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1、2017 11 20 1 朗德声学与振动测试技术交流 汽车NVH声学测试室技术 消声室的声学设计 朗德声学与振动测试技术交流 Institute of Acoustics Tongji University 同济大学声学研究所 2 2 引言 消声室的基本概念 1 一般定义 消声室是在其中得到自由场的房间 2 理想条件 均匀的自由场 各向同性的介质中无边 界的 不受边界影响 声场 消声室的定义 ISO 3745 3 现实条件 边界的反射声在要求的频率范围内 一 般定义为截止频率 可以忽略的声学空间 消声室的关键性能参数 1 截止频率 100Hz 50Hz 63Hz 80Hz 2 自由场范围 自由
2、场精度 两个相互关联的参数 3 本底噪声 朗德声学与振动测试技术交流 Institute of Acoustics Tongji University 同济大学声学研究所 2 3 早期的消声室 消声室声学设计的发展消声室声学设计的发展 1 贝尔实验室消声室 1936 1 E H Bedell 1936 Some data on a room designed for free field measurements Journal of the Acoustical Society of America 8 1936 118 125 2 Meyer Buchmann 100Hz 1dB CPA
3、CPACPA BCA ASA ASA 3种替代型吸声构造建设的先进消声室 消声室声学设计的发展消声室声学设计的发展 房间类型1 3倍频带频率 Hz允许偏差 dB 消声室 630 800 5000 6300 1 5 1 0 1 5 半消声室 630 800 5000 6300 2 5 2 0 3 0 朗德声学与振动测试技术交流 Institute of Acoustics Tongji University 同济大学声学研究所 2 12 1 Cunefare K A and Badertscher J 2006 On the qualification of anechoic chambers
4、Issues related to signals and bandwidth J Acoust Soc of Am 120 2 820 829 例1 美国George Tech消声室 房间尺寸 L W H 5 1 5 1 3 5m3 截止频率 f0 80 Hz 吸声构件 1 4 尖劈 测量信号 纯音 1 12 1 3Oct带宽 测量结果 1 用纯音和较窄的信号带宽测试时 自由场出现较大偏差 房间尺寸优化设计问题 2 消声室存在回声调制问题 越靠 近墙壁这种影响越严重 房间模态抑制 测点位置 消声室的设计技术消声室的设计技术 消声室设计技术和关键 消声室设计不单纯是在一个 满足本底噪声要求的
5、房间 布置满足要求的吸声构造 1000 Hz 2000 Hz 2017 11 20 4 朗德声学与振动测试技术交流 Institute of Acoustics Tongji University 同济大学声学研究所 2 13 与文献中尺寸接近房间 但经过 1 尺寸优化 2 采用BCA吸声 并进行模态抑制 自由场衰减特性的对比 1 010 0 Entfernung Schallquelle Mikrofon m Pegelabnahme dB 10 dB 1k Hz with BCA V 103m3 1k Hz with weges in paper 消声室的设计技术消声室的设计技术 消声室设
6、计技术和关键 实测结果对比 案例2 XXX 研究院消声室 吸声结构 德国XXX企业 的尖劈结构 消声室设计不单纯是在一个 满足本底 噪声要求的 房间布置满足要求的吸声构造 朗德声学与振动测试技术交流 Institute of Acoustics Tongji University 同济大学声学研究所 2 14 正弦信号 4 m 消声室的设计技术消声室的设计技术 自由声场特性模拟 室内声场模拟和优化 在音乐厅 剧场等厅堂设计中 除了从技 术指标上控制 还需要通过计算机模拟 缩尺模型试验等手段验证 声学实验室的 设计也需要借助计算机仿真手段来辅助设 计 房间尺寸优化 吸声结构布局优化 来减小工程风
7、险 经验是能力的体现 但仅凭经验不能完 全保证个案的成功 Beranek Issues related to signals and bandwidth J Acoust Soc of Am 120 2 820 829 房间尺寸 L W H 5 1 5 1 3 5m3 截止频率 f0 80 Hz 吸声构件 1 4 尖劈 测试信号带宽的比较结果表明 1 单频 纯音 信号的测量偏差比带宽信号 大 2 回声信号的调制 房间模态没有得到有效抑制 尺寸 模态频 率吸声 3 自由场内信号是相干的 不能用能量叠加 消声室声学性能的检定消声室声学性能的检定 测量信号带宽的影响 1000Hz 朗德声学与振动测试
8、技术交流 Institute of Acoustics Tongji University 同济大学声学研究所 2 31 消声室声学性能的检定消声室声学性能的检定 自由场范围的表述 自由场半径的概念 采用ISO3745和ISO26101方法测量 获得的能在 消声室内处处符合自由场条件的最小的空间范围 测量声源 点声源 球面声辐射 平方反比律 测量路径定义的测量面 消声室 测量球面 半消声室 测量半球面 对于长宽有显著差异的 半 消声室 椭球面 由长度方向 宽度方向 自由场半径分别定义 ISO 26101 2017 GB T 34828 2017 ISO 3745 2012 GB T 6882
9、2016 自由场半径 r 1 自由场半径并不表示在球面以外的空间不符合自由场衰减规律 而是无法简单划定边界 并在布置噪声测点时便于使用者控制 2 长方体空间更加易于定义和使用 但检定方法中不能给出长方体空间范围 3 距离壁面一定距离是标准中规定的测量范围 4和0 75m之间的较大者 自由场范围必 须在这个范围以内 朗德声学与振动测试技术交流 Institute of Acoustics Tongji University 同济大学声学研究所 2 32 汽车NVH声学测试室技术 混响室 隔声室 听音室 的声学设计 2017 11 20 9 朗德声学与振动测试技术交流 Institute of A
10、coustics Tongji University 同济大学声学研究所 2 33 混响室 吸声性能测量混响室 吸声性能测量 GB T 20247 2006 声学 混响室吸声测量 ISO 354 ASTM C423 4 113 55 12 12 mmV TTSc V s 赛宾公式 Sabines s Formula 同济大学混响室 重庆福特混响室 德国FhG建筑物理所 IBM大和研发中心 南京大学 朗德声学与振动测试技术交流 Institute of Acoustics Tongji University 同济大学声学研究所 2 34 混响室 声功率和隔声测量测量混响室 声功率和隔声测量测量
11、GB T 6881 1 声学 声压法测定噪声源声功率级 混响室精密法 ISO 3741 噪声源声功率测量 结构和构件的隔声性能测量 GB T 19889 声学 建筑和建筑构件隔声测量 ISO 140 ISO 10140 由两间相邻的混响室组成 混响时间 声场均匀度等要求与 用于吸声测量的混响室不完全相同 朗德声学与振动测试技术交流 Institute of Acoustics Tongji University 同济大学声学研究所 2 35 混响室 声功率和隔声测量测量混响室 声功率和隔声测量测量 总成和构件的隔声性能测量 与消声室 消声通道联合组成一侧为混响声场 另一侧为自由声场的测试环境
12、SAE J1400 1990 汽车材料和总成空气声隔声性 能的实验室测量 延伸应用标准 GMW 14173 隔声测量 STL 总规范 SAE J2846 车身腔体填充材料的声学性能测量 朗德声学与振动测试技术交流 Institute of Acoustics Tongji University 同济大学声学研究所 2 36 隔声实验室 隔声套组 隔声实验室 隔声套组 混响室的特性 加CPA 后 有石膏板附加层 防火板打开 德国大众隔声套组 混响室 混响室 消声室 2017 11 20 10 朗德声学与振动测试技术交流 Institute of Acoustics Tongji Universi
13、ty 同济大学声学研究所 2 37 频带噪声 频带噪声测量 标准偏差的最大允许值 允许最大 标准偏差 向低频扩展 声场均匀度 ISO3741 2010 离散频率测量 标准偏差的最大允许值 1 3倍频程 中心频率 1 3倍频程 中心频率 允许最大 标准偏差 3 0 离散频率 向低频扩展 混响室的技术要求混响室的技术要求 朗德声学与振动测试技术交流 Institute of Acoustics Tongji University 同济大学声学研究所 2 38 1 一定的体积 2 合适的尺寸比 3 增加低频段的阻尼 吸声构件与试件的距离 1 5m 在低频获得 良好的声场 ISO 3741 2010
14、低频声场要求 附录 D 1 不规则形状无益 按 D1 如要适应离散频率 则加装大型旋转扩散体 混响室的技术要求混响室的技术要求 朗德声学与振动测试技术交流 Institute of Acoustics Tongji University 同济大学声学研究所 2 39 相对本底噪声 测试室内允许绝对最大本底噪声级 1 3倍频程 中心频率 Hz 最大频带 声压级 dB 1000 Hz 大体相当于25dB A 在 200 6300 Hz频段的各1 3倍频带 应至少低于被测试件 6 dB 在250 5000 Hz频段的各倍频带 应至 少低于被测试件 10 dB 如果未在全频带到达上述 要求 规范中有详
15、细的校正规定 混响室的技术要求混响室的技术要求 本底噪声 朗德声学与振动测试技术交流 Institute of Acoustics Tongji University 同济大学声学研究所 2 40 隔声室的基本构成 ISO140系列 ISO 10140系列 隔声室的技术要求隔声室的技术要求 隔声试验室是由两个相连的混响室组成 在两个混响室之间应有一个安装试件的洞口 墙板测量 试件面积 10m2 楼板 10 20m2 隔声室的性能要求 房间容积 50m3 两个房间的容积和形状不应 完全相同 其容积相差不应小于10 房间几何尺寸比例 简正频率的分布尽量均匀 且两间有差异 房间内安装扩散体 低频增加
16、阻尼 改善声场均匀性 接收室内环境本底噪声满足要求 声源室和接收室采取有效隔振 抑制侧向传声措施 接收室内的低频混响时间控制在2秒左右 2017 11 20 11 朗德声学与振动测试技术交流 Institute of Acoustics Tongji University 同济大学声学研究所 2 41 用扬声器听音的标准审听室规范 ITU R BS 1116 1 1994 1997 包括做主观评价的诸多内容 其中有关声学要求包括 包括做主观评价的诸多内容 其中有关声学要求包括 1 听音室的声学特性 2 扬声器系统的布局 3 听音区的位置 体积 形状和尺寸 地面积 单声道 20 60m2 多声道 30 80 m2 形状 以立体声中垂面对称 矩形或梯形 尺寸比应使简正振动频率均匀分布 早期反射声 直达声之后15ms内的反射声级应至少低10dB 本底噪声 地面上1 2 m 高处 最好不超过 NR 10 21dB A 绝对不要超过NR15 25dB A 混响时间 见下页图见下页图 传输响应 见下页图见下页图 审听室规范是为扬声器听音的 用耳机听音 应该至少满足本底噪声要求 听音室的技术要求听音
