消声室建设中的声学处理

整车两驱半消声室,图片来源:中国江苏网

消声室为声学用房,目标为模拟自由或半自由声场,声学处理涉及隔声、隔振、吸声、消声几个方面,几乎囊括了噪声控制的所有主要处理途径,个人觉得对于理解噪声控制理论很有帮助,遂总结如下:

1. 隔声处理

为满足背景噪声低的要求,整个房间应具有良好的隔声性能。一般采用房中房的建筑结构:外墙为实心砖墙,内墙为钢筋混凝土,双层墙之间的空隙宽度至少200mm,空隙中的混凝土外墙面上贴50mm厚玻璃棉。

房中房结构施工难度较大,内外墙之间不能有任何刚性连接,以免形成声桥,影响隔声效果。因此要求施工过程中尽量不掉入砖头、钢筋、砂浆等杂物,需要穿墙的管道都应以软管连接并硅胶封口。房中房结构的外房与周围地面不可刚性连接,须留缝用硅胶封口。

门窗面积尽量小,数量尽量少。门为专业隔声门,由外层防火门、中间隔声门和内层吸声门构成。防火门安装在外墙上,隔声门和吸声门都安装在内墙上。

2. 隔振处理

应把整个房中房结构放置在隔振器上。根据房间的载荷和单个隔振器的承载能力选择隔振器的数量,根据房间总质量和设计的隔振频率(一般低于20Hz)选择隔振器的刚度。隔振器水平均匀分布,间隙用玻璃棉填充。

房中房结构外房混凝土地面与地基之间为隔振器和玻璃棉结构,不允许有任何刚性连接,以免影响隔振效果。玻璃棉主要用于隔振器限位,并非吸声。施工过程中,为防止浇筑混凝土地面时落入砂浆,减振器上应铺设钢模板,连接处焊接密封,或者错缝铺设双层木模板。

3. 消声处理

空调系统会给消声室带来额外的噪声,应安装消声器。根据被测声源的最大散热量设计空调系统的最大风量,确定风口面积大小和风速,进而设计消声器。一般采用阻性消声器和抗性消声器联合多级安装。

4. 吸声处理

吸声处理有尖劈和平板两种。截止频率是吸声处理的吸声系数≥0.99的最低频率下限。至于吸声系数到底选择哪种测量方法,存在争论。

尖劈是利用其外形构成的阻抗渐变结构,使传入的声波被高效吸收。尖劈吸声处理的总长度L = 尖劈尖部长度L1 尖劈基部长度L2 空腔厚度D,一般应大于测试最低频带中心频率相应的声音波长的1/4。尖劈的吸声特性与LL1/ L2,D以及材料的密度等参数有关。尖劈的维护和清洁较为复杂,因此推出了金属护面尖劈,即在尖劈表面覆盖一定穿孔率的金属面板。但是,仍存在截止频率要求越低,尖劈长度越长,占用空间太大的缺点。

平板是一种宽频带复合共振吸声板,由薄钢板和弹性阻尼材料构成,厚度35cm左右,其吸声性能可满足一般工业使用要求,它比尖劈节省了房间墙壁的占用空间,但在相同建筑面积的前提下,是否提高了自由或半自由声场的利用率,存在争议,本人尚没有理论加实践考究过,不敢妄论。在美观和维护方面,平板确实存在一定优势。

尖劈和平板一直存在争论,本人站在用户非供应商的角度认为,不求最好,但求最合适。黑格尔:存在的就是合理的,这里的合理不是Correct,而且Reasonable。作为用户,懂声学不多,总期望花钱能做最好的;作为供应商,利益是第一目标,总说自己的是最好的。再过几年,我们会发现,中国的民族汽车没出来,消声室建了一大堆。谁来指导中国的NVH行业建设最合适最节省的声学试验室?

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