声管中隔声量测试的脉冲声法

     隔声量又称传递损失,它是表征材料隔声性能的重要声学参量。传统的管道隔声测量方法总体上可以分为2大类:驻波场分解法[1~5]和传递矩阵法(四极子法)[6~8]。文献[9]通过测量消声器的传递损失,比较了上述2类方法的优劣性。驻波场分解法在实际应用时采用多传声器法[3],对传声器响应一致性要求较高,而且管道吸声末端吸声性能的优劣对隔声量的测试会带来较大的误差[4]。文献[10]在充分考虑了管道末端的反射以及材料本身的反射后,将传统的多传声器测量方法进行了改进,并通过和传统的测量方法比较,认为改进后的方法更为精确,但该方法利用了传递矩阵法,仅适用于具有各向同性和对称性的材料。最新的研究文献[11]提出了仅基于上行管末端声阻抗的测量方法,适用于测量各种声学材料或结构的隔声量,但该方法应用的前提是通过3个已知的材料末端声阻抗(硬阻抗边界、软阻抗边界、任意阻抗边界条件)并结合上行管末端声阻抗来推导得到材料的隔声量。测量时需要测量3次,得到6组测量信号。要求已知任意3种材料末端声阻抗,且本质上仍属于传统的双传声器法,测量过程较为繁琐,且误差源增多。

    本文通过对系统传递特性的测量,采用逆滤波器原理,消除了声管端口的反射并能够对扬声器高低频频响进行补偿,最终在声管中获得单一的Bu- tterworth宽频脉冲。该脉冲持续时间约为1 ms[12],在100~5 000Hz频率范围内较为平坦。利用该脉冲作为入射波对某一型号发动机隔声材料进行了测试,并和声望SW466阻抗管测试结果进行了比较,尽管二者不在同一管道内测量,但结果表明,在500~4 500Hz的频率范围内的隔声量曲线吻合较好。本方法无需考虑声管末端反射的影响,并且只需要单个传声器。另外,可采用时域平均技术提高信噪比,从而提高了测试精度。

    1 测试原理

    隔声量又称传声损失,其测量原理为:

    假设试件前的入射声强为Ii,试件后的透射声强为It,则声强透射系数为

    故传声损失为

    2 测试系统

    测试系统由声管与脉冲声源构成,其具体结构为:在钢制圆柱内安装一个/惠威0S5R低中音扬声器单元,连接圆锥形的渐变截面管和一个圆柱管。其中,圆柱高度为150 mm,圆锥高度为200 mm,圆柱管长度为1 360 mm。圆柱管是钢性材料,内外直径分别为27 mm和34 mm。脉冲声源和传声器分别连接功率放大器和信号调理器,适配器NIBNC209,NI6062E数据采集卡由计算机控制。

    圆柱管上有两处安装1/4英寸传声器的孔,测量时,传声器垂直插于管壁。测试系统框图见图1。