a                隔聲罩聲學(xué)效果理論計算

                         播 雨 

1 前言

隔聲罩是噪聲控制設(shè)計中常被采用的設(shè)備，隔聲罩將聲源封閉在罩內(nèi)，以減少向周圍的聲輻射，因此隔聲罩廣泛應(yīng)用于各類設(shè)備的噪聲控制。

 隔聲罩是一個復(fù)雜的隔聲結(jié)構(gòu)，它的隔聲能力取決于多種因素——形狀和尺寸；結(jié)構(gòu)剛性；開口及縫隙面積；平均吸聲系數(shù)；隔聲材料的隔聲量和耗損系數(shù)等。

2 隔聲罩插入損失計算公式

          IL=10logW_源/W_透             （1）

式中，W_源-聲源聲功率，W_透-向外透射的聲功率，通過罩向外透射的聲功率與罩的結(jié)構(gòu)有關(guān)。

1）帶消聲器的隔聲罩：

         W_透1= W_b透+W_孔+W_振+W_消

式中，W_b透-通過罩壁板透射的聲能，W_孔-通過罩壁上開孔透射的聲能；W_振-通過罩壁振動透射的聲能；W_消-通過消聲器透射的聲能。

2）有敞開口的隔聲罩：

          W_透2= W_b透+W_孔+W_振+W_開口

式中，W_開口-敞開口透射的聲能。

3）完全封閉的隔聲罩：

      W_透3= W_b透+W_孔+W_振

4）半封閉的隔聲罩：

      W_透4= W_b透+W_孔+W_振+W_縫

式中，W_縫-縫隙透射的聲能。

5）封閉的有隔振隔聲罩：

      W_透5= W_b透+W_孔

6）帶聲屏（迷宮式）的隔聲罩：

       W_透6= W_b透+W_孔+W_振+W_屏

式中，W_屏-聲屏繞射的聲能。

3 不同條件下的W值

  罩內(nèi)某一點的聲強(qiáng)I由直達(dá)聲和反射聲組成，

          I=I_直+I_反                           （2）

       I_直=W_源/Ωr²=QW_源/4πr²

式中，r-聲源到計算點的距離，

      I_反=4W_源（1-α_平）/A=4W_源/R    （3）

式中，A-罩壁等效吸聲量，A=Σα_IS_I

           α_平=Σα_IS_I/ΣS,

      計算時，對于α_孔=1，S_源=0，S_消-消聲器總吸聲面積

這樣得到(4)式，

      I= W_源[1/Ωr²+4（1-α_平）/A]     (4)

4 罩內(nèi)聲場選擇

   f_擴(kuò)=125（180/V)^1/3                (5)

當(dāng)f≧f_擴(kuò)時，為擴(kuò)散聲場，既混響聲場。

式中，V為罩容積，等于罩體積減去聲源體積。

當(dāng)f≧f_擴(kuò)時，擴(kuò)散聲場的聲能量，

      I_擴(kuò)=4W_源/A                 (6)            

5 罩壁透射的聲能

        W_透=Iα_平Στ_IS_I                  （7）

    式中，S_I-透聲面積。對于均質(zhì)隔聲罩，既材料，厚度一樣的罩，

       W_透=Iα_平τΣS_I  

 當(dāng)f<f_擴(kuò)時，把（4）式代人（7）式，得

        W_透= W_源[1/Ωr²+4（1-α_平）/A]α_平Στ_IS_I

 當(dāng)f≧f_擴(kuò)時，把（6）式代人（7）式，得

       W_透= W_源（1/Ωr²+4/A）α_平Στ_IS_I

6 從圓孔輻射的聲能量

       W_孔= U_孔U_孔R_孔

式中，U_孔-孔處的體積速度，R_孔-孔處聲阻

       U=P/lZ_孔l

式中，P-孔處聲壓；Z_孔-孔的聲抗，Z_孔=（R_孔R_孔+X_孔X_孔）^0.5，X_孔-孔的聲抗分量。當(dāng)Ka_孔<0.6時，R_孔=ω²ρ/2πC

     當(dāng)Ka_孔≧1時，R_孔=ρc/S_孔

K=2πf/C ，波數(shù)；ω=2πf；ρc-空氣聲阻抗率

     X_孔=0.85ωa_孔ρ/S_孔

從有效聲壓計算公式，得

      P=（2Iρc)^0.5                  (8)

把（4）式（6）式代人(8)式，得

      當(dāng)f<f_擴(kuò)時，P²= 2W_源[1/Ωr²+4（1-α_平）/A] ρc    （9）

      當(dāng)f≧f_擴(kuò)時，P²= W_源（1/Ωr²+4/A）ρc           （10）

整理后，      

     當(dāng)Ka_孔<0.6時，Z_孔= ωρ（ω²/2π²C²+0.7a²_孔/S²_孔)^0.5

   當(dāng)Ka_孔≧1時， Z_孔=ρ/S_孔(C²+0.7ω²a²_孔)^0.5

于是，從圓孔輻射的聲能量，

   當(dāng)f<f_擴(kuò)，Ka_孔<0.6時，

     W_孔=0.32W_源[1/Ωr²+4（1-α_平）/A]/（ω²/2π²C²+0.7a²_孔/S²_孔)

當(dāng)f<f_擴(kuò)，Ka_孔≧1時，

 W_孔=2W_源C²[1/Ωr²+4（1-α_平）/A]S_孔/(C²+0.7ω²a²_孔)

當(dāng)f≧f_擴(kuò),Ka_孔<0.6時，

W_孔=0.32W_源（1/Ωr²+4/A）/（ω²/2π²C²+0.7a²_孔/S²_孔)

由方形孔輻射出的聲能量，用等效孔計算，a_eq=（a+b)/2

7 從開口輻射出的聲能量

        W_開口=I S_口            （11）

I由（4）式（6）式計算。計算時，假定開口的波陣面是平面波，開口尺寸>聲波長。當(dāng)開口尺寸<聲波長時，同孔一樣計算。