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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2018-10-29 22:06
一、吸聲原理、吸聲材料及吸聲測(cè)試方法
聲波在媒介中傳播或者入射到另一個(gè)媒介的過(guò)程中，聲能減少的過(guò)程就是吸聲。吸聲的原理是聲能轉(zhuǎn)換為熱能，比如吸音棉的吸音原理是由于聲音在吸音棉的中空纖維結(jié)構(gòu)中不斷消耗轉(zhuǎn)換為熱能導(dǎo)致。
圖1 入射聲波、吸收聲波和反射聲波
通常將吸聲系數(shù)大于0.2的材料稱(chēng)為吸聲材料。吸聲材料安裝在車(chē)外，可以減小外界噪聲源；安裝在車(chē)內(nèi)，可以減小傳遞到車(chē)內(nèi)的噪聲并提升聲品質(zhì)。材料的吸聲能力采用吸聲系數(shù)來(lái)衡量。吸聲系數(shù)的大小除了與吸聲材料本身有關(guān)外，還與入射聲波的角度等參數(shù)有關(guān)。而根據(jù)聲波入射角度的不同，分為駐波管測(cè)試以及大混響室測(cè)試。
駐波管：
顧名思義為聲波垂直入射至樣品表面，由于聲波頻率的不同所以波長(zhǎng)也是不同的，因此駐波管才會(huì)有大小管徑的區(qū)別，并有相應(yīng)的ISO標(biāo)準(zhǔn)約束。通用的如B&K 4026型號(hào)的大管直徑100mm可下潛到100Hz左右，測(cè)試低頻長(zhǎng)波聲音，配合一個(gè)小管直徑29mm可測(cè)試高頻截至6300Hz左右的聲音。其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，樣品要求面積小，測(cè)試方便；缺點(diǎn)是對(duì)于樣品邊緣的精度要求較高，誤差較大。
圖2 阻抗管測(cè)試系統(tǒng)
大混響室：
采用擴(kuò)散聲場(chǎng)，在混響場(chǎng)內(nèi)的各點(diǎn)聲能密度均勻，聲波方向無(wú)規(guī)，有相應(yīng)的ISO標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)標(biāo)GBT 20247-2006約束。一般要求混響室的容積大于200m³，混響室的體積決定著所能測(cè)得的頻率的下限。相應(yīng)的，樣品面積一般為10-14m²。其優(yōu)點(diǎn)是所測(cè)吸聲系數(shù)能反映材料在實(shí)際工況下的吸聲能力；缺點(diǎn)是費(fèi)用高、樣品面積要求大。
圖3 大混響室
現(xiàn)在市面上有α 箱、β箱或者像豐田的更小的混響室，其實(shí)是為了測(cè)試無(wú)規(guī)入射聲波下的樣品的吸聲能力，但同時(shí)兼顧了樣品面積小以及測(cè)試費(fèi)用低、可驗(yàn)收零件的聲學(xué)性能三大優(yōu)點(diǎn)而越來(lái)越受到主機(jī)廠及材料零件供應(yīng)商的青睞。雖然尚不滿(mǎn)足ISO標(biāo)準(zhǔn)，且實(shí)際測(cè)下來(lái)與大混響室測(cè)試方法有些差異，但縱向研究卻也足夠。
采用特殊的材料和結(jié)構(gòu)將外界聲源與接收環(huán)境隔離開(kāi)來(lái)，使得環(huán)境噪聲降低，這就是隔聲。聲音從空氣入射到另外結(jié)構(gòu)表面時(shí)，一部分聲能被反射回來(lái)，另一部分聲能透過(guò)這個(gè)材料，繼續(xù)在空氣中傳播。
通常采用STL (sound transmission loss) 來(lái)反映平板或者零件的隔聲性能，單位是dB（分貝）。單層板隔聲滿(mǎn)足兩個(gè)6dB原則：
第一個(gè)是當(dāng)頻率增加一個(gè)倍頻程時(shí)，隔聲量增加6分貝，即隔聲量隨著頻率增加的直線斜率為6dB/倍頻程。
第二原則是當(dāng)質(zhì)量增加一倍時(shí)，隔聲量增加6分貝，即隔聲曲線整體向上移6dB。
實(shí)際上，板結(jié)構(gòu)是有限，而且結(jié)構(gòu)的邊界條件、剛度、阻尼等會(huì)影響到其隔聲效果。大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)板的面密度增加一倍時(shí)，隔聲量增加量為5分貝；當(dāng)頻率增加一個(gè)被頻程時(shí)，隔聲量增加4分貝。
圖4 聲波反射和入射的示意圖及6dB原則
隔聲材料通常為面密度較大的材料如鋼板、EVA、EPDM等材料。在汽車(chē)前圍隔音墊、地毯、輪罩隔音墊等零件上廣泛應(yīng)用。而隔聲性能測(cè)試廣泛采用的是大混響－消聲的測(cè)試方法，阻抗管測(cè)試隔聲應(yīng)用較少。測(cè)試樣件安裝在混響室和消聲室之間的窗口上，混響室作為發(fā)聲室，消聲室作為接受室，用聲強(qiáng)法來(lái)測(cè)量消聲室的透射聲功率?？捎糜诹慵芊饧斑^(guò)孔的測(cè)試，分析薄弱的區(qū)域，這也是混響－消聲室方法優(yōu)于混響室－混響室方法的原因。
圖5 混響－消聲室法
三、 吸隔聲材料組合應(yīng)用
車(chē)身上的聲學(xué)包裝結(jié)構(gòu)多數(shù)是吸收材料和隔聲材料在一起的組合應(yīng)用，如前壁板隔聲墊、地毯、以及目前被很多豪華車(chē)采用的靜音鋼板等。如下圖的前壁板聲學(xué)結(jié)構(gòu)由四層組成：鋼板隔聲層+吸聲層+隔聲層。
圖6 前壁板聲學(xué)結(jié)構(gòu)
目前，在電動(dòng)化的大趨勢(shì)下，對(duì)于輕量化吸隔聲材料的研究越來(lái)越深入，如九大參數(shù)對(duì)于材料聲學(xué)性能的影響，材料級(jí)到整車(chē)級(jí)的仿真等，各大主機(jī)廠和供應(yīng)商都展開(kāi)了深入的研究并擁有了大量的數(shù)據(jù)和寶貴的經(jīng)驗(yàn)，也切切實(shí)實(shí)的為正向開(kāi)發(fā)付出著自己的汗水和努力。
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