[发明专利]基于质量定律的隔声材料传递损失预测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及声学材料性能分析领域，具体涉及一种基于质量定律的隔声材料传递损失预 测系统及方法。

背景技术

作为控制中高频噪声的有效手段之一，隔声材料在汽车声学包装、建筑声学、家电噪声 控制等领域一直扮演重要角色。传递损失参数用来评价材料对声音的隔绝能力大小，其测试 方法主要有混响室-消声室法和阻抗管法。阻抗管法测试样件小，设备简单，操作快捷，不需 要特殊的测试环境和空间，因而在实际中得到更多应用。但阻抗管法采用的测试手段是在平 面声波正入射条件下，测试边缘被固定的小样件的传递损失，这与隔声材料在应用中的实际 情形不符，导致测试结果的精确度有限。

为了准确考察材料的隔声性能，专业的研究机构使用混响室-消声室法来测量传递损失。 这种方法中，混响室用来产生能量分布均匀的漫入射声源，消声室用来接收传递后的透射声 波，被测材料被放置在混响室和消声室相连通的测试窗内。由于这种方法需要专门的测试环 境，且设备昂贵、操作复杂，因此在实际应用中受到很大限制。

综上所述，在隔声材料性能测试分析领域，迫切需要一种结构简单、操作方便快捷、准 确度高，能够在实际中广泛应用的传递损失测试设备。有基于此，本发明设计了一种传递损 失预测系统及方法，可以很好的将阻抗管法和混响室-消声室法的优点相结合。

发明内容

本发明的目的是提供一种传递损失预测系统及方法，解决了传统设备、方法在传递损失 测试分析中所遇到的诸多问题，该方法设备简单、结构合理、操作方便、结果可靠。

本发明的技术方案是这样实现的：一种基于质量定律的传递损失预测系统，包括低频测 试用的粗阻抗管、高频测试用的细阻抗管、传声器组、数据采集装置、计算机、功率放大器 及扬声器，其技术要点是：进行低频测试时，传声器组的一端插接在低频阻抗管内，且传声 器组内的传感器平均分布于待测隔声材料的两侧，传声器组的输出端数据采集装置的输入端， 数据采集装置的输出端连接计算机的输入端，计算机的输出端连接功率放大器的输入端，功 率放大器的输出端连接低频扬声器的输入端，低频扬声器的输出端输出白噪声至低频阻抗管； 进行高频测试时，用高频阻抗管替换低频阻抗管，并使用用来播放高频声源信号的高频扬声 器，其余装置与低频测试保持一致所述的传声器组由4个标准1/4英寸传声器组成，传声器一 端插接在阻抗管内，另一端依次连接数据采集装置、计算机、功率放大器及扬声器一端，扬 声器的另一端连接阻抗管的声源输入端。

所述的粗阻抗管内径为100mm，细阻抗管内径为30mm，二者结构一致，在上表面均设置有 安装孔，所述的传声器组通过该安装孔插接在阻抗管的上表面。

所述的阻抗管，用于为待测材料提供声学测量所需的平面驻波声场；所述的传声器组， 用于测量阻抗管内某一位置的声压信号，并将声压信号转换为电压信号；所述的数据采集装 置，用于将电压模拟信号转换为计算机可识别的数字信号；所述的计算机，用于进行信号处 理及数据运算；；所述的功率放大器，用于对计算机播放的声源信号进行放大；所述的扬声 器，用于播放白噪声声源信号。

本发明的理论依据为：经典的隔声材料传递损失质量定律指出，影响材料传递损失最重 要的因素是材料的面密度；当频率或者面密度增加一倍，传递损失将会增加约6dB。对于阻 抗管中的测试样件来说，虽然声场特性和边界条件会影响其隔声性能，在一定频率范围内仍 受到特殊形式的质量定律作用。如果在分别使用低、高频阻抗管测试的传递损失结果曲线上， 用一条直线连接质量控制起主要作用的区域，就可以得到材料的质量定律曲线。根据此质量 定律曲线，通过理论推导就可以预测出之前只能使用混响室-消声室法测得的混响声场中漫入 射声源条件下的传递损失。

一种基于质量定律的隔声材料传递损失预测方法，采用上述装置，包括以下步骤：

步骤1：测试材料的低频传递损失；

将测试样件放入粗阻抗管内，使用传声器组采集阻抗管内样件前后的声压信号，使用计 算机根据采集信号计算低频传递损失；

步骤2：测试材料的高频传递损失；

将测试样件放入细阻抗管内，计算高频传递损失；

步骤3：确立传递损失质量定律表达式；

分别在低频和高频传递损失测试结果曲线上的质量控制区域选取一点进行直线连接，根 据该直线的斜率确立材料传递损失质量定律的表达式；