CN111698598B - 一种无源降噪耳罩的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无源降噪耳罩的设计方法,属于无源降噪耳罩技术领域。本发明针对环境噪声频谱和听力保护要求,将现有的无源降噪耳罩定性设计转化为定量设计,对隔声材料、吸声材料的刚度、阻尼系数提出了量化要求,有效地控制无源降噪耳罩隔声指标,避免无源降噪耳罩设计与样品研制的工作循环,减少了工作量,提高设计效率,降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种无源降噪耳罩的设计方法,属于无源降噪耳罩技术领域。
背景技术
目前无源降噪耳罩设计方案是定性地或主观经验选取一些隔声材料(如丁二烯—丙烯腈—苯乙烯组成的三元共聚物)作为耳罩壳体,定性地或主观经验选取一些软体网孔材料(如海绵)作为耳罩内的吸声材料。针对环境噪声频谱和听力保护要求,不能对隔声材料、吸声材料的刚度、阻尼系数提出量化要求,即无源降噪耳罩无法进行量化设计,出现设计→样品→测试→再设计→再样品→再测试等阶段工作循环,直至隔声指标测试合格,由于设计的无源降噪耳罩隔声指标难于控制,出现无源降噪耳罩设计与样品研制的工作循环,造成人力、财力和物力的浪费。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明提供一种无源降噪耳罩的设计方法,针对环境噪声频谱和听力保护要求,将现有的无源降噪耳罩定性设计转化为定量设计,有效地控制无源降噪耳罩隔声指标,提高设计效率,避免无源降噪耳罩设计与样品研制的工作循环。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种无源降噪耳罩的设计方法,所述耳罩为单罩杯结构,包括罩杯、吸声材料以及头弓(连接左右耳罩杯的弓形部件);
所述设计方法的具体步骤如下:
步骤(1):按照国家标准GBZ/T 189.8测量岗位噪声频谱值y(f),f为隔声频率值(Hz);
步骤(2):确定参考谱值z(f)
若y(f)-a>0,则z(f)=y(f)-a;若y(f)-85≤0,则z(f)=0;其中,a为国家规定的岗位噪声限值;
步骤(3):确定隔声设计谱值
采用公式(1)计算的谱值中比参考谱值大于等于3dB的作为隔声设计谱值;
式中,L为无源降噪耳罩隔声值,单位dB;f为隔声频率,单位Hz;ρ为空气密度,单位kg/m3;c为声波在空气中的传播速度,单位m/s;kr为罩杯刚度,单位N/m;mo为罩杯质量,单位kg,cr为罩杯阻尼,单位Ns/m,so为罩杯内表面积,单位m2;si为吸声材料内表面积,单位m2;vi为罩杯口与罩杯内部吸声材料之间的空间容积,单位m3;pt为罩杯与吸声材料之间的声压,单位N/m2;vo为罩杯容积,单位m3;mi为吸声材料质量,单位kg;kt为吸声材料刚度,单位N/m;ct为吸声材料阻尼,单位Ns/m;vt为罩杯内部吸声材料的体积(即vo-vi),单位m3;po罩杯外部噪声声压,单位N/m2;pi为吸声材料与耳根部之间的空间声压,单位N/m2;
步骤(4):如果无源降噪耳罩结构和材料属性参数确定,根据公式(1)则可计算隔声频谱;反之,公式(1)中有无数条隔声频谱,每条隔声频谱对应着一组无源降噪耳罩结构和材料属性参数,所以步骤(3)中获得的隔声设计谱值所对应的参数即为声学设计参数,从而选定耳罩材料和结构尺寸。
有益效果:
本发明与现有技术相比优势是:1.减少了工作量,不需多次筛选隔声材料与吸声材料;2.降低了成本,设计时针对环境噪声频谱和听力保护要求,对隔声材料、吸声材料的刚度、阻尼系数提出了量化要求,保证了隔声指标的实现,不会出现多次修改材料的情况;3.将现有的无源降噪耳罩定性设计转化为定量设计,有效地控制无源降噪耳罩隔声指标,提高设计效率,避免无源降噪耳罩设计的盲目性。
附图说明
图1为无源降噪耳罩的结构示意图。
图2为实施例1步骤(1)获得的岗位噪声频谱图。
图3为实施例1步骤(2)获得的岗位噪声对应的参考谱图。
图4为实施例1步骤(3)获得的隔声设计谱图。
图5为实施例1基于步骤(4)选定的耳罩材料和结构尺寸所设计的耳罩隔声谱图。
其中,1-罩杯,2-吸声材料,3-耳根部。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述。
实施例1
一种无源降噪耳罩的设计方法,所述耳罩为单罩杯结构,包括罩杯1、吸声材料2以及头弓(连接左右耳罩杯的弓形部件),如图1所示;耳罩材料属性参数和结构尺寸参数详见表1;
表1
所述设计方法的具体步骤如下:
步骤(1):按照国家标准GBZ/T 189.8测量岗位噪声频谱值y(f),获得的岗位噪声频谱图如图2所示;
步骤(2):确定参考谱值z(f)
若y(f)-a>0,则z(f)=y(f)-a;若y(f)-85≤0,则z(f)=0;其中,a为国家规定的岗位噪声限值,a=85,获得的参考谱图如图3所示;
步骤(3):确定隔声设计谱值
采用公式(1)计算的谱值中比参考谱值大于等于3dB的作为隔声设计谱值,获得的隔声设计谱图如图4所示;
式中,L为无源降噪耳罩隔声值,单位dB;f为隔声频率,单位Hz;ρ为空气密度,单位kg/m3;c为声波在空气中的传播速度,单位m/s;其他参数详见表1;
步骤(4):步骤(3)中获得的隔声设计谱值所对应的表1中的参数即为声学设计参数,从而选定耳罩材料和结构尺寸,基于此所设计的耳罩隔声频谱如图5所示,满足设计要求。
综上所述,以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种无源降噪耳罩的设计方法,所述耳罩为单罩杯结构,包括罩杯、吸声材料以及头弓,其特征在于:所述设计方法的具体步骤如下,
步骤(1):按照国家标准GBZ/T 189.8测量岗位噪声频谱值y(f);
步骤(2):确定参考谱值z(f)
若y(f)-a>0,则z(f)=y(f)-a;若y(f)-a≤0,则z(f)=0;其中,a为国家规定的岗位噪声限值,a=85;
步骤(3):确定隔声设计谱值
采用公式(1)计算的谱值中比参考谱值大于等于3dB的作为隔声设计谱值;
式中,L为无源降噪耳罩隔声值,单位dB;f为隔声频率,单位Hz;ρ为空气密度,单位kg/m3;c为声波在空气中的传播速度,单位m/s;kr为罩杯刚度,单位N/m;mo为罩杯质量,单位kg,cr为罩杯阻尼,单位Ns/m,so为罩杯内表面积,单位m2;si为吸声材料内表面积,单位m2;vi为罩杯口与罩杯内部吸声材料之间的空间容积,单位m3;pt为罩杯与吸声材料之间的声压,单位N/m2;vo为罩杯容积,单位m3;mi为吸声材料质量,单位kg;kt为吸声材料刚度,单位N/m;ct为吸声材料阻尼,单位Ns/m;vt为罩杯内部吸声材料的体积,单位m3;po罩杯外部噪声声压,单位N/m2;pi为吸声材料与耳根部之间的空间声压,单位N/m2;
步骤(4):步骤(3)中获得的隔声设计谱值所对应的参数即为声学设计参数,从而选定耳罩材料和结构尺寸。
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