聲學(xué)相機(jī)可以使用3D模型進(jìn)行車內(nèi)三維分析,測試過程中不用增加額外的軟硬件,對穩(wěn)態(tài)及脈沖信號可進(jìn)行定位,甚至可以定位較低頻率聲源。
案例中,使用聲學(xué)相機(jī)可以快速對此款車型異常噪聲進(jìn)行定位,廠商根據(jù)測試結(jié)果制定改進(jìn)措施,達(dá)到產(chǎn)品改進(jìn)目的。
復(fù)合聲學(xué)指標(biāo)(包含兩個及以上單維度聲品質(zhì)指標(biāo))來表征某些復(fù)雜的聲音主觀特性。這篇文章將簡單介紹幾個前人開發(fā)出來的復(fù)合聲學(xué)指標(biāo)(Composed Metrics),幫助理解聲品質(zhì)研究的簡要過程。
,我們需要搞清楚客觀聲學(xué)測量、心理聲學(xué)和主觀聲學(xué)評測之間的區(qū)別和聯(lián)系。如下圖 1所示,通過一個聲音被記錄存儲、播放被人耳接收以及在大腦里產(chǎn)生主觀感受的過程,表明他們?nèi)咧g的關(guān)系,以及他們各自所屬的領(lǐng)域和特征。
根據(jù)Zwicker等,“無偏煩惱度(UBA)”指的是,在可描述的聲學(xué)條件下的聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時,受到聲音煩擾后人的反應(yīng),并且這個反應(yīng)與聲源參數(shù)無關(guān)。Zwicker等在1991年的時候進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)來研究所謂的“無偏煩惱度”,組實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)對象在客廳讀書,第二組實(shí)驗(yàn)對象準(zhǔn)備入睡,他們分別被噪音所干擾。結(jié)果表明,聲音的響度對造成煩惱有決定性的影響(從下面的公式中也可以看出),且同一個噪聲在白天(讀書)造成的煩惱度影響差不多是夜晚(入睡)的一半。
如果將白天黑夜區(qū)別系數(shù)d、響度N、尖銳度S和波動度F考慮進(jìn)去(此實(shí)驗(yàn)中粗糙度R幾乎沒有影響所以未包含),結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)運(yùn)算可以導(dǎo)出“無偏煩惱度”(Unbiased Annoyance,UBA,單位:au)的表達(dá)式如下:
隨著家用電器行業(yè)的不斷發(fā)展以及用戶家居環(huán)境小型化,冰箱作為家庭日常生活中重要的家電之一,其噪聲性能逐漸成為廣大消費(fèi)者關(guān)注的體驗(yàn)指標(biāo),影響著消費(fèi)者對冰箱產(chǎn)品性能的整體口碑,雖然行業(yè)內(nèi)對產(chǎn)品低噪聲設(shè)計(jì)方法的研究探索從未停止,但是冰箱噪聲問題仍然位于消費(fèi)者投訴的前列。因此如何快速準(zhǔn)確地對冰箱噪聲源進(jìn)行定位測試,確定噪聲源固有屬性,從而進(jìn)行合理有效的冰箱噪聲優(yōu)化設(shè)計(jì),就成為了冰箱噪聲設(shè)計(jì)過程中的重要環(huán)節(jié)之一。
作為目前市場中的主流產(chǎn)品,風(fēng)冷變頻冰箱在受到眾多消費(fèi)者青睞的同時,其噪聲性能指標(biāo)也同樣面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)。本文通過對風(fēng)冷變頻冰箱噪聲源以及消費(fèi)者噪聲關(guān)注問題的市場調(diào)研數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,將其主要噪聲源劃分為以下四類:(1)機(jī)械室壓縮機(jī)系統(tǒng)噪聲;(2)風(fēng)機(jī)風(fēng)道系統(tǒng)噪聲;(3)制冷系統(tǒng)制冷劑噪聲;(4)其他結(jié)構(gòu)類部件動作噪聲。
2016年機(jī)械結(jié)構(gòu)振動與聲學(xué)測試技術(shù)專題培訓(xùn)會由中國振動工程學(xué)會振動與噪聲控制分會和北京東方振動和噪聲技術(shù)研究所(以下簡稱“東方所”)合作,于2016年6月24日在北京東方所成功舉辦。
來自清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、北京理工大學(xué)、華北電力大學(xué)、河南理工大學(xué)等高等院校的學(xué)者以及中科院熱物理所、中國電子科技集團(tuán)等企業(yè)的學(xué)者和工程師代表40余人參加了此次會議。東方所工程師圍繞“機(jī)械結(jié)構(gòu)振動與聲學(xué)測試技術(shù)”這一主題,結(jié)合自身工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了機(jī)械結(jié)構(gòu)振動測試及聲學(xué)測試技術(shù)相關(guān)理論、測試經(jīng)驗(yàn)、成功案例的分享,并與參會代表進(jìn)行了熱烈的討論。
交流會上,北京東方所技術(shù)工程師圍繞此次會議主題,分別做了題為“INV測試系統(tǒng)特色與應(yīng)用”、“機(jī)械振動測試技術(shù)與案例分享”“聲學(xué)測試技術(shù)與案例分享”的報(bào)告,從機(jī)械結(jié)構(gòu)振動信號的采集、分析與處理,在線監(jiān)測與故障診斷等方面,結(jié)合相關(guān)工程案例,進(jìn)行了全面的講解和分析;還對第五代測試技術(shù)——云智慧測試技術(shù)進(jìn)行了生動而詳細(xì)的介紹,同時展示了“云智慧測試技術(shù)”在大型機(jī)械結(jié)構(gòu)在線監(jiān)測中的應(yīng)用。
圖1 東方所技術(shù)工程師作報(bào)告
會議期間,還設(shè)置了“動平衡測試”、“汽車制動盤、簡支梁、龍洗等結(jié)構(gòu)件模態(tài)測試”等試驗(yàn)動手操作環(huán)節(jié),參會人員分別就自己感興趣的領(lǐng)域進(jìn)行了動手試驗(yàn)并展開了熱烈的討論。
作為國內(nèi)測試行業(yè)的者,北京東方所致力于高、精、尖的測試技術(shù),并始終以飽滿的工作熱情迎接每個挑戰(zhàn),通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新,打造新時代的測試技術(shù)!
聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室顧名思義,其主要作用是為了進(jìn)行聲學(xué)研究或環(huán)境聲學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)場所。除此之外,例如音箱廠家、聲學(xué)處理公司等在研發(fā)新產(chǎn)品時也都需要在這樣一個達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境中對產(chǎn)品的各類參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行測試。
那么聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室具體分為哪幾種?它們的用途又是什么?下面就由為大家介紹一下的聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室。
聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室的分類及基本構(gòu)造
聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室可分為三大類,即混響室、隔聲室、消聲室。
對于實(shí)驗(yàn)室來說,對周圍環(huán)境應(yīng)具備良好的隔聲和隔震性能,這么做的目的其實(shí)很明顯,是為了避免在實(shí)驗(yàn)工作時外界噪音所產(chǎn)生的干擾。從結(jié)構(gòu)上來講,一般的做法是將房間做成單的混凝土盒子,放在彈簧基礎(chǔ)上,彈簧基礎(chǔ)做法分為好幾種,如:鋼彈簧、空氣彈簧、軟木等,具體使用哪種做法要根據(jù)實(shí)際情況來確定。在房間質(zhì)量與彈簧組成的系統(tǒng)中對共振頻率也有嚴(yán)格的要求。通常共振頻率需低于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行測試所用的低頻率,比值通常為1/20,這樣能外界的振動不會影響室內(nèi)的測試工作。
實(shí)驗(yàn)室的隔聲一般采用雙層墻結(jié)構(gòu),通常外墻是磚墻抹灰,內(nèi)墻是混凝土結(jié)構(gòu)。門使用特制隔聲門,周圍作成準(zhǔn)確的碰頭縫,敷以呢絨,以嚴(yán)密無縫;或在門邊框上嵌裝橡膠氣墊,以便充氣密封。一般來說聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室附帶有一個控制室,用來放置測試儀器和控制指示設(shè)備。
▌各類聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室概述
在混響室內(nèi)可以測定材料的吸聲系數(shù),空氣中的聲吸收,聲源和機(jī)器的聲功率頻譜,測量揚(yáng)聲器的效率等,同時還可以對靈敏機(jī)件做噪聲疲勞試驗(yàn)和產(chǎn)生人工混響等。混響室的容積一般在100~500m3之間,對于混響時間上限來說,高頻率決定于空氣中分子的吸收,低頻率取決于墻面上的黏滯性吸收。
對于不同面積的混響室,用途也有所不同。以中國科學(xué)院聲學(xué)研究所的混響室為例,聲學(xué)所混響室分為三種:體積為425m3的一號大混響室可做研究;體積為191m3二號標(biāo)準(zhǔn)混響室可用作經(jīng)常性的吸收材料測試;體積為100m3左右的三號小混響室可用于測量墻與天花板的隔聲量或一般性測試。
混響室的要求:1、加長空室的混響時間;2、室內(nèi)聲場的擴(kuò)散狀態(tài)。
隔聲室可用于測定樓板、墻板、門窗等對結(jié)構(gòu)和空氣聲的隔聲特性。從隔聲室的構(gòu)造上講,通常由隔振墊(彈簧)、隔聲板、隔聲門、隔聲窗、通風(fēng)消聲器等組成。根據(jù)隔聲量的不同,會采用單層隔聲室和雙層隔聲室。
1、隔振墊:根據(jù)設(shè)計(jì)要求的偏振系數(shù)、荷載等參數(shù)選擇合適的隔振墊或隔振彈簧。選用的組數(shù)多為4組或5組;
2、組裝式隔聲板:隔聲室的主體隔聲板通常都是組裝結(jié)構(gòu),隔聲板的厚度多為50、75、100mm等。隔聲板的外層為鍍鋅鋼板,內(nèi)層為穿孔板,中間的吸聲材料多用巖棉、玻璃棉等纖維性材料。當(dāng)隔聲室為雙層結(jié)構(gòu),兩隔聲板中間間隙約在100mm左右;
3、隔聲門、窗:門、窗的隔聲量通常要求較高,多為30、35或40dB。隔聲窗多會采用雙層隔聲窗的結(jié)構(gòu),窗的整體厚度在100mm以上; 隔聲室的隔聲量依賴于各構(gòu)件的綜合隔聲量,因此門、窗的隔聲量以及隔聲板的組合方式、密封方式是否合理,對隔聲室的隔聲量起著關(guān)鍵的作用。隔聲室是以室內(nèi)、外的聲級差作為它的評價(jià)指標(biāo),根據(jù)隔聲室的用途或室內(nèi)聲源噪聲量的不同來確定隔聲室的隔聲量大小,通常在20至45dB不等。當(dāng)35dB以上時,通常就需要雙層隔聲室結(jié)構(gòu)才可以達(dá)到。
▌不具有聲學(xué)反射的消聲室
消聲室簡單來說是指一間不具有聲學(xué)反射能力的房間。其原理是在消聲室的墻壁上鋪設(shè)吸聲性能良好的吸聲材料,以達(dá)到去除聲波反射的效果。其主要用途為:測試抗噪聲送、受話器的靈敏度、頻響和方向性等電聲性能。(如:測試音箱、喇叭單元等設(shè)備的具體參數(shù)及性能。)
從消聲室所用的吸聲材料來看,要求吸聲系數(shù)大于0.99。一般使用漸變吸收層,常用尖劈或圓錐結(jié)構(gòu),以玻璃棉作吸聲材料,也有用軟泡沫塑料的。在消聲室中進(jìn)行試驗(yàn)時,被測試的對象或聲源等置于中央的尼龍絲網(wǎng)或鋼絲網(wǎng)上,由于此類網(wǎng)能承受的重量有限,故只能測試重量輕、體積小的聲源等。
▌半消聲室和卦限消聲室
半消聲室和卦限消聲室是在一般消聲室的基礎(chǔ)上,利用矩形管中的兩鄰壁做吸聲處理使管的有效尺寸加倍的原理建造的。卦限消聲室是一個相鄰的三個面為硬反射面,另三個面上裝有吸聲尖劈的實(shí)驗(yàn)室。
三個反射面形成三面鏡子,如聲源或接收器置于此三反射面的交點(diǎn)上,則聲源和接收器之間和半消聲室相同,只有直達(dá)聲而沒有反射聲,使在其中形成自由場。由于聲源或接收器只能置于交點(diǎn)上,故在實(shí)際使用中將受到很大限制。半消聲室則是以地板作為鏡面、其他都裝上尖劈的房間。
高聲強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室主要用于高噪聲環(huán)境的模擬實(shí)驗(yàn)、高聲強(qiáng)下吸聲材料及結(jié)構(gòu)的研究、大振幅聲波的研究、金屬板材在強(qiáng)聲場下的疲勞實(shí)驗(yàn)等。
高聲強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室通常包括聲壓級為160dB的小型混響室和一套截面不同、聲壓級為170dB的行波管。產(chǎn)生高聲強(qiáng)聲場的聲源可以使用旋笛或氣流揚(yáng)聲器。旋笛的,但頻譜不能改變,氣流揚(yáng)聲器則能產(chǎn)生任意頻譜的無規(guī)噪聲,使用方便。
聲學(xué)風(fēng)洞可以理解為有氣流的消聲室,或者說是處于消聲室內(nèi)的低噪聲、低紊流度并由開口工作段的風(fēng)洞,它是一種地面裝置,可用來研究飛行速度對風(fēng)扇氣流噪聲和螺旋槳噪聲的影響以及研究流過物體的噪聲。
它既具有常規(guī)風(fēng)洞特點(diǎn),具有適宜的管道和氣流控制裝置,以小能量損失在試驗(yàn)段產(chǎn)生達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的氣流;又具有聲學(xué)要求;滿足自由場條件,足夠的尺寸條件(可進(jìn)行遠(yuǎn)場測量)和非常低的試驗(yàn)段背景噪聲。為了達(dá)到小的紊流度,噴口應(yīng)做成收縮形式。而低噪聲是靠選用低噪聲風(fēng)扇并前后安裝消聲器方法是工作段噪聲不超過60~70dB。
雖然,聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室的存在更多的是為了檢測與聲音相關(guān)的產(chǎn)品或聲學(xué)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。但是,聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室對推進(jìn)聲學(xué)技術(shù)的發(fā)展有著不容忽視的作用。用一個簡單的例子來形容,它就如監(jiān)聽音箱一般,如果音樂在做后期制作時沒有一個能真實(shí)還原聲音的參考器材,將很難制作出一首的音樂,其中的關(guān)系大概就是如此。