,三维网格结构体系,完全以纤维丝相连→杰出的吸音效果极低的密度, 9.5 公斤 / 立方米→节省能源

三聚氰胺本身的难燃性 →无需添加阻燃剂达到 B1 级标准,无流滴,无毒烟

三聚氰胺高温稳定性 →长期工作温度200 ℃

柔韧的纤维丝 →杰出的清洁效果,环保

化学稳定性→耐强碱、弱酸

隔声、吸声门

在消声室(半消声室)的设计中,门是一个很重要的因素。一个好的隔声门应该具有良好的隔声性能和最优化的边缘效应。

隔声门的结构采用1.2mm及以上厚冷轧钢板,内加成型吸声棉,铰链采用进口产品,开门时整门上浮,回门时高密度磁性封边条完全封闭,确保其声学处理能与周边其它部件的声学处理相配以尽可能消除边缘漏声,强度满足操作需求,长期使用不发生形变,同时其外表面采用喷塑处理使颜色与尖劈相一致。隔声门与尖劈门结构见示意图:


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浮筑地面

在外界噪声较高或要求测振动的情况下,通常采用浮筑结构以隔离外界的影响,在浮筑结构中起关键作用的是减振材料,我司在浮筑地面建造上积累了许多经验,通常采用的减振方法有:

1、弹簧结构:隔振频率可以做到,<1Hz此种结构在低噪声要求很高时采用,但缺点为:造价高,维护困难,弹簧的防锈。

2、橡胶减振垫结构:隔振频率可以做到<7 Hz此种结构在低噪声要求高时采用。

3、 玻璃棉毡减振结构:隔振频率可以做到<15Hz此种结构造价低施工方便。

4、不做处理:在已建成的厂房里,由于高度的限制,在厂房里直接做消声室。

 

地网系

在全消声室中地面采用。为能满足试验测试要求, 又尽量避免干扰,通常采用框架支撑式或网状结构。


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空调通风系统及工况

为了调节消声室内和夹层的空气,需要设置排风除湿系统。为防止室外噪声进入,必须在风管管道设置消声器,采用经过自行特殊设计的消声系统,将多种不同的降噪措施有机结合,相互关联,以满足消声要求。消声器内部采用特殊的阻抗渐变型吸声结构及迷宫式通道结构,且利用同一消声器段实现阻性和抗性两方面的消声效果,其消声性能具有消声量高、消声频带宽的特点,并可以满足对室内本底噪声的要求。

其它涉及方面

消声室建造是一项系统工程涉及到许多方面地东西,如监控系统、照明系统等。这些辅助设备对于消声室的测试都是不可缺少的,同时也可能产生一定的影响,所以在设计施工中要严格控制,以利于测试而又不破坏自由声场为准则。消声室的建造严格按照国家建筑规范和标准。可保证既满足声学设计的功能要求,同时也能满足建筑施工的要求。

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