Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБЪЕКТА В РЕВЕРБЕРАЦИОННОЙ КАМЕРЕ

Изобретение относится к промышленной акустике, и может быть использовано для исследования акустических характеристик звукопоглощающих элементов привода машин, облицовки производственных помещений, и других звукопоглощающих конструкциях.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является стенд, в котором уровень звуковой мощности L_p определяют по результатам измерений среднего уровня звукового давления L_cp на измерительной поверхности S, м², за которую принята площадь полусферы, известный из патента РФ №2557332 (прототип).

Недостатком технического решения, принятого в качестве прототипа, является сравнительно невысокая точность измерения эффективности шумоглушения исследуемых акустических характеристик новых звукопоглощающих элементов.

Технический результат - повышение точности измерения эффективности шумоглушения исследуемых акустических характеристик новых звукопоглощающих элементов.

Это достигается тем, что в способе для исследования акустических характеристик объектов в реверберационной камере, заключающийся в том, что источник излучения шума устанавливают на полу реверберационной камеры, представляющей собой помещение объемом от 60 до 1000 м³ с непараллельными внутренними верхним и нижним ограждениями, поверхность которых является отражателем звука, уровень звуковой мощности L_p, дБ, испытуемого источника излучения шума определяют по результатам измерений среднего уровня звукового давления L_cp на измерительной поверхности, с установленными по ее контуру акустическими микрофонами, за которую принимают площадь полусферы S, м², т.е. S=2 πr², по формуле:

где L_cp - средний уровень звукового давления в камере; А - эквивалентная площадь звукопоглощения камеры, определяемая по формуле:

причем эквивалентная площадь звукопоглощения камеры определяется экспериментально, по измерениям времени реверберации Т_р помещения, т.е. времени, в течение которого уровень звукового давления в помещении уменьшается на 60 дБ после прекращения действия источника излучения шума, при этом: V - объем помещения, м³; А₀=1 м².

На фиг. 1 изображена схема устройства для исследования акустических характеристик звукопоглощающих элементов в реверберационной камере, на фиг. 2 - схема исследуемого нового звукопоглощающего элемента.

Устройство (фиг. 1) для исследования акустических характеристик объектов, например новых звукопоглощающих элементов в реверберационной камере, применяется тогда, когда требуется определение характеристик направленности источника 5 излучения шума. В этом случае используется реверберационная камера, представляющая собой помещение объемом от 60 до 1000 м³ с непараллельными 1, 2, 3, 4 внутренними ограждениями, поверхность которых является хорошим отражателем звука. Уровень звуковой мощности L_p, дБ, испытуемого источника 5 излучения шума определяется по результатам измерений среднего уровня звукового давления L_cp на измерительной поверхности 6, с установленными по ее контуру акустическими микрофонами 7, за которую принимают площадь полусферы S, м ², т.е. S=2 πr², по формуле:

где L_cp - средний уровень звукового давления в камере; А - эквивалентная площадь звукопоглощения камеры, определяемая по формуле:

причем эквивалентная площадь звукопоглощения камеры определяется экспериментально, по измерениям времени реверберации Т_р помещения, т.е. времени, в течение которого уровень звукового давления в помещении уменьшается на 60 дБ после прекращения действия источника 5 излучения шума, при этом: V - объем помещения, м ³; А₀=1 м ².

Устройство для исследования акустических характеристик звукопоглощающих элементов в реверберационной камере (фиг. 1) работает следующим образом.

Источник 5 излучения шума облицовывают исследуемым звукопоглощающим элементом (фиг. 2) и устанавливают в реверберационной камере, представляющей собой помещение объемом от 60 до 1000 м³ с непараллельными внутренними верхним 2 и нижним 4 ограждениями, а а также параллельными 1 и 3 ограждениями; поверхность которых является хорошим отражателем звука. Уровень звуковой мощности L_p, дБ, испытуемого объекта 5 определяется по результатам измерений среднего уровня звукового давления L_cp на его измерительной поверхности 6, за которую принимают площадь полусферы S, м², т.е. S=2 πr², по формуле:

где L_cp - средний уровень звукового давления в камере; А - эквивалентная площадь звукопоглощения камеры, определяемая по формуле:

Исследуемый звукопоглощающий элемент (фиг. 2), которым облицовывают источник 5 излучения шума, содержит гладкую 8 и перфорированную 9 поверхности, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, представляющий собой чередование сплошных участков 10 и пустотелых участков 12, причем пустотелые участки 12 образованы призматическими поверхностями, имеющими в сечении, параллельном плоскости чертежа форму параллелограмма, внутренние поверхности которого имеют зубчатую структуру 13, или волнистую, или поверхность со сферическими поверхностями (не показано). Полости 11, образованные гладкой 8 и перфорированной 9 поверхностями, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, заполнены звукопоглотителем. При этом вершины зубьев обращены внутрь призматических поверхностей, а ребра призматических поверхностей закреплены соответственно на гладкой 8 и перфорированной 9 стенках. Полости 14 пустотелых участков 12, образованные призматическими поверхностями, заполнены строительно-монтажной пеной. Между гладкой 8 поверхностью и сплошными участками 10 слоя звукопоглощающего материала сложной формы, а также между перфорированной 9 поверхностью и сплошными участками 10, расположены резонансные пластины 15 и 16 с резонансными вставками 17, выполняющими функции горловин резонаторов «Гельмгольца».

В качестве звукопоглощающего материала применен материал на основе алюминийсодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м³ со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например пеноалюминий, а в качестве звукопоглощающего материала - минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA».

Способ для исследования акустических характеристик объектов в реверберационной камере осуществляют следующим образом.

Источник излучения шума, устанавливают на полу реверберационной камеры, представляющей собой помещение объемом от 60 до 1000 м³ с непараллельными внутренними верхним и нижним ограждениями, поверхность которых является отражателем звука, а уровень звуковой мощности L_p, дБ, испытуемого источника излучения шума определяют по результатам измерений среднего уровня звукового давления L_cp на измерительной поверхности, с установленными по ее контуру акустическими микрофонами, за которую принимают площадь полусферы S, м², т.е. S=2 πr², по формуле:

где L_cp - средний уровень звукового давления в камере; А - эквивалентная площадь звукопоглощения камеры, определяемая по формуле:

причем эквивалентная площадь звукопоглощения камеры определяется экспериментально, по измерениям времени реверберации Т_р помещения, т.е. времени, в течение которого уровень звукового давления в помещении уменьшается на 60 дБ после прекращения действия источника излучения шума, при этом: V - объем помещения, м³; А₀=1 м².

Исследуемый звукопоглощающий элемент, как вариант (фиг. 3), которым облицовывают источник 5 излучения шума выполнен в виде жесткой стенки 18 и перфорированной стенки 19, между которыми расположен двухслойный комбинированный звукопоглощающий элемент, причем слой 20, прилегающий к жесткой стенке 18, выполнен звукопоглощающим, а прилегающий к перфорированной стенке 19, слой 21, выполнен с перфорацией 22 из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны.

В качестве звукопоглощающею материала слоя 20 может быть применена минеральная вата на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральная вата типа «URSA», или базальтовая вата типа П-75, или стекловата с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена. При этом поверхность волокнистых звукопоглотителей обрабатывается пористыми красками, пропускающими воздух, например, типа Acutex Т или покрывается воздухопроницаемыми тканями или неткаными материалами, например Лутрасилом,

В качестве материала звукоотражающего слоя 21 применен материал на основе алюминийсодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м³ со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, например пеноалюминия, или применены звукоизоляционные плиты на базе стеклянного штапельного волокна типа «Шумостоп» с плотностью материала, равной 60÷80 кг/м³, или материал на основе магнезиального вяжущего с армирующей стеклотканью или стеклохолстом.

Звукопоглощающий элемент работает следующим образом.

Звуковая энергия от оборудования, находящегося в помещении, или другого, излучающего интенсивный шум, объекта, пройдя через перфорированную стенку 19 попадает на слой 21 из звукоотражающего материала сложного профиля, состоящего из равномерно распределенных пустотелых тетраэдров, позволяющих отражать падающие во всех направлениях звуковые волны, а часть звуковой энергии проходит через слой 21 из звукоотражающего материала, и взаимодействует со слоем 20 из звукопоглощающего материала, где происходит окончательное рассеивание звуковой энергии. Коэффициент звукопоглощения волокнистых материалов находится в пределах 0,4…1,0. Выполнение перфорации на звукоотражающем слое способствует более эффективному шумоглушению на средних частотах, так как часть звуковых волн будет проходить через перфорацию 22 и рассеиваться на слое 20 из звукопоглощающего материала.