CN112730625A - 吸声系数测试系统、方法以及车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种吸声系数测试系统、方法以及车辆。所述系统包括：传声装置，设置于测试管道内，用于将未被吸音材料吸收的声波转化成声信号，其中，所述吸音材料设置于所述测试管道的侧壁；风速检测装置，设置于所述测试管道内，用于检测所述测试管道内流体载荷的流速；处理装置，分别与所述传声装置和风速检测装置连接，用于接收所述传声装置传输的声信号和所述风速检测装置传输的流体载荷的流速，并对所述声信号进行快速傅里叶变换，以确定吸音材料在不同流速流体载荷作用下的吸声系数。上述系统能够提高测试精度、便捷以及降低成本。
Description
技术领域
本申请涉及测试技术领域，特别是涉及一种吸声系数测试系统、方法以及车辆。
背景技术
我国是世界上高速铁路发展速度最快、规模最大的国家，我国高铁的运营速度大部分在250km/h～350km/h之间，且目前正在研发和制造400km/h高速列车。轨道交通快速发展的同时，随着人们生活水平的提高、环保意识的加强以及噪声防治相关法律法规的强制实施，轨道交通列车车辆的噪声问题日益突出，受到了社会上的广泛关注。轨道交通列车噪声问题通常包括车外噪声问题和车内噪声问题两大部分。车辆外部噪声又叫做交通噪声，是构成市区内噪声污染的主要来源之一。高强度、持续不断的客室内噪声给司机、乘客的身体带来疲劳感、压迫感，让人脾气暴躁、情绪波动，严重时甚至可能会给听力带来损伤，已严重影响了旅客乘车的舒适度，是车辆噪声控制重点方面。
在轨道交通车辆噪声已经产生并在空气中传播的过程中，采用吸声材料进行降噪的方式能够有效衰减噪声产生的污染，降低噪声对周围环境的影响。而吸声系数是评价材料吸声性能的最重要参数。当声波入射到材料表面时，入射声能量的一部分被反射，一部分被材料吸收，被吸收的声能量与入射声能量之比即是吸声系数。在列车车辆转向架区域底架和裙板等区域敷设吸声材料，可有效降低轮轨噪声向周围环境中辐射，降低车外噪声水平。
目前，材料吸声系数测试方法均采用混响室法和驻波管法，驻波管法的其工作原理是通过声频信号发生器、功放、扬声器组成的声源系统发出声波，声波在驻波管内传播，当声波垂直入射到测试材料的表面而被反射时，在管内就形成驻波。通过驻波管壁上的传声器测出极大声压和极小声压的比即驻波比后，并通过计算得出材料的吸声系数。响室法测试吸声系数通过在一个体积大于200m3的混响室内进行，通过测试混响室内放置材料前后混响时间的变化，通过赛宾公式计算出放置前后混响室内吸声量的变化，即是被测材料的吸声量,通过被测材料吸声量及测试面积即可计算出被测材料的吸声系数。
然而，目前的方法，存在精度低下或浪费资源等问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高测试精度、便捷以及降低成本的吸声系数测试系统、方法以及车辆。
一种吸声系数测试系统，所述系统包括：
传声装置，设置于测试管道内，用于将未被吸音材料吸收的声波转化成声信号，其中，所述吸音材料设置于所述测试管道的侧壁；
风速检测装置，设置于所述测试管道内，用于检测所述测试管道内流体载荷的流速；
处理装置，分别与所述传声装置和风速检测装置连接，用于接收所述传声装置传输的声信号和所述风速检测装置传输的流体载荷的流速，并对所述声信号进行快速傅里叶变换，以确定吸音材料在不同流速流体载荷作用下的吸声系数。
在其中一个实施例中，所述系统还包括：声波发射装置，设置于所述测试管道内，用于向所述测试管道内发出声波。
在其中一个实施例中，所述声波发射装置包括信号发生器、功率放大器和发声体，
所述信号发生器，用于发出单频正弦波信号；
功率放大器，与所述信号发生器连接，用于放大所述单频正弦波信号的功率；
发声体，设置于所述测试管道内，基于功率放大后的所述单频正弦波信号发出声波。
在其中一个实施例中，所述系统还包括：气流源装置，与所述测试管道入口连接，用于向所述测试管道内提供不同流速的流体载荷。
在其中一个实施例中，所述气流源装置包括
供风模块，用于提供不同流速的流体载荷；
消声模块，与所述供风模块连接，用于消除所述供风模块的噪声，并将所述不同流速的流体载荷传输至所述测试管道。
在其中一个实施例中，所述供风模块至少包括变速控制单元。
在其中一个实施例中，所述消声模块至少包括消声器。
在其中一个实施例中，所述系统还包括：
第二消声模块，与所述测试管道出口连接，用于消除从所述测试管道出口传输的声波。
一种吸声系数测试方法，所述方法包括：
获取声信号和流体载荷的流速；
对所述声信号进行快速傅里叶变换，得到吸音材料的相对声阻和相对声抗；
根据所述流体载荷的流速、相对声阻和相对声抗，确定所述吸音材料在不同流速流体载荷作用下的吸声系数。
一种车辆，所述车辆至少包括如上所述的吸声系数测试系统。
上述吸声系数测试系统、方法以及车辆，所述系统包括：传声装置，设置于测试管道内，用于将未被吸音材料吸收的声波转化成声信号，其中，所述吸音材料设置于所述测试管道的侧壁；风速检测装置，设置于所述测试管道内，用于检测所述测试管道内流体载荷的流速；处理装置，分别与所述传声装置和风速检测装置连接，用于接收所述传声装置传输的声信号和所述风速检测装置传输的流体载荷的流速，并对所述声信号进行快速傅里叶变换，以确定吸音材料在不同流速流体载荷作用下的吸声系数。通过上述系统可对材料表面施加不同流速的流体载荷，测试吸声材料在流体载荷作用下的吸声系数，可以充分考虑不同流速流体载荷作用对于材料吸声系数的影响，为车辆的声学设计提供真实有效的数据支撑。
附图说明
图1为一个实施例中一种吸声系数测试系统的结构框图；
图2为一个实施例中一种吸声系数测试方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
参见图1，一种吸声系数测试系统，所述系统包括：
传声装置1，设置于测试管道内，用于将未被吸音材料吸收的声波转化成声信号，其中，所述吸音材料设置于所述测试管道的侧壁；
风速检测装置2，设置于所述测试管道内，用于检测所述测试管道内流体载荷的流速；
处理装置3，分别与所述传声装置1和风速检测装置2连接，用于接收所述传声装置1传输的声信号和所述风速检测装置2传输的流体载荷的流速，并对所述声信号进行快速傅里叶变换，以确定吸音材料在不同流速流体载荷作用下的吸声系数。
在其中一个实施例中，所述系统还包括：声波发射装置4，设置于所述测试管道内，用于向所述测试管道内发出声波。
在其中一个实施例中，所述声波发射装置4包括信号发生器41、功率放大器42和发声体43，
所述信号发生,41，用于发出单频正弦波信号；
功率放大器42，与所述信号发生器41连接，用于放大所述单频正弦波信号的功率；
发声体43，设置于所述测试管道内，基于功率放大后的所述单频正弦波信号发出声波。
在其中一个实施例中，所述系统还包括：气流源装置5，与所述测试管道入口连接，用于向所述测试管道内提供不同流速的流体载荷。
在其中一个实施例中，所述气流源装置5包括：供风模块51，用于提供不同流速的流体载荷；供风模块51至少包括变速控制单元511，还包括提供风的风机、罗茨机或空压机，其中，变速控制单元511可控制风机、罗茨机或空压机提供的流体载荷的流速；
第一消声模块52，与所述供风模块51连接，用于消除所述供风模块51的噪声，并将所述不同流速的流体载荷传输至所述测试管道；第一消声模块52至少包括消声器521，可对频率范围100Hz-5000Hz的噪声进行消除。
气流源装置5在具有良好隔声性能的密闭结构中，出口用软接管与所述测试管道连接。
测试管道出口还连接有第二消声模块6，第二消声模块6避免测试系统中的噪声外排至周围环境，恶化吸引系数测试系统所处的声学环境。第二消声模块6通道截面应缓慢地随距离增大。在试验频率范围内，出口截面上的频率参数应具有足够大的数值。第二消声模块6通道内壁应作吸声处理，使沿通道传播的声波在试验范围内获得有效的衰减。第二消声模块6的通道吸声内壁的法向声导纳应随距离缓慢增大，并且不应有明显的突变。
在其中一个实施例中，所述测试管道出口处设置薄膜，这样可以保证流体载荷平滑地流过测试管道出口，避免产生漩涡而引起风洞内流体载荷不稳定和产生气动噪声，同时声衰减最小。
上述吸声系数测试系统，所述系统包括：传声装置，设置于测试管道内，用于将未被吸音材料吸收的声波转化成声信号，其中，所述吸音材料设置于所述测试管道的侧壁；风速检测装置，设置于所述测试管道内，用于检测所述测试管道内流体载荷的流速；处理装置，分别与所述传声装置和风速检测装置连接，用于接收所述传声装置传输的声信号和所述风速检测装置传输的流体载荷的流速，并对所述声信号进行快速傅里叶变换，以确定吸音材料在不同流速流体载荷作用下的吸声系数。通过上述系统可对材料表面施加不同流速的流体载荷，测试吸声材料在流体载荷作用下的吸声系数，可以充分考虑不同流速流体载荷作用对于材料吸声系数的影响，为车辆的声学设计提供真实有效的数据支撑。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种吸声系数测试方法，包括以下步骤：
步骤S1：获取声信号和流体载荷的流速；
步骤S2：对所述声信号进行快速傅里叶变换，得到吸音材料的相对声阻和相对声抗；
步骤S3：根据所述流体载荷的流速、相对声阻和相对声抗，确定所述吸音材料在不同流速流体载荷作用下的吸声系数。
在步骤S1-S3中，吸引材料的相对声阻(R)和相对声抗(x)，测得的数据代入公式(1)得到穿孔板声阻抗的试验测量值，公式如下：
式中R为相对声阻，X为相对声抗。
应该理解的是，虽然图2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，还提供一种车辆，所述车辆至少包括如上所述的吸声系数测试系统。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种吸声系数测试系统，其特征在于，所述系统包括：
传声装置，设置于测试管道内，用于将未被吸音材料吸收的声波转化成声信号，其中，所述吸音材料设置于所述测试管道的侧壁；
风速检测装置，设置于所述测试管道内，用于检测所述测试管道内流体载荷的流速；
处理装置，分别与所述传声装置和风速检测装置连接，用于接收所述传声装置传输的声信号和所述风速检测装置传输的流体载荷的流速，并对所述声信号进行快速傅里叶变换，以确定吸音材料在不同流速流体载荷作用下的吸声系数。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：声波发射装置，设置于所述测试管道内，用于向所述测试管道内发出声波。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述声波发射装置包括信号发生器、功率放大器和发声体，
所述信号发生器，用于发出单频正弦波信号；
功率放大器，与所述信号发生器连接，用于放大所述单频正弦波信号的功率；
发声体，设置于所述测试管道内，基于功率放大后的所述单频正弦波信号发出声波。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：气流源装置，与所述测试管道入口连接，用于向所述测试管道内提供不同流速的流体载荷。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气流源装置包括
供风模块，用于提供不同流速的流体载荷；
第一消声模块，与所述供风模块连接，用于消除所述供风模块的噪声，并将所述不同流速的流体载荷传输至所述测试管道。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述供风模块至少包括变速控制单元。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一消声模块至少包括消声器。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
第二消声模块，与所述测试管道出口连接，用于消除从所述测试管道出口传输的声波。
9.一种吸声系数测试方法，其特征在于，所述方法包括：
获取声信号和流体载荷的流速；
对所述声信号进行快速傅里叶变换，得到吸音材料的相对声阻和相对声抗；
根据所述流体载荷的流速、相对声阻和相对声抗，确定所述吸音材料在不同流速流体载荷作用下的吸声系数。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆至少包括权利要求1-8所述的吸声系数测试系统。
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| Title |
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| 王佐民;赵松龄;霍麟祯;熊玲杰;: "高流速下微穿孔结构的非线性声学特性", 同济大学学报(自然科学版), vol. 19, no. 04, pages 427 - 430 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113569434A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-10-29 | 西南交通大学 | 一种有车状态下铁路隧道空间混响时间预测方法 |
| CN113569434B (zh) * | 2021-09-26 | 2021-12-03 | 西南交通大学 | 一种有车状态下铁路隧道空间混响时间预测方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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