阻抗管中的隔声量测试方法

    隔声量,又称为传声损失,材料(构件)一侧的入射声能与另一侧的透射声能相差的分贝数就是该材料(构件)的隔声量。隔声量表示了材料的阻尼性能,意思是其值越大,声音被削弱得越多。

    隔声量的测量传统上使用混响室法。两个混响室,材料样品放在两个室之间的开口处。一个室称为声源室,声源从这里发射。另一个叫接收室。测量两个室的声压,在知道混响时间的情况下,可以计算出隔声量。这种方法,需要制作的测试样品面积非常大,通常达10m2[1]。这种方法对实验室的建设和样品的制备要求很高。现在可以使用阻抗管法来测量小样品的垂直入射时的隔声量。这种测试方法包括使用带四个传声器的平面波阻抗管和一个5通道的数字频率分析系统来测试材料的隔声量,如图1所示。四个传声器,其中两个在声源管中,另两个在接收管中,材料的隔声量通过利用传声器之间的互谱函数得到。

    阻抗管法需要同时测量阻抗管壁上四个固定位置的声压值。如果使用的阻抗管吸声末端具有理想的吸声性能,那么四个传声器只需要测量一次就可以得到隔声量。而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[2][3]。但是,这样的吸声末端是非常难以实现的。

    这里介绍一种在两种不同的边界条件下,进行两种测量来补偿非理想条件吸声末端的方法。

    1 理论分析

    如图2所示,管内的声波由一个扬声器(由一个宽域的噪声信号激励)产生。基于四个位置声压的测量将声域在声源管和接收管内分解为平面波。

    假设在管截面上只有平面波传播,那么沿声源管轴线方向的声压变化表达式为

    其中A和B是声源管中入射和反射波的复声压幅值。

    相似的,沿接受管轴线方向的声压变化表达式为

    其中C和D是声源管中入射和反射波的复声压幅值,d为测试样品厚度。

    基于四个传声器位置声压的同时测量,是有可能计算出四个平面波系数A、B、C和D的。

    假设复声压幅值A、B、C和D之间的关系是线性的,那么可以用下面的方程表示

    那么,现在传声损失系数定义为入射波幅值。|A|与透射波幅值|C|的比值,在从末端没有反射的条件下,即D=0。很显然,按照该定义,传声损失与矩阵方程(3)中的参数t11相等

    两种不同的边界条件(不同的末端)分别用下标a和b表示,必须测试得到四个线性方程才能计算出方程(3)中的四个未知的参数