CN103698403A - 一种材料及构件隔声量的测量方法及其测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种材料及构件隔声量的测量方法及其测量装置,所述的测量方法包括以下步骤:1)信号发射模块向声源室发出稳态宽带噪声信号;2)信号采集模块实时采集反映声源室和受声室声压的电压信号,并将其传给信号处理模块;3)校准模块将实测的传声器灵敏度传给信号处理模块;4)混响时间测量模块将实测的受声室混响时间传给信号处理模块;5)信号处理模块根据声源室和受声室的声压信号、传声器灵敏度值、混响时间计算隔声量,并将其传给显示模块和存储及报表生成模块;6)显示模块显示各类中间参量及隔声量;7)存储及报表生成模块存储测量数据和隔声量计算结果,并生成测试报告。本发明具有精度高、速度快、数据处理一体化等优点。
Description
技术领域
本发明涉及噪声控制测量技术领域,尤其是涉及一种材料及构件隔声量的测量方法及其测量装置。
背景技术
隔声是抑制噪声传播的重要手段之一,隔声量是评价材料及构件隔声能力的主要参数。准确地测量试件的隔声性能可以为产品研发和噪声控制设计提供可靠的依据。传统的测量方法是利用1/3频带粉红噪声或白噪声作为激发声源,分频带测量声源室和受声室的声压级,以及受声室的混响时间,然后按照公式人工计算试件的隔声量和计权隔声量,并编辑测试报告,测试效率低。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术的不足之处而提供的一种稳态宽带噪声激励、测量数据可视化的材料和构件隔声量的测量方法及测量装置,具有精度高、速度快、可实时生成测量报告的特点。本发明可根据声源室和受声室内1/3倍频带声压级图像,现场判断试件的隔声性能以及声源的频响特征,对宽带白噪声各1/3倍频带的信号幅值进行调整,使噪声信号满足所有频带的测试要求,从而达到一次信号激励即可测量材料或构件所有频带隔声量之目的。本测量装置集信号采集、处理、存储和测试报告生成等功能于一身,显著提高了测试效率和精度。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种材料及构件隔声量的测量方法,包括以下步骤:
1)设置信号发射模块的工作参数,信号发射模块向声源室发出稳态宽带噪声信号;
2)设置信号采集模块的工作参数,信号采集模块实时采集反映声源室和受声室声压的电压信号,并将其传给信号处理模块;
3)校准模块对信号采集模块中的传声器进行校准,并将实测的传声器灵敏度传给信号处理模块;
4)混响时间测量模块将实测的受声室混响时间传给信号处理模块;
5)信号处理模块根据接收到的电压信号、传声器灵敏度、受声室混响时间计算隔声量、计权隔声量以及粉红噪声和交通噪声频谱修正量,并将其传给显示模块和存储及报表生成模块;
6)显示模块显示声压时域信号、声压级、混响时间、隔声量、计权隔声量,以及粉红噪声和交通噪声频谱修正量;
7)存储及报表生成模块存储隔声量、混响时间、计权隔声量以及粉红噪声和交通噪声频谱修正量计算结果,并生成测试报告。
所述的信号发射模块的工作参数包括信号发射通道、信号时长、噪声信号类型、各频带信号幅值加权值以及系统运行停止方式。
所述的噪声信号类型包括:白噪声信号、粉红噪声信号和1/3倍频带噪声信号。
所述的信号采集模块的工作参数包括信号采集通道、信号采样频率、刷屏周期和信号平均时长。
所述的步骤5)中,信号处理模块计算试件的隔声量、计权隔声量以及粉红噪声和交通噪声频谱修正量包括以下步骤:
501)信号处理模块根据下列公式计算声源室或受声室的声压级;
式中:Li表示声源室或受声室内不同测点的声压级,1≤i≤n,n为测点个数;
502)信号处理模块根据下列公式计算受声室100Hz~5000Hz频率范围内各1/3倍频带的吸声量;
式中:A表示吸声量,V表示受声室容积,T表示受声室混响时间;
503)信号处理模块根据声源室和受声室的声压级、受声室的吸声量计算试件100Hz-5000Hz频率范围内各1/3倍频带的隔声量:
式中,R表示隔声量;L1为表示声源室内平均声压级;L2表示受声室内平均声压级;S表示试件面积;
504)根据《GB/T50121-2005建筑隔声评价标准》,利用1/3倍频带100~5000Hz频率范围内的隔声量计算计权隔声量以及粉红噪声和交通噪声频谱修正量:
当测量量为X,且X用1/3倍频带测量时,其相应单值评价量X必须为满足下式的最大值:
式中:i表示频带的序号,i=1~16,代表100~3150Hz范围内的16个1/3倍频带;Pi表示不利偏差,按下式计算:
式中:Xw表示所要计算的单值评价量;Ki表示空气声隔声基准曲线中第i个频带的基准值;Xi表示第i个频带的测量量;
频谱修正量Cj按下式计算:
式中:j表示频谱序号,j=1或2,1为计算C的频谱1,2为计算Ctr的频谱2;i表示100~3150Hz的1/3倍频带的序号;Lij表示按规定所给出的第j号频谱的第i个频带的声压级;Xi表示第i个频带的测量量;
在对材料及构件的空气声隔声特性进行表述时,应同时给出计权隔声量Rw和两个频谱修正量C、Ctr,具体形式为:Rw(C;Ctr)。
一种实施材料及构件隔声量的测量方法的测量装置,包括信号发射模块、信号采集模块、校准模块、混响时间测量模块、信号处理模块、显示模块和存储及报表生成模块;所述的信号发射模块与声源室连接;所述的信号处理模块分别与信号采集模块、校准模块、混响时间测量模块、显示模块、存储及报表生成模块连接;所述的信号采集模块分别连接声源室和受声室;所述的混响时间测量模块与受声室连接。
所述的信号发射模块包括依次连接的数字信号生成单元、1/3倍频带数字信号幅值调整单元、数模转换卡、功率放大器和扬声器;
数字信号生成单元通过LabVIEW编程产生稳态宽带噪声信号,包括白噪声、粉红噪声或1/3倍频带噪声,1/3倍频带数字信号幅值调整单元对信号幅值进行调整后,由数模转换卡将数字信号转换成模拟信号,通过功率放大器放大后馈入扬声器。
所述的信号采集模块包括依次连接的传声器、前置放大器、模数转换卡和数字信号接收单元。
所述的显示模块包括声压时域信号显示单元、声压级显示单元、混响时间显示单元、隔声量显示单元;
其中,所述的声压时域信号显示单元显示声压时域信号曲线,所述的声压级显示单元显示声源室和受声室1/3倍频带的声压级曲线及其列表、A计权总声级、线性总声级,所述的混响时间显示单元显示受声室100Hz~5000Hz频率范围内1/3倍频带混响时间列表,所述的隔声量显示单元显示100Hz~5000Hz频率范围内1/3倍频带隔声量列表、计权隔声量,以及粉红噪声、交通噪声频谱修正量。
所述的存储及报表生成模块包括混响时间存储单元、隔声量存储单元、测试信息编辑单元、测试报告生成单元、测试报告存储单元和测试报告打印单元;
其中,所述的混响时间存储单元存储受声室100Hz~5000Hz频率范围内1/3倍频带混响时间,所述的隔声量存储单元存储100Hz~5000Hz频率范围内1/3倍频带隔声量、计权隔声量,以及粉红噪声、交通噪声频谱修正量,所述的测试信息编辑单元编辑测试信息,所述的测试报告生成单元生成测试报告,所述的测试报告存储单元存储测试报告,所述的测试报告打印单元打印输出测试报告。
与现有测量方法相比较,本发明具有以下优点:
1)本发明可显著提高测试效率,本测试装置全程测试耗时约20分钟,而现有测试方法耗时约6个小时。
2)本发明将信号发射模块发射的信号在不同频率的1/3倍频带的声压图直观化显示,可当场调节其权值使各1/3倍频带的声压级基本均衡,增加测试精度以及所得隔声量的可靠性。
3)本发明可将测试结果实时显示在显示模块中,测试过程可视化,同时显示声源室和受声室的声压级曲线图,可直观定性分析试件在的不同的1/3倍频带的隔声性能。
4)本发明信号处理模块自动计算得出结果,可现场生成测试报告,比传统方法导出数据再计算大大提高效率和精度。
5)本发明测量监测过程直观化、数据采集、存储、处理分析一体化,速度快,精度高,有效用于试件隔声量的实时测量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示,一种材料及构件隔声量的测量装置,包括信号发射模块11、信号采集模块12、校准模块13、混响时间测量模块14、信号处理模块15、显示模块16和存储及报表生成模块17,用于测量材料或构件的隔声量数据,材料或构件(即试件)将所处空间分隔为声源室A和受声室B。
信号发射模块11包括依次连接的数字信号生成单元、1/3倍频带数字信号幅值调整单元、数模转换卡、功率放大器和扬声器,向声源室A发出噪声信号;所述的数字信号生成单元通过LabVIEW编程产生白噪声信号,调整1/3倍频带数字信号幅值后,由数模转换卡将数字信号转换成模拟信号,通过功率放大器放大后馈入扬声器。
信号采集模块12包括依次连接的传声器、前置放大器、模数转换卡和数字信号接收单元,负责实时采集声反映声源室A和受声室B声压的电压信号,并将其传给信号处理模块15。
校准模块13负责将实测的传声器灵敏度值传给信号处理模块15。混响时间测量模块14与受声室B连接,将实测的受声室100Hz~5000Hz频率范围内1/3倍频带混响时间传给信号处理模块15。
信号处理模块15分别与信号采集模块12、校准模块13、混响时间测量模块14、显示模块6、存储及报表生成模块17连接,根据接收到的声源室和受声室内反映声压信号的电压信号、传声器灵敏度、受声室的混响时间计算试件100Hz~5000Hz频率范围内1/3倍频带隔声量、计权隔声量,以及粉红噪声和交通噪声频谱修正量,并将其传给显示模块16、存储及报表生成模块17。
显示模块16包括声压时域信号显示单元、声压级显示单元、混响时间显示单元、隔声量显示单元;其中,所述的声压时域信号显示单元显示声压时域信号曲线,所述的声压级显示单元显示声源室和受声室1/3倍频带的声压级曲线及其列表、A计权总声级、线性总声级,所述的混响时间显示单元显示受声室100Hz~5000Hz频率范围内1/3倍频带混响时间列表,所述的隔声量显示单元显示100Hz~5000Hz频率范围内1/3倍频带的隔声量列表、计权隔声量,以及粉红噪声和交通噪声频谱修正量。
存储及报表生成模块17包括混响时间存储单元、隔声量存储单元、测试信息编辑单元、测试报告生成单元、测试报告存储单元、测试报告打印单元;其中,所述的混响时间存储单元存储受声室100Hz~5000Hz频率范围内1/3倍频带的混响时间,所述的隔声量存储单元存储试件100Hz~5000Hz频率范围内1/3倍频带的隔声量、计权隔声量,以及粉红噪声和交通噪声频谱修正量,所述的测试信息编辑单元编辑测试信息,所述的测试报告生成单元生成测试报告,所述的测试报告存储单元存储测试报告,所述的测试报告打印单元打印测试报告。
一种利用上述装置实现材料及构件隔声量的测量方法,该方法包括以下步骤:
1)设置信号采集模块的工作参数,校准模块将实测的传声器灵敏度传给信号处理模块。
所述的信号采集模块的工作参数包括信号采集通道、信号采样频率、刷屏周期和信号平均时长。
2)设置信号发射模块的工作参数,调整宽带噪声信号各1/3倍频带的幅值,使之满足测试要求,通过数模转换卡和功率放大器,馈入声源室内的扬声器。
所述的信号发射模块的工作参数包括信号发射通道、信号时长、噪声信号类型、各频带信号幅值加权值以及系统运行停止方式。所述的噪声信号类型包括:白噪声信号、粉红噪声信号和1/3倍频带噪声信号。
3)信号采集模块采集反映声源室和受声室声压的电压信号,并将采集到的信号传给信号处理模块。
4)信号处理模块根据下列公式计算声源室或受声室的声压级;
式中:Li表示声源室或受声室内不同测点的声压级,1≤i≤n,n为测点个数。
5)混响时间测量模块测量受声室的混响时间,并将实测结果传输给信号处理模块。
6)信号处理模块根据下列公式计算受声室100Hz~5000Hz频率范围内各1/3倍频带的吸声量:
式中,A表示吸声量(m2),V表示受声室容积(m3),T表示受声室混响时间(s)。
7)信号处理模块根据声源室和受声室的声压级、受声室的吸声量计算试件100Hz~5000Hz频率范围内各1/3倍频带的隔声量:
式中,R表示隔声量(dB);L1为表示声源室内平均声压级(dB);L2表示受声室内平均声压级(dB);S表示试件面积(m2);A表示接收室内吸声量(m2)。
8)根据《GB/T50121-2005建筑隔声评价标准》,利用1/3倍频带100~5000Hz频率范围内的隔声量计算计权隔声量,以及粉红噪声和交通噪声频谱修正量:
式中:i表示频带的序号,i=1~16,代表100~3150Hz范围内的16个1/3倍频带;Pi表示不利偏差,按下式计算:
式中:Xw表示所要计算的单值评价量;Ki表示空气声隔声基准曲线中第i个频带的基准值;Xi表示第i个频带的测量量,精确到0.1dB;
频谱修正量Cj必须按下式计算:
式中:j表示频谱序号,j=1或2,1为计算C的频谱1,2为计算Ctr的频谱2;Xw表示按照前述方法确定的单值评价量;i表示100~3150Hz的1/3倍频带的序号;Lij表示按规定所给出的第j号频谱的第i个频带的声压级;Xi表示第i个频带的测量量,精确到0.1dB。
在对材料及构件的空气声隔声特性进行表述时,应同时给出单值评价量和两个频谱修正量,具体形式为:Rw(C;Ctr)。
下面举例测量总厚度为43.5mm面积为1.07m2的隔声门的隔声量和计权隔声量,门的声学结构为:1.2mm铝板+3mm阻尼涂料+12mm岩棉+0.8mm钢板+22mm岩棉+3mm阻尼涂料+1.5mm铝板,具体测量步骤为:
1)设置采集模块的工作参数,选择传声器标定或实时测量。若选择进行传声器标定,输入标定频率为1000Hz,传声器灵敏度实测值为37.5pa/mv和37.8pa/mv。根据仪器连接选择采集信号通道和输出信号通道,采集信号采样频率为44100Hz、输出信号采样频率为44100Hz、采集信号平均时长为30s、刷屏周期为0.2s;停止方式为手动停止系统运行。
2)设置信号发射模块的工作参数,信号采样频率为44100Hz、信号时长180s、选择全频带白噪声信号。通过在不同的1/3倍频带下面输入加权值使声源各1/3倍频带的频率响应基本达到一致,使之满足测试要求。
3)实时测量:显示模块实时显示分别位于声源室和受声室内两通道所采集声压信号的时域图、A计权总声级、线性总声级以及1/3倍频带声压级曲线,数据按照刷屏周期更新。
4)启动混响时间测量模块,测量受声室的混响时间。受声室100Hz~5000Hz频率范围内1/3倍频带的混响时间测量结果在显示模块上显示如下:
频率(Hz) | 混响时间(s) |
100 | 2.53 |
125 | 2.70 |
160 | 1.62 |
200 | 1.27 |
250 | 1.45 |
315 | 1.55 |
400 | 1.18 |
500 | 1.36 |
630 | 1.45 |
800 | 1.64 |
1000 | 1.71 |
1250 | 1.72 |
600 | 1.69 |
2000 | 1.91 |
2500 | 1.85 |
3150 | 1.79 |
4000 | 1.66 |
5000 | 1.45 |
5)启动数据处理模块,系统运行结束,在显示模块上显示门的测量计权隔声量是37(-2;-5)dB,括号中-2为粉红噪声修正量,-5为交通噪声修正量。门的100Hz-5000Hz频率范围内1/3倍频带的隔声量如下表:
频率(Hz) | 隔声量(dB) |
100 | 21.8 |
125 | 18.2 |
160 | 19.6 |
200 | 23.9 |
250 | 31.3 |
315 | 35.9 |
400 | 36.0 |
500 | 37.8 |
630 | 38.3 |
800 | 38.6 |
1000 | 38.0 |
1250 | 35.9 |
1600 | 34.3 |
2000 | 34.9 |
2500 | 37.4 |
3150 | 42.3 |
4000 | 44.2 |
5000 | 41.1 |
Claims (10)
1.一种材料及构件隔声量的测量方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)设置信号发射模块的工作参数,信号发射模块向声源室发出稳态宽带噪声信号;
2)设置信号采集模块的工作参数,信号采集模块实时采集反映声源室和受声室声压的电压信号,并将其传给信号处理模块;
3)校准模块对信号采集模块中的传声器进行校准,并将实测的传声器灵敏度传给信号处理模块;
4)混响时间测量模块将实测的受声室混响时间传给信号处理模块;
5)信号处理模块根据接收到的电压信号、传声器灵敏度、受声室混响时间计算隔声量、计权隔声量以及粉红噪声和交通噪声频谱修正量,并将其传给显示模块和存储及报表生成模块;
6)显示模块显示声压时域信号、声压级、混响时间、隔声量、计权隔声量,以及粉红噪声和交通v噪声频谱修正量;
7)存储及报表生成模块存储隔声量、混响时间、计权隔声量以及粉红噪声和交通噪声频谱修正量计算结果,并生成测试报告。
2.根据权利要求1所述的一种材料及构件隔声量的测量方法,其特征在于,所述的信号发射模块的工作参数包括信号发射通道、信号时长、噪声信号类型、各频带信号幅值加权值以及系统运行停止方式。
3.根据权利要求2所述的一种材料及构件隔声量的测量方法,其特征在于,所述的噪声信号类型包括:白噪声信号、粉红噪声信号和1/3倍频带噪声信号。
4.根据权利要求1所述的一种材料及构件隔声量的测量方法,其特征在于,所述的信号采集模块的工作参数包括信号采集通道、信号采样频率、刷屏周期和信号平均时长。
5.根据权利要求1所述的一种材料及构件隔声量的测量方法,其特征在于,所述的步骤5)中,信号处理模块计算试件的隔声量、计权隔声量以及粉红噪声和交通噪声频谱修正量包括以下步骤:
501)信号处理模块根据下列公式计算声源室或受声室的声压级;
式中:Li表示声源室或受声室内不同测点的声压级,1≤i≤n,n为测点个数;
502)信号处理模块根据下列公式计算受声室100Hz~5000Hz频率范围内各1/3倍频带的吸声量;
式中:A表示吸声量,V表示受声室容积,T表示受声室混响时间;
503)信号处理模块根据声源室和受声室的声压级、受声室的吸声量计算试件100Hz-5000Hz频率范围内各1/3倍频带的隔声量:
式中,R表示隔声量;L1为表示声源室内平均声压级;L2表示受声室内平均声压级;S表示试件面积;
504)根据《GB/T50121-2005建筑隔声评价标准》,利用1/3倍频带100~5000Hz频率范围内的隔声量计算计权隔声量以及粉红噪声和交通噪声频谱修正量:
当测量量为X,且X用1/3倍频带测量时,其相应单值评价量X必须为满足下式的最大值:
式中:i表示频带的序号,i=1~16,代表100~3150Hz范围内的16个1/3倍频带;Pi表示不利偏差,按下式计算:
式中:Xw表示所要计算的单值评价量;Ki表示空气声隔声基准曲线中第i个频带的基准值;Xi表示第i个频带的测量量;
频谱修正量Cj按下式计算:
式中:j表示频谱序号,j=1或2,1为计算C的频谱1,2为计算Ctr的频谱2;i表示100~3150Hz的1/3倍频带的序号;Lij表示按规定所给出的第j号频谱的第i个频带的声压级;Xi表示第i个频带的测量量;
在对材料及构件的空气声隔声特性进行表述时,应同时给出计权隔声量Rw和两个频谱修正量C、Ctr,具体形式为:Rw(C;Ctr)。
6.一种实施权利要求1所述的材料及构件隔声量的测量方法的测量装置,其特征在于,包括信号发射模块、信号采集模块、校准模块、混响时间测量模块、信号处理模块、显示模块和存储及报表生成模块;所述的信号发射模块与声源室连接;所述的信号处理模块分别与信号采集模块、校准模块、混响时间测量模块、显示模块、存储及报表生成模块连接;所述的信号采集模块分别连接声源室和受声室;所述的混响时间测量模块与受声室连接。
7.根据权利要求6所述的一种材料及构件隔声量的测量装置,其特征在于,所述的信号发射模块包括依次连接的数字信号生成单元、1/3倍频带数字信号幅值调整单元、数模转换卡、功率放大器和扬声器;
数字信号生成单元通过LabVIEW编程产生稳态宽带噪声信号,包括白噪声、粉红噪声或1/3倍频带噪声,1/3倍频带数字信号幅值调整单元对信号幅值进行调整后,由数模转换卡将数字信号转换成模拟信号,通过功率放大器放大后馈入扬声器。
8.根据权利要求6所述的一种材料及构件隔声量的测量装置,其特征在于,所述的信号采集模块包括依次连接的传声器、前置放大器、模数转换卡和数字信号接收单元。
9.根据权利要求6所述的一种材料及构件隔声量的测量装置,其特征在于,所述的显示模块包括声压时域信号显示单元、声压级显示单元、混响时间显示单元、隔声量显示单元;
其中,所述的声压时域信号显示单元显示声压时域信号曲线,所述的声压级显示单元显示声源室和受声室1/3倍频带的声压级曲线及其列表、A计权总声级、线性总声级,所述的混响时间显示单元显示受声室100Hz~5000Hz频率范围内1/3倍频带混响时间列表,所述的隔声量显示单元显示100Hz~5000Hz频率范围内1/3倍频带隔声量列表、计权隔声量,以及粉红噪声、交通噪声频谱修正量。
10.根据权利要求6所述的一种材料及构件隔声量的测量装置,其特征在于,所述的存储及报表生成模块包括混响时间存储单元、隔声量存储单元、测试信息编辑单元、测试报告生成单元、测试报告存储单元和测试报告打印单元;
其中,所述的混响时间存储单元存储受声室100Hz~5000Hz频率范围内1/3倍频带混响时间,所述的隔声量存储单元存储100Hz~5000Hz频率范围内1/3倍频带隔声量、计权隔声量,以及粉红噪声、交通噪声频谱修正量,所述的测试信息编辑单元编辑测试信息,所述的测试报告生成单元生成测试报告,所述的测试报告存储单元存储测试报告,所述的测试报告打印单元打印输出测试报告。
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