雜訊控制技術和裝置的發展現狀和展望

2022-09-28 13:18:06 字數 4185 閱讀 7412

吸聲處理是室內雜訊控制的一種重要措施。但其聲學上的降雜訊效果評價方法一直沒有統一的測量評價方法。從職工的聽力保護和職業衛生角度出發,原則上應採用某一工作位置或區域的雜訊照射和雜訊暴露來評價。

作為標準方法,國際標準iso11696第一次提出了較為系統的方法。該標準提出,對混響場的房間,採用吸聲處理前後的混響時間變化來評價(10lgt1/t2)。對於非擴散聲場房間,採用空間聲傳播(引數dl2和dlf)來評價。

dl2為房間聲空間衰減率,表徵離聲源距離增加一倍時,聲衰減曲線斜率。dlf為聲級超逾量,表示房間空間的聲衰減曲線和自由場衰減曲線的平均差值。

4)隔聲裝置

隔聲裝置包括隔聲門、隔聲窗等各類隔聲構件以及隔聲間、隔聲罩、隔聲屏等專用隔聲裝置。關於隔聲構件的測量評價,iso140.1-10系列標準已形成系列和標準化的方法。

關於隔聲間、隔聲罩和隔聲屏的測量方法和評價方法僅是在近幾年才日趨完善的。

對於隔聲間和隔聲罩這類封閉隔聲結構,主要的評價量是插入損失(dil)。試驗評價方法分為實驗室法和現場法。實驗室法由於採用人工聲源,受到聲源阻抗、雜訊源頻譜特性的影響,只能測試倍頻程或1/3倍頻程插入損失。

對於現場測量插入法,由於聲源阻抗和聲源頻譜和現場使用條件一致,無論是頻帶插入損失、a計權插入均較好反映現場使用效果。對於隔聲屏障,評價量是插入損失,測量方法可以採用以實際聲源為物件的直接法和以模擬聲源為物件的間接法。兩種方法要注意設立專門規定的參考點,對由聲源變化產生的影響進行修正。

對聲屏障設立前後的測量點周圍聲環境的變化所產生的影響也要注意進行修正。

但也應看到,雜訊控制裝置和工程的評價技術尚有很多問題沒有解決,應進一步研究的課題應包括:採用現代聲學測量技術(包括聲強技術、訊號處理技術等)用於測量評價雜訊控制工程和裝置,並發展成標準的方法,特別是應發展一些雜訊控制裝置現場測量評價方法,如現場隔聲測量方法、現場吸聲測量方法;進一步研究雜訊控制裝置的單一評價指數,目前除隔聲構件的單一評價指數比較成熟外、其它雜訊控制裝置的單一評價指數均不成熟;試驗室方法和現場測量方法兩種方法的相關性、影響它們的測量不確定度的主要因素(包括聲源阻抗的影響、聲學環境的影響等)尚研究的不夠,影響了這些方法的測量結果的可比性和實際應用;雜訊控制工程和雜訊控制裝置的低頻雜訊效果評價等。此外,我國在這個領域還應重點加強如下兩方面工作:

進一步完善和統一有關雜訊控制裝置測量評價標準,努力等效採用相關國際標準,促進雜訊控制產品國際**和交流;在環境雜訊和工業雜訊領域,明確採用雜訊暴露、雜訊照射、雜訊發射的概念,以避免在一些評價工作中的概念混肴。

2. 雜訊控制技術的規範化

隨著雜訊控制技術的技術進步和雜訊控制工程經驗的積累,雜訊源的分析和識別技術的發展,聲學材料(包括吸聲材料、隔聲材料、阻尼材料及其複合材料)的標準化、系列化,使更多的使用者有可能直接進行雜訊控制工程設計。集中專家和工程師的經驗,提出乙個領域的規範化設計檔案,指導雜訊控制技術和工程的實施,使雜訊控制工程更有實效是必要的。近些年來,世界各國和一些國際組織在這方面做了大量工作,取得很大進展。

iso已經把上述領域很多內容列入工作組專案。主要包括:低雜訊機器設計導則;低雜訊工作場所設計導則;消聲器設計及在雜訊控制中的應用;隔聲罩設計及在雜訊控制中的應用;隔聲屏障設計規範;建築施工雜訊控制導則;建築內吸聲體的評價、引數等。

通常,這些檔案包括:測量方法和評價、效果**和計算、設計方法和應用例項等。非雜訊專業工程技術人員可以利用這些規範進行一般性雜訊控制工作。

由於這些檔案是在雜訊控制理論的基礎上很多有益經驗的總結,雜訊控制工作者應充分利用。我國在這方面所作的工作和一些發達國家差距較大(如美國、德國、英國等)。應該看到,近些年我國在環境雜訊和工業雜訊控制工程治理方面積累了大量符合我國國情的經驗,這些雜訊控制工程經驗更適合我國的雜訊源在特性、聲源工況和受影響環境狀況,因而也更有實用價值。

在這個基礎上制定我國相關雜訊控制導則規範是可能和必要的。目前我國急需組織制定的規範是:交通雜訊控制設計規範、建築施工雜訊控制規範。

3.雜訊控制技術的計算機輔助工具計算機技術和數字處理技術的發展給雜訊控制技術的發展帶來重大的促進作用,聲強技術和有源控制技術在近些年來所取得的新進展,應該說主要是依靠計算機技術和數字處理技術做支撐。聲強的現場和便攜聲強儀器已應用在現場,並在聲功率測量和聲源識別中得到廣泛應用。

近些年,聲強技術在雜訊控制裝置的測量和評價中也取得較大進展,如隔聲結構的傳遞損失、聲學材料的吸聲特性、消聲器的傳遞損失等。很多複雜的雜訊和振動問題通過數值計算方法得以解決,例如用於低頻範圍的ema、fem、bem等方法,用於高頻範圍的sea方法。另一重要的領域是雜訊控制技術的計算機輔助工具。

以計算機軟體為核心的這些計算機輔助工具包括:雜訊源的分析和識別、特定聲學環境下雜訊評價量的模擬測量、開闊空間和封閉空間的聲場**、有限元和邊界元的計算、雜訊控制裝置的計算機輔助設計、空氣聲和固體聲聲發射**、聲場-結構系統的偶合響應計算等。一些有影響的軟體系統有sysnoise、soundplan等。

在實際雜訊控制領域中,取得實際應用效果的有:室內吸聲處理降噪效果**和聲場分布**;道路、鐵路、航空雜訊的**;汽車、火車、飛機客艙內部聲級的**和優化設計;內燃機、燃油幫浦、傳動裝置的聲發射**和優化設計;汽車排氣消聲器及排氣系統聲衰減計算和計算機輔助設計;氣流雜訊發射聲功率**;板振動的聲輻射**;家用電器雜訊發射**等。

應該看到,這些計算機軟體**結果的準確性決定於計算模型的正確性,一些實際引數的選擇也有很大隨機性,但它畢竟可以節省大量計算工作和試驗工作。

4. 聲學材料

隨著材料工業發展,越來越多的各類聲學材料出現在市場。在建材行業,已有一批較先進和已形成規模化生產能力的企業,特別是纖維性吸聲材料及護面材料、輕質隔聲材料和隔聲結構等。雜訊控制工程師可以更有餘地選用標準化、系列化的聲學材料,包括吸聲材料、隔聲材料、阻尼材料及其複合材料。

下列聲學材料的發展趨勢應予以注意。

(1)「環保」型和「安全」型聲學材料:大量的環境和人居場所的汙染和化學、物理危害因素調查工作表明,人們應注意使用「環保」型和「安全」型聲學材料,包括無毒無害、阻燃防火等,一些使用者甚至要件使用「天然」和功能性的聲學材料。特別是居住場所、人員集中工作場所、有特殊要求的場所對「環保」型和「安全」型聲學材料要求呼聲更高。

世界各國在「環保」型和「安全」型聲學材料領域的研究工作非常活躍。微穿孔板吸聲結構和消聲器在國內外地成功應用是乙個典型的例項。

(2) 複合型聲學材料:汽車、火車、飛機等交通運輸工具、各類工程機械、家用電器裝置的雜訊發射已列入重要產品質量評價指標,由於考慮重量和空間的限制,大量不同型別復合聲學材料被採用。已成功應用在這些雜訊源控制中的復合聲學材料有阻尼-吸聲複合材料、阻尼-吸聲-隔聲複合材料等。

(3) 多功能聲學材料:在一些情況下,希望聲學材料畢多種功能於一體,除吸聲、隔聲、阻尼等聲學能外,還具有其他功能,如電磁遮蔽、射線遮蔽、防火阻燃以及其它防護功能。這類多功能聲學材料在特種車輛、建築施工等裝置和場所得到應用,並受到歡迎。

5.雜訊控制裝置

在雜訊控制裝置領域,取得最大進展的應屬有源雜訊和振動控制。雖然,第乙個有源控制的專利出現在本世紀30年代,但一直到70年代隨著控制系統理論和數字訊號處理技術(dsp)的發展,這項技術才具有實際應用可能性。和大量的實驗室研究工作相比,目前實際雜訊控制工程應用工作偏少。

隨著感測器的改進,dsp元件成本的下降,人們對有源雜訊和振動控制的優點和限制的更多了解,它的實際應用範圍會逐步擴大。 有源控制技術應用研究工作集中的領域是管道雜訊有源控制技術、隔聲罩中的有源控制技術、汽車內部雜訊和排氣雜訊有源控制、變壓器雜訊有源控制、結構振動聲輻射的有源控制等。

近些年,我國通用雜訊控制裝置和產業已經有了較大的發展,已形成一批系列化和標準化的通用雜訊控制裝置,雜訊控制裝置的品種、型號和效能有了一定的改進和提高,裝置的工裝工藝水平也有了一定的進步。特別是在如下領域比較突出:

汽車消聲器等部分配套雜訊控制產品已經形成自動化和整合化生產能力,產品的效能已基本達到國際同類產品水平,一些產品已取得國際認證。一些產品已經實現規模化生產,全國的產值以經達到十多億元。

近些年來,我國公路、鐵路聲屏障已建成10多條,包括不同形式、不同材料和不同結構的聲屏障。在聲屏障的設計、製造、安裝等方面積累了一定的經驗。我國即將頒發有關聲屏障的設計規範,指導聲屏障的設計和和安裝。

我國已經頒發了一些有關雜訊控制裝置的測量方法和評價的標準十多項,雖然還不盡完善。國家環保部門已初步建立了有關雜訊控制裝置的質量檢測機構。少量雜訊控制裝置已有了技術條件和質量保證體系。

一些雜訊控制裝置生產企業已取得iso9000, iso14000的認證。有些雜訊控制裝置還得到國際市場的認可。

但也應看到,我國雜訊控制裝置及其產業和國際先進水平仍有較大差距。主要的差距表現在如下幾個方面:同一水平或低水平重複產品太多,材料、結構和工藝的技術進步不大,技術含量高的產品少;工藝裝備落後,缺少專用生產裝置,不具備規模化生產能力;缺少雜訊控制裝置的質量檢測儀器和裝置。

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