基于质量定律的隔声材料传递损失预测系统及方法
[0040] 本实施例中的扬声器6、8，其输出端连接阻抗管1、7的输入端，扬声器6、8在阻抗管 1、7内播放白噪声，其中低频扬声器6播放的白噪声频率范围为80~3000Hz，高频扬声器8播 放的白噪声频率范围为500~8000Hz。白噪声的特性是在整个频域内具有均匀分布的功率 谱密度，因此适合作为阻抗管的声源，用以产生在整个测试频域范围内均匀稳定的平面声 场。实施例2:
[0041 ]本实施例中的隔声材料传递损失预测系统与实施例1的区别在于，阻抗管1、7内末 端还设置有吸声材料填充物9,用来减少二次反射波D的影响，如图2所示。
[0042] 实施例3:
[0043] 本实施例中的隔声材料传递损失预测系统与实施例1的区别在于，除要对每个传 声器进行幅值标定外，还应对其进行相位标定，使传声器201~传声器204在同一时刻的滞 后角等于〇,使得他们在相位上保持同步，从而使传声器采集的声压信号更为准确，以最大 限度的消除测量误差。
[0044] 实施例4:
[0045] 本实施例中的基于质量定律的隔声材料传递损失预测方法，采用如实施例1的装 置实现，其流程如图3所示，包括以下步骤：
[0046]步骤401:测试隔声材料的低频传递损失。
[0047]首先，将待测材料裁成直径100毫米的圆形样件并放置在低频阻抗管内，利用传声 器组采集声压信号，并将声压信号转换为电压信号。由数据采集装置将模拟电压信号转换 为数字信号，并传递到计算机中。计算机对数字信号进行加窗降噪、加权平均、傅里叶变换 处理后，得到每一传声器所在位置的声压频谱信号。再利用驻波比法，将声压频谱信号分解 为入射声波A、反射声波B、透射声波C和二次反射声波D。通过比较A和C的幅值大小，得到材 料的传递损失。
[0048]步骤402:测试隔声材料的高频传递损失。
[0049]将待测材料裁成直径30毫米的圆形样件并放置在高频阻抗管内，重复步骤401中 介绍的低频测试方法，测得材料的高频传递损失。
[0050]步骤403:结果曲线分析与质量定律直线确定。
[0051] 在材料自身特性和边界条件的作用下，在如图4所示的混响室-消声室法测得的弹 性材料传递损失曲线中分为三个不同区域:刚度控制、质量控制和吻合效应控制。对于无限 边界的弹性体来说，经典的质量定律指出在正入射条件下其传递损失可由下面的经验公式 计算：
[0052]
[0053] 式中ms为材料的面密度，Po为介质(空气）的密度，f为入射声音的频率，c为声音在 介质中的传播速度。
[0054] 通常，3Tfms>>poc，所以上式可以写成
[0055]
[0056] 与混响室-消声室法相比，应用阻抗管法测试时，由于试件边缘被夹紧，刚度控制 在大部分频率范围内起主要作用，会同时激发若干个振动模态。模态频率取决于试件的物 理性质和边界条件，所以在高、低频阻抗管内，同一试件的共振发生在不同的频率上。同时， 由于阻抗管内的激励声源是正入射的白噪声，所以吻合效应的影响可以忽略。所以，分别使 用高、低频阻抗管对一种弹性材料测得的传递损失曲线，在一定频率范围会具有相同的趋 势，这就验证了质量定律的存在。图5所示为分别采用高、低频阻抗管测量的传递损失曲线， f〇1和fn分别为低频、高频第一阶共振频率。曲线在共振频率之上的一段范围内有平顺的趋 势，说明处于质量控制区域。分别在高、低频测试结果的质量控制区域中选取两点fo#Pf 12， 并用一条斜线来连接这两点，这条斜线就是该样件的质量定律曲线，其数学表达式为
[0057] TLn〇rmai=X lg(msf)_Y(dB)
[0058] 其中χ = (TLrTL!)/ (fVf!)，Y = XIg(ι?Λ ) -TU。
[0059] 步骤404:漫入射条件下材料传递损失预测。
[0060] 大量的测试结果表明，材料在混响场中漫入射条件下的传递损失与阻抗管测试的 正入射传递损失存在如下关系：
[0061 ] TLrandom( f ) = TLnormal (f)-101g(0.23X TLnormal ( f ))
[0062]由于隔声材料的传递损失主要受质量定律作用，因此可由步骤403中推导出的阻 抗管法测试的正入射传递损失质量定律预测材料在混响场中漫入射条件下的传递损失。 [0063] 实施例5:
[0064] 为了验证本发明基于质量定律的隔声材料传递损失预测系统及方法的可行性，本 实施例选取某静电橡胶材料进行了实际测试，该材料厚度为3毫米，面密度为2.6千克/米 2。 图6所示为该材料的低频、高频测试结果，和运用本发明方法确立的质量定律曲线。该材料 最终预测后的传递损失质量定律表达式为TL = 22.521g(msf )-37.14(dB)。
[0065] 图7所示为预测结果与运用混响室-消声室测试结果的对比，其差异在可接受的范 围内。
[0066] 以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵 盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种基于质量定律的隔声材料传递损失预测系统，包括低频测试用的粗阻抗管、高 频测试用的细阻抗管、传声器组、数据采集装置、计算机、功率放大器及扬声器，其特征在 于:进行低频测试时，传声器组的一端插接在低频阻抗管内，且传声器组内的传感器平均分 布于待测隔声材料的两侧，传声器组的输出端数据采集装置的输入端，数据采集装置的输 出端连接计算机的输入端，计算机的输出端连接功率放大器的输入端，功率放大器的输出 端连接低频扬声器的输入端，低频扬声器的输出端输出白噪声至低频阻抗管;进行高频测 试时，用高频阻抗管替换低频阻抗管，并使用用来播放高频声源信号的高频扬声器，其余装 置与低频测试保持一致。2. 如权利要求1所述的基于质量定律的隔声材料传递损失预测系统，其特征在于:所属 的传声器组由四个1/4英寸传声器组成。3. 如权利要求1所述的基于质量定律的隔声材料传递损失预测系统，其特征在于:所述 的低频测试用阻抗管用于进行100-2500HZ频率范围的测试，所述的高频测试用阻抗管用于 进行800-6300HZ频率范围的测试。4. 如权利要求1所述的基于质量定律的隔声材料传递损失预测系统，其特征在于:阻抗 管内为利用白噪声声源产生的驻波声场，其中低频扬声器播放的白噪声频率范围为80-3000Hz，高频扬声器播放的白噪声频率范围为500-8000HZ。5. -种基于质量定律的隔声材料传递损失预测方法，采用如权利要求1所述的装置，其 特征在于:包括以下步骤： 步骤1:测试材料的低频传递损失； 将测试样件放入粗阻抗管内，使用传声器组采集阻抗管内样件前后的声压信号，使用 计算机根据采集信号计算低频传递损失； 步骤2:测试材料的高频传递损失； 将测试样件放入细阻抗管内，计算高频传递损失； 步骤3:确立传递损失质量定律表达式； 分别在低频和高频传递损失测试结果曲线上的质量控制区域选取一点进行直线连接， 根据该直线的斜率确立材料传递损失质量定律的表达式； 步骤4:漫入射条件下材料传递损失预测； 根据传递损失质量定律表达式，预测材料在混响声场中漫入射声源条件下的传递损 失。6. 如权利要求5所述的基于质量定律的隔声材料传递损失预测方法，其特征在于:分别 在高、低频测试结果的质量控制区域中选取两点，并用一条斜线来连接这两点，这条斜线就 是该样件的传递损失质量定律曲线。
【专利摘要】一种基于质量定律的隔声材料传递损失预测系统及方法，涉及声学材料性能分析领域。其装置包括低频阻抗管、高频阻抗管、传声器组、数据采集装置、计算机、功率放大器及扬声器。其方法为：先分别测试材料的低频和高频传递损失，之后在测试结果曲线上确立质量定律表达式，并由此预测材料在实际应用中的传递损失。该方法参照经典的材料隔声理论，利用阻抗管即可获取以往只有在混响室-消声室中才能得到的结果，本发明系统及方法易于实现、操作便捷，且预测准确度高，弥补了阻抗管法和混响室-消声室法的不足，可广泛的应用于汽车、航天和家电等多个领域的噪声控制中。
【IPC分类】G01N29/11
【公开号】CN105467013
【申请号】CN201610038171
【发明人】徐勇, 王晖, 赵珩, 王洋
【申请人】华晨汽车集团控股有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2016年1月20日
文档序号 :
【 9706827 】
技术研发人员：徐勇,王晖,赵珩,王洋
技术所有人：华晨汽车集团控股有限公司
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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