半消聲室計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算【含SW三維圖】
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附錄 1：外文翻譯微型消聲室的設(shè)計(jì)討論了小型便攜式消聲室的設(shè)計(jì)。 該房間由雙層隔震板組成。 使用倫敦理論預(yù)測(cè)墻體傳輸損失。 室內(nèi)懸掛系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一個(gè)集中質(zhì)量模型，用于隔離地板振動(dòng)。 房間設(shè)計(jì)采用 9 英寸長(zhǎng)的聚氨酯泡沫楔形。 通過使用阻抗管，進(jìn)行了測(cè)量，其預(yù)測(cè)了所選擇的楔的設(shè)計(jì)的 270Hz 的較低截止頻率。 給出了完整的微型消聲室的逆平方律測(cè)量和降噪測(cè)量。1、介紹公眾對(duì)工作和家庭噪音滋擾的意識(shí)日益提高; 似乎與公眾形象有著一切形式的污染。 立法可能會(huì)繼續(xù)反映這種日益提高的公眾意識(shí)。 因此，在未來幾年內(nèi)，制造商可能會(huì)加大對(duì)消費(fèi)品噪音的壓力。產(chǎn)品噪聲的實(shí)驗(yàn)室調(diào)查通常要求在無回波或混響室中進(jìn)行噪聲測(cè)量。 然而，這樣的房間是相當(dāng)昂貴的，并且在工業(yè)中很少能負(fù)擔(dān)得起。 本文中描述的工作涉及便攜式室的設(shè)計(jì)和構(gòu)造，以提供適合于測(cè)量較小家用電器的噪聲的聲學(xué)環(huán)境。 建造的房間在 eaeh 側(cè)有一個(gè) 18 英寸的立方體工作空間，成本低廉。存在腔室可以被構(gòu)造以創(chuàng)建測(cè)量所需的特定聲學(xué)環(huán)境的各種方式。 考慮的兩種類型是消聲室和改進(jìn)的阻抗管。 據(jù)推測(cè)，對(duì)于小產(chǎn)品，將它們放置在相對(duì)便宜的用于噪聲測(cè)量的管中是可行的。 管將被構(gòu)造成具有消音端接，使得不存在來自管末端的反射聲波。 反射聲波的存在將使測(cè)量問題復(fù)雜化，因?yàn)樗鼈儗?dǎo)致管內(nèi)的駐波圖案。然后由麥克風(fēng)測(cè)量的聲音將取決于其沿著管軸的位置，并且可以預(yù)期結(jié)果可以變化幾個(gè)數(shù)量級(jí)。另外，也可以以激發(fā)在徑向方向站在這種管內(nèi)的波。 為了消除這些，通常將要求管直徑 d 小于測(cè)量聲音的最大波長(zhǎng) 2 的 0.6 倍。對(duì)于 Hz 表示的頻率f，d 為英寸，這相當(dāng)于 806()(fHzdin?因此，在這種管中可以方便地測(cè)量的上限頻率是有限的。 如果管的直徑約為 10 英寸，則該上限頻率約為 806 赫茲。 由于噪聲控制問題中頻率高于這一頻率的人們常常感興趣，噪聲管的概念還沒有進(jìn)一步發(fā)展。建立一個(gè)小型便攜式消聲室的想法被認(rèn)為是測(cè)量噪聲的更好的總體選擇。因此，除了在低于楔形截止頻率的非常低的頻率下，可以避免駐波并發(fā)癥。2、房間設(shè)計(jì)與這種類型的微型消聲室相關(guān)的三個(gè)主要物理問題是：（i）為了防止外部噪聲泄漏到房間中，設(shè)計(jì)出高聲壓傳輸損失的墻壁，（ii）設(shè)計(jì)房間襯里以使聲音 波浪將被吸收而不被反射，（iii）設(shè)計(jì)房間懸掛系統(tǒng)以隔離房間與地板振動(dòng)。 這三個(gè)問題的解決方案必須結(jié)合起來，以產(chǎn)生適當(dāng)尺寸和重量的房間，以便安裝在腳輪上并且容易地被推到實(shí)驗(yàn)室。圖 1 中顯示了用于便攜式消聲室的外盒和內(nèi)箱的設(shè)計(jì)概念。內(nèi)箱與外箱通過四個(gè)彈簧振動(dòng)隔離。 外箱是立方體形，每邊測(cè)量 41 英寸。 總重量約為640 磅，如果將其安裝在腳輪上，可以輕松推動(dòng)消聲室。 雙隔離墻的聲音傳輸損耗足夠高，從而可以在平均實(shí)驗(yàn)室或制造環(huán)境中測(cè)量小型設(shè)備的低聲級(jí)。 內(nèi)箱的襯里由聚氨酯泡沫楔 9 組成，其長(zhǎng)度可有效吸收以約 270Hz 以上的頻率入射的聲波。 低于該頻率可能存在明顯的駐波。設(shè)計(jì)目標(biāo)之一是確保房間雙層墻壁的高傳輸損耗。 這是因?yàn)樗哪康氖菧y(cè)量產(chǎn)品噪聲在 20 至 40 dB 的范圍內(nèi)，便攜式消聲室位于工業(yè)環(huán)境中，其噪聲水平為 60 至 70 dB。在輕質(zhì)結(jié)構(gòu)中，高傳輸損耗最好為 通過將隔板振動(dòng)隔離的雙層墻壁獲得。 倫敦 Ill 開發(fā)了這種面板的傳輸損耗（簡(jiǎn)稱 TL）（發(fā)泡楔的傳輸損耗）的簡(jiǎn)單理論，并在此由 Beranek 所討論。適用的理論方程式為2 20 010log[()cos(cosin)]MMTL???????????其中 fl = 2（co / coo）（pe / cooM）eosc ?，并且 ω 為角頻率（rad / s），ω0 為基本質(zhì)量 - 空氣質(zhì)量共振頻率（rad / s）， M 為每個(gè)面板的質(zhì)量（lug / ft2）， pc = 2.61 Ibf-s / ft3，具體的聲阻抗，和 φ 為從正常到表面測(cè)量的聲波的入射角（rad）。導(dǎo)出這個(gè)方程的假設(shè)是（i）面板在程度上是相同的和無限的，（ ii）面板在低于其臨界頻率的頻率下被激發(fā)，并且（iii）面板被質(zhì)量控制，使得面板共振不需要被考慮。正如 Beranek 所討論的那樣，撞擊的聲波將激發(fā)雙層面板的質(zhì)量 - 空氣質(zhì)量共振頻率 02.8cosPMd???其中 d 是面板的間距（ft），Po 是大氣壓力（lbf / ft2）。如果聲波與表面正交，cosφ=1，基本質(zhì)量 - 空氣質(zhì)量共振頻率為002.8Pd?臨界頻率 fc 是發(fā)生“重合 ”的最低頻率。當(dāng)面板振動(dòng)的波長(zhǎng)等于投影到面板上的聲音的波長(zhǎng)時(shí)，發(fā)生一致。 對(duì)于盤子， 2()1.8cfHzhE??其中 h 是板的厚度（英寸），c 是聲速（ft / s），p 是面板的密度（lbm / ft3）， E 是楊氏模量（lbf / ft2）。對(duì)于鋼或鋁，上式變?yōu)榧s 50cfh?方程（I）用于預(yù)測(cè)消聲室設(shè)計(jì)的 TL。 首先，臨界頻率計(jì)算如下： 4180.96cfHz厚度 h = 0-1196 in 對(duì)應(yīng)于美國標(biāo)準(zhǔn) Gage 11 鋼板。 對(duì)于等式（I），該頻率足夠高，非常有用。 低頻將控制設(shè)計(jì)，因?yàn)樗鼈兪亲铍y以衰減的。Gage 11鋼的單位面積質(zhì)量為 0.155。因此， 0002.8(1)5=4/,67.,(.)221radsfHzMc????，在等式（I）中使用這些值來計(jì)算圖 2 的 TL 對(duì)頻率曲線。表示出了對(duì)于0?60°的入射角 TL 的值。 在實(shí)踐中，聲音很可能從各個(gè)角度撞擊?b，使得理想的知道“場(chǎng)發(fā)射”的 TL 曲線。 Beranek [2]指出，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的 TL 曲線通常比正常入射曲線低約 5 dB。 因此，預(yù)測(cè)的場(chǎng)發(fā)射 TL 曲線如圖 2 中的虛線所示。即使在較低頻率下，預(yù)測(cè)的 TL 也被認(rèn)為對(duì)于消聲室設(shè)計(jì)是非常令人滿意的。為了實(shí)現(xiàn)高傳輸損耗，需要將內(nèi)箱與外箱振動(dòng)隔離。 內(nèi)箱和外箱之間的任何剛性連接將使雙壁結(jié)構(gòu)“短路”。 用于選擇彈簧的理論集總質(zhì)量模型如圖 3 所示。內(nèi)箱是側(cè)向長(zhǎng)度為 2a 的立方體，放置在四個(gè)彈簧上，剛度 k 在 z 方向。 當(dāng)箱體處于平衡位置的彈簧上時(shí)，所示的坐標(biāo)軸被認(rèn)為在內(nèi)箱重心的位置處被固定在空間中。圖 3 中的盒子可以自由地在 x，y z，c ?，fl 和?）方向上移動(dòng)，從而具有六個(gè)固有頻率。 這些可以通過寫出每個(gè)坐標(biāo)方向的運(yùn)動(dòng)方程來確定[3]：在這里，Ix,Iy 和 Iz 是內(nèi)箱相對(duì)于坐標(biāo)軸的慣性矩，M 是箱體。KS 是在彈簧軸線的橫向上的彈簧常數(shù)。 這些方程式導(dǎo)致以下固有頻率：122 2222234 222222564,8. ()4(),,sz sxsxssxsx xsysyssysy ykaI kIMakIkakMaI I????????目的是選擇彈簧剛度，使得所有的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于在消聲室中要測(cè)量的聲音的最低頻率。 如果這個(gè)最低頻率在 100 到 200Hz 之間，彈簧應(yīng)該被拾取，使得最大的固有頻率是大約 15Hz。 分析表明，如果每個(gè)彈簧的垂直剛度 k 為1550 lbf / in，水平剛度 ks = 0.3k = 468 lbf / in，則六個(gè)結(jié)果固有頻率分別為15.1,15.0,15.0,9,9,8“ 和 6-9Hz。 此外，彈簧的靜態(tài)撓曲為 0.0433 英寸，因此彈簧的自由長(zhǎng)度應(yīng)為 2.5 + 0-04 或 2.54 英寸（見圖 1）。 如果使用墊片來保持2.5 英寸的間距，則自由長(zhǎng)度可能較小。此外，水平剛度 ks 可以小于 0.3k，這將降低一些固有頻率。為了模擬自由場(chǎng)，消聲室的內(nèi)部必須襯有專門用于吸收沖擊聲波的特殊材料。 雖然文獻(xiàn)中已經(jīng)討論了許多不同種類的襯墊，但是在這項(xiàng)工作中考慮的最成功和唯一的類型是基于 Beranek 和 Sleeper [4]的工作的楔形設(shè)計(jì)。在他們的工作中，提出了一般設(shè)計(jì)曲線 對(duì)于由酚醛樹脂浸漬的玻璃纖維（PF Figerglas）制成的楔形結(jié)構(gòu)，并顯示給定截止頻率所需的楔形尺寸，在此頻率以下，楔形物將不會(huì)成為有效的吸聲器，而不能考慮房間 作為消音。 一般來說，為了降低楔度，必須更長(zhǎng); 因此，在便攜式消聲室中需要室內(nèi)尺寸和容積的折中。自從 Beranek 和 Sleeper 的原始工作以來，材料技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)形成了新的楔形材料，其中最成功的是聚氨酯泡沫。 在某些應(yīng)用中，這些材料已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)優(yōu)于低頻吸聲中的纖維膠漿。 文獻(xiàn)[5,6,7]的一項(xiàng)調(diào)查顯示，參考文獻(xiàn)[4]的總體設(shè)計(jì)曲線只能用作起點(diǎn)，楔形材料和制造方面的差異要求每個(gè)新的楔形結(jié)構(gòu)都要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，如果要發(fā)展吸音品質(zhì)的全部潛力。附錄 2：外文原文