Simcenter Testing Solutions 声传递损失测试

 

目录

1. 简介

2. 启动Testlab

3. 软件设置

4. 背景噪声

5. 测量参考材料

6. 测量传递损失

7. 其他选项

7.1 宽带与单个频带

7.2 标准

7.3 基于声强的传递损失

 

 1.简介

测试材料样本吸声或传递损失声学特性时，可以使用不同的方法，这取决于材料样本的尺寸和测试所需的声场（图1）：

图1：上侧-使用阻抗管测试小样本的法向入射声场吸声系数和声传递损失；下侧-使用声学房间测试大样本的随机入射吸声系数和声传递损失

对于大样本材料（尺寸约为1米×1米），可以使用声学房间进行测试，传递损失测试时，需将材料样本放置在两个混响房间之间，如图2所示。

图2：左-混响房间与漫反射声场，右-混响接收房间

在声源房间中产生声音，尽一切可能创建一个确保测试材料所需频率范围内的均匀声级的漫反射声场，声音穿过隔离两个房间的被测材料，如图3所示。

图3：声传递损失测试中材料样本放置在两个房间之间

材料样本的边缘要仔细密封，泄漏会导致测试结果出现偏差，因为声音会通过泄漏绕过正在测试的材料样本。使用Simcenter Sound Camera可以确定在执行测试之前是否存在声音泄漏现象。

两个混响房间之间的声压级差是传递损失，其结果呈现为如图4所示的倍频程谱。

图4-声传递损失（STL）结果

传递损失（STL）越高，从声源房间传输到接收房间的声音就越少。具有更高传递损失的材料更有效地阻止两个房间之间的声音传递。材料可以通过反射或通过空气分子摩擦吸收声音来防止声音传递。

传递损失（STL）的单位为分贝。分贝代表材料通过减少声压级来降噪的程度。

 

 2.启动Testlab

从Simcenter Testlab文件夹中打开Testlab Acoustic子文件夹，如图5所示，双击“Sound Transmission Loss Testing using Rooms”图标。

图5：双击“Sound Transmission Loss Testing using Rooms”图标

 

 3.软件设置

打开软件后，进入“通道设置”工作界面。根据图6的设置，需要在软件中定义声源房间和接收房间使用的麦克风。

图6：声源发射混响室（左）和接收混响室（右）中的麦克风布置

每个房间中的麦克风测试值将被平均。理想情况下，如果房间中的声场是完全扩散的，则不需要多个麦克风。因为完全扩散的声场，无论在房间中任何位置测量声压级，测量结果都将相同。由于在实际中会有一些差异，所以需要使用多个麦克风并将测试结果平均。

声源发射房间中的麦克风在通道设置中标记为“Send1”、“Send2”等；接收房间中的麦克风标记为“Receiver1”、“Receiver2”等，如图7所示。

图7：声源发射房间的麦克风包含“Send”，声源接收房间的麦克风包含“Receive”

将通道组设置为声学，并根据传感器类型输入合适的输入模式。

在示波工作界面，将信号类型设置为随机(Random)，并设置输出电压级，如图8所示。

图8：将信号类型设置为随机

请确保在开始测试前，将混响室中的功放放大倍数调至最低。

接下来请按照图9所示的顺序设置传递损失测试参数。

图9：在传递损失工作界面中，按顺序完成左侧的参数设置

首先，在左上角点击“Check Setup(检查设置)”，如图10所示。测试设置将与相关标准的要求进行对比，并弹窗提示和标准要求不一致的地方。

图10：如果平均值低于标准推荐值，则会出现警告

图10中显示的警告是由于平均值数量低于标准推荐的70次而引起的。

如果一切都符合相关标准的设置要求，则应该显示“设置正常”的消息（图11）。

图11：在进行测试之前，请在传递损失工作界面的左上方按“检查设置”

如果“Setup OK”出现在绿色框中，接下来进行两个房间的背景噪声测量。
 

 4.背景噪声

下一步是测量声源发射和声源接收房间的背景噪声水平。

为了准确测量传递损失，声源发射房间和声源接收房间的测量声压级均应大于背景噪声声压级（图12）。

图12：理想情况下，测量声压级和背景噪声之间应有15 dB的差距

背景噪声和测量声压级之间应有很好的分离。这在声源接收房间尤为重要，因为如果测试的材料隔声效果不错，则声源接收房间测试获得的声压级应该比较低。理想情况下，每个倍频程段之间的差异应不小于15 dB。

如果背景噪声和测量声压级之间的分离度在10到15 dB之间，则需要对测量声压级进行背景噪声校正。

如果任何一个倍频程段之间的差异小于10 dB，则本次测量无效。

图13：如果任何一个倍频程带的测量值与背景噪声的分离度未达到要求，软件无法计算STL

如果出现这种情况，则必须消除影响的倍频程段，或设法减少背景噪声水平。

在传递损失工作界面中间的左侧单击“测量背景噪声”按钮（图14）。

图14：完成背景噪声测量后，发送和接收状态变为绿色

最后，当进行STL计算时，将进行全局指示，但最终将执行每个倍频程段的检查。

 

5.测试参考材料

一些标准要求在进行实际测量之前，必须对已知的均质材料进行测试。这适用于SAE J1400标准。这有两个目的：对测试设置进行一般检查和确定要应用于测量的修正系数。

在两个房间之间安装已知材料样品后，在传递损失工作表的左下角选择“SAE J1400-REF”（图15）。

图15：SAE J1400的参考材料对话框

选择SAE J1400参考测量时必须输入的两个参数是样本的对角线距离和均质材料的表面密度。

样本的对角线长度确定了测试中可测量的最低频率（图16）。

图16：样本的对角线长度越大，STL测量的频率越低

声音的波长随着频率越低越大，这决定了最低频率。标准中，这是一种建议，而不是要求。

已知样本由单一的已知材料制成，基于材料的质量密度，可以计算理论声传递损失（STL）。点击“测量传递损失”按钮后，将比较实际和理论STL测量值（图17）。

图17：基于质量密度计算的理论STL（蓝色）与实际测量的STL（绿色）进行比较

然后使用这些差异作为实际测量中的修正系数，这是和背景噪声测试不同的额外校正。

 

 6.测量传递损失

背景噪声测量完成后，根据标准的要求选做参考材料测量，接下来进行实际测量。

按左侧中间的“测量传递损失”按钮。

测量完成后，点击位于屏幕上方中间的“处理STL”按钮。将计算所有麦克风的单个平均和最大STL。

通过在列表中突出显示它来显示平均STL。按“显示”按钮查看它，如图18所示。

图18：可以显示材料的平均STL

 

 7.附加选项

软件中有一些可用的附加选项。

 7.1 宽带与单个频带 

如果需要，可以逐个倍频程带激励，而不是在整个频率范围内进行宽带测量。这会在单个频带创建更集中的能量，这可能有助于减少未通过背景噪声标准的可能性。

这可以在传递损失工作界面左侧中间设置，如图19所示。

图19：如果需要，可以切换到逐个频带激励

 7.2 标准 

在测试材料时使用了几种不同的标准：ISO140、SAE J1400、ASTM E-90。这些标准可以在传递损失工作界面左下方选择，如图20所示。

图20：在传递损失工作界面的左下角选择标准

正如先前提到的，SAE J1400标准要求先测试一个参考材料。在进行实际测试之前，必须先选择并测试“SAE J1400-REF”（在房间中使用已知材料），然后才能选择“SAE J1400”进行实际测试。

ASTM E-90和ISO140需要进行一些T60测量，可以在菜单的右上角选择。

 7.3 基于声强的传递损失 

另一种测试材料样本STL的常见配置是在消声接收室中使用声强探头，而不是使用麦克风，如图21所示。

图21：使用声强探头测试传递损失的声学材料测试

在这种情况下，应使用Simcenter Testlab Sound Intensity 程序。