СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБЪЕКТОВ В ЗАГЛУШЕННОЙ КАМЕРЕ
METHOD OF INVESTIGATION OF ACOUSTIC CHARACTERISTICS OF THE OBJECTS IN THE ECHO-FREE CHAMBER

Изобретение относится к промышленной акустике и может быть использовано для исследования акустических характеристик звукопоглощающих элементов привода машин, облицовки производственных помещений и других звукопоглощающих конструкциях.
p
cp
2
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является стенд, в котором уровень звуковой мощности L определяют по результатам измерений среднего уровня звукового давления L на измерительной поверхности S, м, за которую принята площадь полусферы, известный из патента РФ №2557332 (прототип).
Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая точность измерения эффективности шумоглушения исследуемых акустических характеристик новых звукопоглощающих элементов.
Технический результат - повышение точности измерения эффективности шумоглушения исследуемых акустических характеристик новых звукопоглощающих элементов.
p
cp
2
2
Это достигается тем, что в способе исследования акустических характеристик объектов в заглушенной камере, заключающемся в том, что в заглушенной камере, в которой поглощается падающий на стены звук от испытуемого объекта, устанавливают испытываемый объект на плавающий пол, при этом заглушенную камеру размещают в отдельном здании с фундаментом, стенами, потолочным перекрытием, внутри которого, на автономном фундаменте, размещают ее стены, плавающий пол, на котором устанавливают испытуемый объект и легкое потолочное перекрытие, заглушенную камеру герметично облицовывают со всех сторон вновь разработанным, и подлежащим испытанию звукопоглощающим элементом, при этом уровень звуковой мощности L испытуемого объекта определяют по результатам измерений среднего уровня звукового давления L на его измерительной поверхности, за которую принимают площадь полусферы S, м, т.е. S=2πr:
0
2
где r - расстояние от центра испытуемого объекта до точек измерений; S=1 м,
pA
затем определяется корректированный уровень звуковой мощности L, дБ:
Acp
где L - средний уровень звука на измерительной поверхности испытуемого объекта.
На фиг. 1 изображена схема устройства для исследования акустических характеристик объектов в заглушенной камере, на фиг. 2 - схема исследуемого нового звукопоглощающего элемента.
Устройство (фиг. 1) для исследования акустических характеристик объектов, например новых звукопоглощающих элементов, в заглушенной камере (фиг. 2), включает в себя заглушенную камеру 7, в которой почти полностью поглощается падающий на стены звук (отражение отсутствует) от испытуемого объекта, устанавливаемого на плавающий пол 8. Заглушенную камеру 7 герметично облицовывают со всех сторон вновь разработанным и подлежащим испытанию звукопоглощающим элементом (фиг. 2). Заглушенная камера 7 размещается в отдельном здании с фундаментом 1, стенами 2, потолочным перекрытием 3, внутри которого, на автономном фундаменте 4, размещаются ее стены 5, плавающий пол 8, на котором устанавливается испытуемый объект и легкое потолочное перекрытие 6.
Устройство (фиг. 1) для исследования акустических характеристик объектов, например новых звукопоглощающих элементов, в заглушенной камере работает следующим образом.
p
cp
2
2
Уровень звуковой мощности L испытуемого объекта определяют по результатам измерений среднего уровня звукового давления L на его измерительной поверхности 10, за которую принимают площадь полусферы S, м, т.е. S=2πr:
0
2
где r - расстояние от центра испытуемого объекта до точек измерений; S=1 м.
pA
Затем определяется корректированный уровень звуковой мощности L, дБ:
Acp
где L - средний уровень звука на измерительной поверхности 10 испытуемого объекта.
Исследуемый звукопоглощающий элемент (фиг. 2) содержит гладкую 11 и перфорированную 12 поверхности, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, представляющий собой чередование сплошных участков 13 и пустотелых участков 15, причем пустотелые участки 15 образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа, форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру 16, или волнистую, или поверхность со сферическими поверхностями (на чертеже не показано). Полости 14, образованные гладкой 11 и перфорированной 12 поверхностями, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, заполнены звукопоглотителем. При этом вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, а ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой 11 и перфорированной 12 стенках. Полости 17 пустотелых участков 15, образованные призматическими поверхностями, заполнены строительно-монтажной пеной. Между гладкой 11 поверхностью и сплошными участками 13 слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной 12 поверхностью и сплошными участками 13, расположены резонансные пластины 18 и 19 с резонансными вставками 20, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца».
3
В качестве звукопоглощающего материала применен материал на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например пеноалюминий.
В качестве звукопоглощающего материала применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена.
Материал перфорированной поверхности выполнен из твердых, декоративных вибродемпфирующих материалов, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем внутренняя поверхность перфорированной поверхности, обращенная в сторону звукопоглощающей конструкция, облицована акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден».
Исследуемый звукопоглощающий элемент (фиг. 2) работает следующим образом.
Звуковая энергия, пройдя через слой перфорированной поверхности 12 и комбинированный звукопоглощающий слой сложной формы, уменьшается, так как осуществляется переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии), т.е. в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", имеют место потери энергии за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети микропор звукопоглотителя. Между гладкой 11 поверхностью и сплошными участками 13 слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной 12 поверхностью и сплошными участками 13, расположены резонансные пластины 18 и 19 с резонансными вставками 20, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца».
Резонансные отверстия 20 (вставки), расположенные в резонансных пластинах 18 и 19, выполняют функции горловин резонаторов "Гельмгольца", частотная полоса гашения звуковой энергии которых определяется диаметром и количеством резонансных отверстий 20.
Способ исследования акустических характеристик объектов в заглушенной камере осуществляют следующим образом.
p
cp
2
2
В заглушенной камере, в которой поглощается падающий на стены звук от испытуемого объекта, устанавливают испытываемый объект на плавающий пол, при этом заглушенную камеру размещают в отдельном здании с фундаментом, стенами, потолочным перекрытием, внутри которого, на автономном фундаменте, размещают ее стены, плавающий пол, на котором устанавливают испытуемый объект и легкое потолочное перекрытие, заглушенную камеру герметично облицовывают со всех сторон вновь разработанным и подлежащим испытанию звукопоглощающим элементом, при этом уровень звуковой мощности L испытуемого объекта определяют по результатам измерений среднего уровня звукового давления L на его измерительной поверхности, за которую принимают площадь полусферы S, м, т.е. S=2πr:
0
2
где r - расстояние от центра испытуемого объекта до точек измерений; S=1 м,
pA
затем определяется корректированный уровень звуковой мощности L, дБ:
Acp
где L - средний уровень звука на измерительной поверхности испытуемого объекта.
Исследуемый звукопоглощающий элемент, как вариант (фиг. 3), выполнен в виде жесткой стенки 21 и перфорированной стенки 22, между которыми расположен двухслойный комбинированный звукопоглощающий элемент, причем слой 23, прилегающий к жесткой стенке 21, выполнен звукопоглощающим, а прилегающий к перфорированной стенке 22 слой 24 выполнен с перфорацией 25 из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны.
В качестве звукопоглощающего материала слоя 23 может быть применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена. При этом поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается пористыми красками, пропускающими воздух, например, типа Acutex Т или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например Лутрасилом,
3
3
В качестве материала звукоотражающего слоя 24 применен материал на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например пеноалюминия, или применены звукоизоляционные плиты на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м, или материал на основе магнезиального вяжущего с армирующей стеклотканью или стеклохолстом.
Звукопоглощающий элемент работает следующим образом.
Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого излучающего интенсивный шум объекта, пройдя через перфорированную стенку 22, попадает на слой 24 из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, а часть звуковой энергии проходит через слой 24 из звукоотражающего материала и взаимодействует со слоем 3 из звукопоглощающего материала, где происходит окончательное рассеивание звуковой энергии. Коэффициент звукопоглощения волокнистых материалов находится в пределах 0,4…1,0. Выполнение перфорации на звукоотражающем слое способствует более эффективному шумоглушению на средних частотах, так как часть звуковых волн будет проходить через перфорацию 25 и рассеиваться на слое 23 из звукопоглощающего материала.