汽车车身噪声和振动控制：材料隔声性能测量

材料隔声性能的测量有实验室方法和驻波管方法。实验室方法又分为混响室-混响室方法和混响室-消声室方法。

1.混响室-混响室方法

混响室-混响室方法是利用两个套组的混响室来测量材料的隔声性能。图4-43中，两个混响室连在一起，中间有一个窗口。被测试的样件放置在窗口上，并且将四周密封好。在一个混响室内放置球形声源或扬声器，这个房间是声源室。声音透过隔声样件，传递到另一混响室内，这个房间称为受声室。在声源室和受声室内分别放置传声器，测量声音大小。

分别测量两个混响室内的声压级，就可以得到两个房间的噪声降低量，用NR（Noise Redaction）表示。

式中，SPL_s、SPL_r分别是声源室和受声室的平均声压级。

计算样件的声传递损失时，要考虑受声室的吸声能力。样件的传声损失为

式中，S，S_r分别是样件的面积和受声室的表面积；α是受声室的吸声系数。

混响室-混响室方法测试比较简单。由于采用了两个混响室中的平均声压级来计算声传递损失，因此无法确定样件每个部位的隔声量。

2.混响室-消声室方法

混响室-消声室方法是利用套组的混响室和消声室来测量声传递损失，测试样件安装在混响室和消声室之间的窗口上，如图4-44所示。混响室作为发声室，声源放置其中。消声室作为受声室。

图4-43 混响室-混响室隔声量测量示意图

图4-44 混响室-消声室隔声量测量示意图

在混响室内，声源随机地入射到样件上。通过测量出混响声场的平均声压来计算传递到样件上的声功率，表达式为

式中， 为混响室内多点声压均方值；S为被测试样件的面积。

在消声室内，通过测量声强来计算接受声功率。声强测量有两种方法：一是扫描法；二是固定测点法。扫描法是匀速地扫描样件，得到样件的声强，声强乘以样件的面积，就得到了声功率，即

式中，I是被测试样件的声强。

固定测量法是每次测量样件一小块面积的声强，得到该区域的声功率。样件的整体声功率是每隔区域声功率的和，即

式中，S_i为样机第i个区域的面积；I_i为对应的声强。(www.xing528.com)

将样件两侧的声功率代入声传递损失定义公式中，然后将空气密度和声速代入，就得到混响室-消声室中被测样件的声传递损失，表达为

式中，L_p为混响室的平均声压级；L_I为消声室的平均声强级。

3.驻波管方法

驻波管方法是将样件放置在驻波管内来测量它的隔声系数，如图4-45所示。将被测材料样件放置在驻波管中间，在样件两侧各放置两个传声器，即两个传声器在声源管中，两个在接受管中。通过测量四个传声器的声压来计算样件的隔声量。

图4-45 材料声传递损失的驻波管方法

声源管中的入射波（p_1i）遇到样件后，一部分被反射回来，在声源管中形成反射波（p_1r），另一部分透过样件进入接受管。在接受管中，从声源管透射过来的声波就是p_2i，对样件来说，它又变成了入射波（p_2i）。被反射回来的就是反射波（p_2r）。

对线性系统而言，声源管中和接受管中的声波存在线性关系，表达如下：

式中，e₁、e₂、e₃和e₄为声源管和接受管中声压之间的系数。根据声传递损失的定义，样件的声传递损失为

因此，得到了这些系数就得到了样件的隔声量。

根据前面的描述，管中任一点的声压是入射波声压和反射波声压之和，四个传声器处的声压分别为

p₁（x，t）、p₂（x，t）、p₃（x，t）和p₄（x，t）由四个传声器测量得到。根据式（4-48a）～式（4-48d），可以求解得到样件两侧的入射波和反射波声压：P_1i、P_1r、P_2i和P_2r。

在方程组（4-46）的两个方程中，有四个未知数，即e₁、e₂、e₃和e₄，显然无法求解四个未知量。为了解决这个问题，设计了两种末端管口：一个是开口的，一个是闭口的。于是，将方程（4-46）拓展成四个方程。

在开口末端状态下，有两个方程，为

式中，p_1io和p_1ro分别是开口状态下声源管内的入射波和反射波；p_2io和p_2ro分别是开口状态下接受管内的入射波和反射波。

在闭口末端状态下，还有两个方程，为

式中，p_1ic和p_1rc分别是闭口状态下声源管内的入射波和反射波；p_2ic和p_2rc分别是闭口状态下接受管内的入射波和反射波。

根据式（4-48），分别测量出开口和闭口状态下的四个传声器的声压，然后计算出对应的入射波声压和反射波声压。方程组（4-49）和（4-50）中共有四个方程，求解之后，就可以得到e₁、e₂、e₃和e₄这四个系数。然后，根据公式（4-47）就可以计算出材料样件的声传递损失或隔声量。