CN111289619A - 一种材料吸音性能测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种材料吸音性能测试装置及测试方法，涉及噪音控制技术领域，包括隔声罩和测试模块，其中隔声罩包括底部开口的半封闭罩体，所述罩体内设有至少一对扬声器和若干传声器，所述罩体的底部设有至少一层密封胶条；所述测试模块与所述隔声罩相连，所述测试模块包括数据采集分析系统、功率放大器、信号发生器和计算机。本发明提供的一种材料吸音性能测试装置能够快速得到测试结果，装置的结构简单、操作简易，测试效率高，且对测试场所和操作人员没有特殊要求，具备较高的实用价值。

Description

一种材料吸音性能测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及噪音控制技术领域，具体涉及一种材料吸音性能测试装置及测试方法。

背景技术

随着汽车工业的迅速发展，人们对汽车的噪音控制要求愈加严格，为提升产品竞争力、满足客户需求，整车及系统部件的吸音性能开发工作尤为重要，因此在竞品对标、试验验证阶段需要进行大量的材料吸音性能测试试验。

现有技术中，材料的吸音性能测试主要有两种方法，一种是驻波管法，其测试原理为：声源产生声波，声波沿管道传播，在试件端产生反射波，反射波与入射波相加，在管内产生驻波。通过移动探管的位置测量驻波比，最后根据驻波比计算声学材料的吸声系数。在对声学材料进行测量时，试验件需要放置在驻波管的试验管内，试验件通过试验管的活塞来确定位置。另一种是混响时间法，其利用阿尔法箱以及Sabine公式来测定零件的吸音性能。

以上两种测试方法的缺陷在于：均需在试验室内进行，对场地有一定的特殊要求，而且都需要由专业人员进行操作，测试过程将耗费大量的人力物力资源，且测试效率并不高。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种材料吸音性能测试装置，能够快速得到测试结果，装置的结构简单、操作简易，测试效率高，且对测试场所和操作人员没有特殊要求，具备较高的实用价值。

本申请提供一种材料吸音性能测试装置，其包括：隔声罩和测试模块，其中，隔声罩包括底部开口的半封闭罩体，所述罩体内设有至少一对扬声器和若干传声器，所述罩体的底部设有至少一层密封胶条；测试模块与所述隔声罩相连，所述测试模块包括数据采集分析系统、功率放大器、信号发生器和计算机，其中，所述数据采集分析系统的一端与所述传声器相连，另一端与所述计算机相连，所述功率放大器的一端与所述扬声器相连，另一端与所述信号发生器相连，所述信号发生器与所述计算机相连。

在上述技术方案的基础上，所述罩体的上部呈空心圆台状，下部呈空心圆柱状。

在上述技术方案的基础上，所述罩体的顶部焊接有把手。

在上述技术方案的基础上，所述罩体由内至外依次包括：第一钢板层、玻璃纤维棉层、空气层和第二钢板层，且所述第一钢板层和所述玻璃纤维棉层之间采用胶水连接。

在上述技术方案的基础上，所述第一钢板层上焊接有球形扩散体层，所述球形扩散体层由若干不同尺寸的球形扩散体组成。

在上述技术方案的基础上，所述罩体的下端设有磁铁，所述磁铁设于所述第一钢板层和所述第二钢板层之间。

作为本发明的第二方面，还提供一种材料吸音性能测试方法，该方法使用上述的材料吸音性能测试装置，所述测试方法包括步骤：

将所述隔声罩置于未放置吸音材料处，通过所述测试模块、传声器和扬声器测量未放置吸音材料时的混响时间T₁；

将所述隔声罩置于被测吸音材料上，通过所述测试模块、传声器和扬声器测量放置有吸音材料时的混响时间T₂；

根据吸声系数计算公式，计算出所述放置有吸音材料时的吸声系数，吸声系数计算公式为：

其中，α₁为未放置吸音材料时的吸声系数，α₂为放置有吸音材料时的吸声系数，V为隔声罩的体积，S₁为隔声罩的底面积，s₂为吸音材料的面积，T₁为未放置吸音材料时的混响时间，T₂为放置有吸音材料时的混响时间。

在上述技术方案的基础上，测量所述未放置吸音材料时的混响时间T₁之前，还包括步骤：校准所述传声器。

在上述技术方案的基础上，测量所述放置有吸音材料时的混响时间T₂的步骤包括：

开启所述数据采集分析系统、功率放大器、信号发生器、计算机和所有的传声器；

控制所述信号发生器发出信号，开启所有的扬声器，至所述隔声罩内每个所述传声器的测试值接近设计值并趋于稳定状态时关闭所述扬声器；

测量每个所述传声器从所述稳定状态衰减60dB所需要的平均时间，即混响时间T₂。

在上述技术方案的基础上，计算所述放置有吸音材料时的吸声系数α₂的步骤包括：

控制所述信号发生器发出某一特定频率的信号；

测量所述特定频率对应的所述混响时间T₂，计算所述特定频率对应的所述吸声系数α₂；

调整所述特定频率，重复上述步骤，取所有吸声系数α₂的平均值作为被测的所述放置有吸音材料时的吸声系数α₂。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的一种材料吸音性能测试装置包括隔声罩和测试模块，其中隔声罩包括底部开口的半封闭罩体，所述罩体内设有至少一对扬声器和若干传声器，所述罩体的底部设有至少一层密封胶条；所述测试模块与所述隔声罩相连，所述测试模块包括数据采集分析系统、功率放大器、信号发生器和计算机。采用这种结构，测量材料的吸音性能时，将隔声罩置于材料上方，通过密封胶条将隔声罩的底部与材料的接触面进行严实密封，然后通过测试模块与罩体内的扬声器和传声器即可测量材料的吸音性能，装置的整体结构简单、操作简易，测试效率高。

(2)本发明的一种材料吸音性能测试装置只需在安静场所进行测试即可，对测试场所和操作人员没有特殊要求，具备较高的实用价值。

附图说明

图1为本发明实施例中隔声罩的结构示意图；

图2为本发明实施例中测试模块的结构示意图；

图3为本发明实施例中罩体的放大视图；

图4为本发明实施例中隔声罩的俯视图。

图中：1-隔声罩；11-罩体；111-第一钢板层；112-玻璃纤维棉层；113-空气层；114-第二钢板层；115-球形扩散体层；116-磁铁；117-密封胶条；12-扬声器；13-传声器；14-把手；2-测试模块；21-数据采集分析系统；22-功率放大器；23-信号发生器；24-计算机。

具体实施方式

以下以测试车辆机舱盖吸音棉的吸音性能为例，结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1和图2所示，本发明实施例提供一种材料吸音性能测试装置，其包括：隔声罩1和测试模块2，其中，隔声罩1包括底部开口的半封闭罩体11，罩体11内设有至少一对扬声器12和若干传声器13，所述罩体11的底部设有至少一层密封胶条117；所述测试模块2与所述隔声罩1相连，所述测试模块2包括数据采集分析系统21、功率放大器22、信号发生器23和计算机24，其中，所述数据采集分析系统21的一端与所述传声器13相连，另一端与所述计算机24相连，所述功率放大器22的一端与所述扬声器12相连，另一端与所述信号发生器23相连，所述信号发生器23与所述计算机24相连。

在本发明实施例中，设有一对扬声器12和三个传声器13，其中，两个扬声器12分别通过支架对称架设于罩体11的顶部，三个传声器13分别通过支架架设在所述隔声罩1的中部，罩体11顶部的中心开设有走线孔，扬声器12和传声器13的连接线通过该走线孔与测试模块1连接，然后采用硫化橡胶将连接线和走线孔进行密封。

本发明实施例提供的材料吸音性能测试装置的工作原理为：

测试车辆机舱盖吸音棉的吸音性能前，首先将隔声罩1垂直放在未放置吸音材料处，测量未放置吸音材料时的吸声系数；然后将待测试车辆熄火并停放在安静场所，将隔声罩1垂直放置在机舱盖吸音棉上，并通过密封胶条117将隔声罩1的底部与吸音棉的接触面严实密封，开启测试模块2中的数据采集分析系统21、功率放大器22、信号发生器23、计算机24以及所有的传声器13，打开计算机24中的测试软件，校准各传声器13；校准完毕后，开启各扬声器12，至隔声罩1内形成稳定的混响场时关闭各扬声器12，通过数据采集分析系统21和计算机24中的测试软件进行测试，得到吸音棉的吸声系数。

作为一种优选的实施方式，本发明实施例中所述计算机24为可触控平板电脑，操作简单，测试速度快。

作为一种优选的实施方式，所述罩体11的上部呈空心圆台状，下部呈空心圆柱状。

在本发明实施例中，两个扬声器12对称设置于圆台上底面的两边，三个传声器13架设于罩体11的中部，且两个扬声器12均朝向罩体11的中部，以便传声器13接收声波。此外，圆台形的上部使得罩体11能够尽可能地将声波反射至罩体11中部的传声器13处。

参见图1和图4所示，作为一种优选的实施方式，所述罩体11的顶部焊接有把手14。

在本发明实施例中，罩体11的顶部焊接有钢制的把手14，使用时通过把手14拿取或放下隔声罩1，十分方便。

与现有技术相比，本发明实施例的优点在于：

测量材料的吸音性能时，将隔声罩1置于材料上方，通过密封胶条117将隔声罩1的底部与材料的接触面进行严实密封，然后通过测试模块2与罩体内的扬声器12和传声器13即可测量材料的吸音性能，装置的整体结构简单、操作简易，测试效率高，且对测试场所和操作人员没有特殊要求，具备较高的实用价值。

参见图1和图3所示，进一步地，本实施例中所述罩体11由内至外依次包括：第一钢板层111、玻璃纤维棉层112、空气层113和第二钢板层114，且所述第一钢板层111和所述玻璃纤维棉层112之间采用胶水连接。

在本发明实施例中，罩体11上部与下部的钢板层之间通过焊接的方式连接，第一钢板层111和玻璃纤维棉层112之间采用强力胶水粘接，玻璃纤维棉层112和空气层113对声波的阻隔作用使得罩体11具有良好的隔声性能。

进一步地，在本发明实施例中，所述第一钢板层111上焊接有球形扩散体层115，所述球形扩散体层115由若干不同尺寸的球形扩散体组成。

在本发明实施例中，球形扩散体层115将声波向各个方向扩散，以使隔声罩1内能形成有效的扩散声场。

进一步地，本实施例中，所述罩体11的下端还设有磁铁116，所述磁铁116设于所述第一钢板层111和所述第二钢板层114之间。

在本发明实施例中，磁铁116与第一钢板层111、第二钢板层114之间通过强力胶水粘接，第一钢板层111和第二钢板层114的底部各设有一层密封胶条117。在实际使用的过程中，将隔声罩1放置在测试车辆机舱盖吸音棉上，被测吸音棉的面积大于罩体11底部的面积，在磁铁116的吸力下，隔声罩1、吸音棉、机舱盖之间夹紧，同时，通过密封胶条117进一步加强隔声罩1与吸音棉之间的密闭性，以使测试结果更精确。

实施例2

参见图1和图2所示，本发明实施例提供一种材料吸音性能测试方法，该方法使用上述的材料吸音性能测试装置，所述测试方法包括步骤：

S1、将所述隔声罩1置于未放置吸音材料处，通过所述测试模块2、传声器13和扬声器12测量所述未放置吸音材料时的混响时间T₁；

S2、将所述隔声罩1置于被测的吸音材料上，通过所述测试模块2、传声器13和扬声器12测量所述放置有吸音材料时的混响时间T₂；

S3、根据吸声系数计算公式，计算出所述放置有吸音材料时的吸声系数，吸声系数计算公式为：

其中，α₁为不放置有吸音材料时的吸声系数，α₂为放置有吸音材料时的吸声系数，V为隔声罩1的体积，S₁为隔声罩1的底面积，S₂为吸音材料的面积，T₁为未放置吸音材料时的混响时间，T₂为放置有吸音材料时的混响时间。

本发明实施例提供的一种材料吸音性能测试方法的工作原理为：

在隔声罩1的体积V及底部面积确定的情况下，由于被测吸音棉的面积大于罩体11底部的面积，因此S₁、S₂均为罩体11底部的面积。首先将隔声罩1置于未放置吸音棉的机舱盖上，通过所述测试模块2、传声器13和扬声器12测量所述机舱盖的混响时间T₁，即可根据公式(1)计算出机舱盖的吸声系数α₁；然后将隔声罩1置于放置有吸音棉的机舱盖上，通过所述测试模块2、传声器13和扬声器12测量所述放置有吸音材料时的混响时间T₂，即可根据公式(2)计算出吸音棉的吸声系数α₂。

进一步地，在本发明实施例中，测量所述未放置吸音材料时的混响时间T₁之前，还包括步骤：校准所述传声器13。

在本发明实施例中，通过计算机24上的测试软件对所有的传声器13进行校准。

进一步地，在本发明实施例中，测量所述放置有吸音材料时的混响时间T₂的步骤包括：

S101、开启所述数据采集分析系统21、功率放大器22、信号发生器23、计算机24和所有的传声器13；

S102、控制所述信号发生器23发出信号，开启所有的扬声器12，至所述隔声罩1内每个所述传声器13的测试值接近设计值并趋于稳定状态时关闭所述扬声器12；

S103、测量每个所述传声器13从所述稳定状态衰减60dB所需要的平均时间，即混响时间T₂。

在本发明实施例中，测量所述吸音棉的混响时间T₂的步骤为：开启所述数据采集分析系统21、功率放大器22、信号发生器23、计算机24和所有的传声器13，开启计算机24上的测试软件，控制信号发生器23发出某一特定频率的信号，开启所有的扬声器12，当每个传声器13的测试值都接近设计值，并且所有传声器13的测试值都趋于稳定时，为稳定状态，此时关闭所有的扬声器12；测量每个传声器13从所述稳定状态衰减60dB所需要的平均时间，即得到混响时间T₂。

在本发明实施例中，测量每个传声器13从所述稳定状态衰减10dB所需要的平均时间，然后乘以系数6，近似得到每个传声器13从所述稳定状态衰减60dB所需要的平均时间。

进一步地，本实施例中，计算所述吸音棉的吸声系数α₂的步骤包括：

S301、控制所述信号发生器23发出某一特定频率的信号；

S302、测量所述特定频率对应的所述混响时间T₂，计算所述特定频率对应的所述吸声系数α₂；

S303、调整所述特定频率，重复步骤S301和S302，取所有吸声系数α₂的平均值作为被测的所述放置有吸音材料时的吸声系数α₂。

在本发明实施例中，信号发生器23的频率范围选取为2000Hz～10000Hz，计算对应的吸声系数α₂，得出吸音棉的吸音性能。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种材料吸音性能测试装置，其特征在于，其包括：

隔声罩(1)，其包括底部开口的半封闭罩体(11)，所述罩体(11)内设有至少一对扬声器(12)和若干传声器(13)，所述罩体(11)的底部设有至少一层密封胶条(117)；

测试模块(2)，其与所述隔声罩(1)相连，所述测试模块(2)包括数据采集分析系统(21)、功率放大器(22)、信号发生器(23)和计算机(24)，其中，所述数据采集分析系统(21)的一端与所述传声器(13)相连，另一端与所述计算机(24)相连，所述功率放大器(22)的一端与所述扬声器(12)相连，另一端与所述信号发生器(23)相连，所述信号发生器(23)与所述计算机(24)相连。

2.如权利要求1所述的一种材料吸音性能测试装置，其特征在于，所述罩体(11)的上部呈空心圆台状，下部呈空心圆柱状。

3.如权利要求1所述的一种材料吸音性能测试装置，其特征在于，所述罩体(11)的顶部焊接有把手(14)。

4.如权利要求1所述的一种材料吸音性能测试装置，其特征在于，所述罩体(11)由内至外依次包括第一钢板层(111)、玻璃纤维棉层(112)、空气层(113)和第二钢板层(114)，且所述第一钢板层(111)和所述玻璃纤维棉层(112)之间采用胶水连接。

5.如权利要求4所述的一种材料吸音性能测试装置，其特征在于，所述第一钢板层(111)上焊接有球形扩散体层(115)，所述球形扩散体层(115)由若干不同尺寸的球形扩散体组成。

6.如权利要求4所述的一种材料吸音性能测试装置，其特征在于，所述罩体(11)的下端设有磁铁(116)，所述磁铁(116)设于所述第一钢板层(111)和所述第二钢板层(114)之间。

7.一种材料吸音性能测试方法，其特征在于，使用如权利要求1～6任一项所述的材料吸音性能测试装置，所述测试方法包括步骤：

将所述隔声罩(1)置于未放置吸音材料处，通过所述测试模块(2)、传声器(13)和扬声器(12)测量未放置吸音材料时的混响时间T₁；

将所述隔声罩(1)置于被测吸音材料上，通过所述测试模块(2)、传声器(13)和扬声器(12)测量放置有吸音材料时的混响时间T₂；

根据吸声系数计算公式，计算出所述放置有吸音材料时的吸声系数，吸声系数计算公式为：

其中，α₁为未放置吸音材料时的吸声系数，α₂为放置有吸音材料时的吸声系数，V为隔声罩(1)的体积，S₁为隔声罩(1)的底面积，S₂为吸音材料的面积，T₁为未放置吸音材料时的混响时间，T₂为放置有吸音材料时的混响时间。

8.如权利要求7所述的一种材料吸音性能测试方法，其特征在于，测量所述未放置吸音材料时的混响时间T₁之前，还包括步骤：校准所述传声器(13)。

9.如权利要求7所述的一种材料吸音性能测试方法，其特征在于，测量所述放置有吸音材料时的混响时间T₂的步骤包括：

开启所述数据采集分析系统(21)、功率放大器(22)、信号发生器(23)、计算机(24)和所有的传声器(13)；

控制所述信号发生器(23)发出信号，开启所有的扬声器(12)，至所述隔声罩(1)内每个所述传声器(13)的测试值接近设计值并趋于稳定状态时关闭所述扬声器(12)；

测量每个所述传声器(13)从所述稳定状态衰减60dB所需要的平均时间，即混响时间T₂。

10.如权利要求7所述的一种材料吸音性能测试方法，其特征在于，计算所述放置有吸音材料时的吸声系数α₂的步骤包括：

控制所述信号发生器(23)发出某一特定频率的信号；

测量所述特定频率对应的所述混响时间T₂，计算所述特定频率对应的所述吸声系数α₂；

调整所述特定频率，重复上述步骤，取所有吸声系数α₂的平均值作为被测的所述放置有吸音材料时的吸声系数α₂。

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