驻波管中隔声量的四传感器测量法

    前 言

    隔声是研究在各种结构或设备中声传递现象的一门理论与技术。评价构件隔声性能的物理量是隔声量TL(单位是dB),又称作传声损失。

    最早测量隔声是测量建筑中间隔墙的隔声,以后发展为测量构件隔声的混响室方法。这需要将面积约为10m2的样品放在两个相邻混响室隔墙的中间。1962年,ISO正式将这一方法定为国际标准,并一直作为测量构件隔声的主要方法。另一种测量小型结构隔声的方法,由白瑞纳克等人提出,以后鲁苏将这一方法完善并与混响室方法进行了对比实验[1]。1978年,我国研究出一种测量轻型结构隔声的方法,称为混响)))隔声消声箱方法,这种方法可同时进行声波在垂直与无规入射两种情况下的隔声测量[1]。但目前广为采用的隔声量测试方法还是混响室法。

    混响室法测隔声量时,被测样品的面积一般较大。为了进行小样品的隔声量测试,近来已有人在驻波管中进行了方法研究[3]。在驻波管中进行隔声量测试不仅方便简捷,而且利用管内产生的平面波声场可严格按隔声量的定义进行测量,有利于理论研究。

    本文介绍一种在驻波管垂直入射隔声量测量中的四传感器法,它在以前的三传感器测量方法[3]的基础上加以改进,提高了测试精度,特别是低频段的精度,可为理论研究及工程应用提供可靠的测试手段。

    1 理论分析

    隔声量TL的定义为

TL =-20log| tp| (dB) (1)

    其中tp为声压透射系数

tp= pt/pi(2)

    式中pi为样品前方的入射波声压,pt为样品后方的透射波声压。

    1.1 驻波管中隔声量一般测试方法—三传感器法

    如图1所示的三传感器法,被测样品置于驻波管的中央,其厚度为d。样品的前方为声波的入射部分,后方为透射部分。由于样品表面的反射,入射部分形成驻波场,必须采用驻波分离方法,即用两个传感器把入射波与反射波分开[3]。在透射部分,理论上要求只存在透射波,因此装上吸声尖劈末端以保证在测试频段内透射部分为行波场。

    我们推得被测样品的声压透射系数tp为:

    式中:S1为传感器①和传感器② 的距离;L1为传感器③与被测样品正表面的距离;L2为传感器③与被测样品背面的距离;p1,p2,p3分别为传感器① ② ③测得的复声压。

    1.2 吸声末端对隔声量测试的影响

    假设透射部分由于末端的反射而存在驻波,当传感器位于波腹或波节处会产生隔声量最大误差

    式中ptr为透射部分的反射波声压。这样,若吸声尖劈的声压反射系数为0.1,传感器位于波节时导致的隔声量误差最大值为0.92dB。同样,若吸声尖劈的吸声系数为0.96时,声压透射系数为0.2,隔声量最大误差为1.94dB;若吸声系数为0.9,引起的隔声量最大误差可达3.3dB。要保证隔声量测试误差在?1dB之内,就要求吸声末端的吸声系数大于0.99,这对吸声末端的吸声性能提出了很高的要求。