半消聲室計算機輔助設計與計算【含SW三維圖】
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附錄 1：外文翻譯微型消聲室的設計討論了小型便攜式消聲室的設計。 該房間由雙層隔震板組成。 使用倫敦理論預測墻體傳輸損失。 室內(nèi)懸掛系統(tǒng)設計有一個集中質(zhì)量模型，用于隔離地板振動。 房間設計采用 9 英寸長的聚氨酯泡沫楔形。 通過使用阻抗管，進行了測量，其預測了所選擇的楔的設計的 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量和降噪測量。1、介紹公眾對工作和家庭噪音滋擾的意識日益提高; 似乎與公眾形象有著一切形式的污染。 立法可能會繼續(xù)反映這種日益提高的公眾意識。 因此，在未來幾年內(nèi)，制造商可能會加大對消費品噪音的壓力。產(chǎn)品噪聲的實驗室調(diào)查通常要求在無回波或混響室中進行噪聲測量。 然而，這樣的房間是相當昂貴的，并且在工業(yè)中很少能負擔得起。 本文中描述的工作涉及便攜式室的設計和構造，以提供適合于測量較小家用電器的噪聲的聲學環(huán)境。 建造的房間在 eaeh 側(cè)有一個 18 英寸的立方體工作空間，成本低廉。存在腔室可以被構造以創(chuàng)建測量所需的特定聲學環(huán)境的各種方式。 考慮的兩種類型是消聲室和改進的阻抗管。 據(jù)推測，對于小產(chǎn)品，將它們放置在相對便宜的用于噪聲測量的管中是可行的。 管將被構造成具有消音端接，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量問題復雜化，因為它們將導致管內(nèi)的駐波圖案。然后由麥克風測量的聲音將取決于其沿著管軸的位置，并且可以預期結果可以變化幾個數(shù)量級。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 小于測量聲音的最大波長 2 的 0.6 倍。對于 Hz 表示的頻率f，d 為英寸，這相當于 806()(fHzdin?因此，在這種管中可以方便地測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一步發(fā)展。建立一個小型便攜式消聲室的想法被認為是測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、房間設計與這種類型的微型消聲室相關的三個主要物理問題是：（i）為了防止外部噪聲泄漏到房間中，設計出高聲壓傳輸損失的墻壁，（ii）設計房間襯里以使聲音 波浪將被吸收而不被反射，（iii）設計房間懸掛系統(tǒng)以隔離房間與地板振動。 這三個問題的解決方案必須結合起來，以產(chǎn)生適當尺寸和重量的房間，以便安裝在腳輪上并且容易地被推到實驗室。圖 1 中顯示了用于便攜式消聲室的外盒和內(nèi)箱的設計概念。內(nèi)箱與外箱通過四個彈簧振動隔離。 外箱是立方體形，每邊測量 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，從而可以在平均實驗室或制造環(huán)境中測量小型設備的低聲級。 內(nèi)箱的襯里由聚氨酯泡沫楔 9 組成，其長度可有效吸收以約 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。設計目標之一是確保房間雙層墻壁的高傳輸損耗。 這是因為它的目的是測量產(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)結構中，高傳輸損耗最好為 通過將隔板振動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（簡稱 TL）（發(fā)泡楔的傳輸損耗）的簡單理論，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 為從正常到表面測量的聲波的入射角（rad）。導出這個方程的假設是（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。當面板振動的波長等于投影到面板上的聲音的波長時，發(fā)生一致。 對于盤子， 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）。對于鋼或鋁，上式變?yōu)榧s 50cfh?方程（I）用于預測消聲室設計的 TL。 首先，臨界頻率計算如下： 4180.96cfHz厚度 h = 0-1196 in 對應于美國標準 Gage 11 鋼板。 對于等式（I），該頻率足夠高，非常有用。 低頻將控制設計，因為它們是最難以衰減的。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）中使用這些值來計算圖 2 的 TL 對頻率曲線。表示出了對于0?60°的入射角 TL 的值。 在實踐中，聲音很可能從各個角度撞擊?b，使得理想的知道“場發(fā)射”的 TL 曲線。 Beranek [2]指出，在現(xiàn)場測量的 TL 曲線通常比正常入射曲線低約 5 dB。 因此，預測的場發(fā)射 TL 曲線如圖 2 中的虛線所示。即使在較低頻率下，預測的 TL 也被認為對于消聲室設計是非常令人滿意的。為了實現(xiàn)高傳輸損耗，需要將內(nèi)箱與外箱振動隔離。 內(nèi)箱和外箱之間的任何剛性連接將使雙壁結構“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)向長度為 2a 的立方體，放置在四個彈簧上，剛度 k 在 z 方向。 當箱體處于平衡位置的彈簧上時，所示的坐標軸被認為在內(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，從而具有六個固有頻率。 這些可以通過寫出每個坐標方向的運動方程來確定[3]：在這里，Ix,Iy 和 Iz 是內(nèi)箱相對于坐標軸的慣性矩，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遠低于在消聲室中要測量的聲音的最低頻率。 如果這個最低頻率在 100 到 200Hz 之間，彈簧應該被拾取，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，則六個結果固有頻率分別為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，因此彈簧的自由長度應為 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，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。 雖然文獻中已經(jīng)討論了許多不同種類的襯墊，但是在這項工作中考慮的最成功和唯一的類型是基于 Beranek 和 Sleeper [4]的工作的楔形設計。在他們的工作中，提出了一般設計曲線 對于由酚醛樹脂浸漬的玻璃纖維（PF Figerglas）制成的楔形結構，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; 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，材料技術的進步已經(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[5,6,7]的一項調(diào)查顯示，參考文獻[4]的總體設計曲線只能用作起點，楔形材料和制造方面的差異要求每個新的楔形結構都要經(jīng)過實驗室測試，如果要發(fā)展吸音品質(zhì)的全部潛力。附錄 2：外文原文