发动机声学实验室资料.doc

河北工程大学建筑声学实验室设计张海亮 燕翔 苏宏兵（北京清华大学建筑学院，北京 100084）摘要：河北工程大学建筑声学实验室包括一个半消声室与一个混响室，参照国家标准GB 6882-1986、GB/T 6881.1-2002以及对应的国际标准进行设计，建成后已通过验收，达到国标与ISO标准的要求。文章详细介绍了实验室的设计方法、鉴定方法和结果，可为同类设计提供借鉴。关键词：消声室；混响室；房中房；建筑声学The Design of Building Acoustic Lab for Hebei University of Engineering ZHANG Hai-liang1, SU Hong-bing2, YAN Xiang1(1. Beijing Shiji Jingye Noise & Vibration Control Co., Ltd, Beijing, 100054; 2. School of Architecture, Tsinghua University, Beijing, 100084.)Abstract: The acoustic lab for Hebei University of Engineering includes a standard hemi-anechoic room and a standard reverberation room. This paper introduces the designing, measurement and the result of the design.Key words: hemi-anechoic room; reverberation room; room in room; building acoustic一、工程概况河北工程大学建筑声学实验室包括一个半消声室与一个混响室，按照国标声学噪声源声功率级的测定 消声室和半消声室精密法(GB6882-1986)、声学声压法测定噪声源 声功率级混响室精密法(GB/T 6881.1-2002)以及国际标准ISO 3745:2003(E)、ISO 3741:1999(E)进行设计与验收。实验室位于建筑系办公楼地下一层，原大楼设计时已预留实验室和控制室空间。建成后半消声室的建筑净尺寸为m，挂尖劈后有效空间尺寸为m，有效容积为202m3，有效使用面积为41m2。建成后混响室的建筑净尺寸为8.06.35.0m，长宽高比例为：1.00：0.79：0.63；有效容积为206m3，有效使用面积为44m2。二、主要技术指标半消声室设计室内噪声允许标准小于15dB(A)；低频截止频率=100Hz；半自由声场满足GB6881-1986的要求。混响室设计室内噪声允许标准小于15dB(A)；低频截止频率=100Hz；混响声场满足GB/T 6881.1-2002的要求。三、实验室的设计1. 隔声与隔振设计实验室的设计噪声允许标准小于15dB(A)，围护结构必须具有非常好的隔声和隔振性能，本设计采用了“房中房”结构，可有效地衰减外界噪声和振动对实验室产生的影响。设计的“房中房”结构见图15，“外房”和“内房”墙体均为厚重的钢筋混凝土结构，可以有效地隔绝空气声；“外房”和“内房”之间留一定厚度的空气层，可以进一步提高空气声隔声量。实验室与控制室之间的门采用双层隔声门，而不采用厚重的单层隔声门，这样既可以保证足够的隔声量，又可以减轻每层门的重量，方便于开启。双层门之间的空间全部进行吸声处理，可以形成一个小的“声闸”，进一步提高双层门的隔声量。控制室前室也设计为“声闸”，可有效衰减外界噪声的传入。房中房“内房”浮筑于弹性阻尼纤维减振材料之上，设计的系统自振频率5Hz，“内房”与“外层”墙体之间无任何刚性连接，可以有效地衰减振动和固体声的传入。图1 建筑声学实验室平面图2. 半消声室自由声场的设计半消声要求室内空间尽可能大，设计室内声场为半自由声场，要求墙面和顶棚尽可能地减少反射声，而地面应尽可能的反射声音。因此，四面墙体和顶棚均挂满强吸声的吸声尖劈，起消声的作用，尖劈布置情况如图2所示；地面铺设超强玻化砖，把声音全反射回半自由声场。消声室声场要求室内吸声的界面在低频截止频率=100Hz以上频段的吸声系数。设计的吸声尖劈构造如图3所示，尖劈由离心玻璃棉制成。为了增大低频吸收系数，尖劈与墙之间留一定的空腔，并用小容重的离心玻璃棉填充。图2 半消声室A-A剖面图标准尖劈 异型尖劈图3 吸声尖劈大样图3. 混响室容积的确定为了使声场扩散均匀，必须在工作频带内激发起混响室内足够多的简正模式。可以估算在中心频率的1/3倍频程内简正振动模式的数目为： (1)其中，V为房间体积，为参考体积，为参考频率。混响室至少需要激发起1520个简正模式，则对中心频率的1/3倍频程的声源，其体积至少要200270m3。考虑到高频时空气吸收的影响，体积又不宜太大，国际标准组织推荐工作频率达3000Hz以上时，体积不宜大于300m3。本工程中的混响室最终净容积为206m3，符合ISO组织推荐标准。4. 混响室室形的确定房间的形状不同，对简正振动模式个数的影响不大，但会影响到简正频率在频率轴上的分布。如果房间体形设计不当，各边长相等或者成整数比，则简正振动频率出现“简并化”现象，使得简正频率分布不均匀，进而影响到声场分布和扩散程度。国际标准化组织推荐混响室的边长比例为1：21/3：41/3，即0.63：0.79：1.00。本工程中的混响室常采用此推荐比例，设计的混响室净尺寸为8.06.35.0m。5. 混响室扩散声场设计为了使得混响室声场扩散均匀，混响室非对称的三面墙体设计为弧形扩散结构，分别如图1、图4和图5所示。图4 混响室C-C剖面 图5 混响室E-E剖面6. 混响室混响时间设计混响室的一项重要指标是应具有足够长的混响时间，即要求室内各界面的吸声系数尽可能的低。国际标准组织推荐的200m3左右的测量吸声系数的混响室，各频率的混响时间如下：125500Hz5.0s，1000Hz4.5s，2000Hz3.5s，4000Hz2.0s。为了尽量减少室内界面吸声，混响室所有室内界面全部采用超强玻化砖。7. 控制室设计为了防止外部噪声和控制室内工作人员操作产生的噪声传入声学实验室内，控制室内进行强吸声处理，同时控制室全部采用隔声门。8. 照明与综合布线房间内照明灯具要求无噪声且无反射。半消声室采用无灯罩的白炽灯，混响室采用碘钨灯。为避免声学实验室与控制室之间出现刚性连接和漏声，电线和信号线等均用软管密封后迂回接入消声室。其他任何管道不得进入实验室。四、验收结果2005年12月，实验室建成后对其进行验收测试，各项技术参数均达到设计要求。1. 背景噪声半消声室与混响室的背景噪声分别为14.1dB(A)与14.3dB(A)，满足背景噪声小于15dB(A)的设计指标，各频段噪声值如表1所示。表1 实验室背景噪声 (dB)频率(Hz)63 125 250 500 1000 2000 4000 A声级半消声室5.3 2.2 2.2 3.3 5.3 7.3 8.8 14.1 混响室22.3 7.4 5.0 3.5 5.4 7.5 8.9 14.3 2. 半消声室声场鉴定半消声室采用自由声场的反平方衰减规律进行鉴定。鉴定时分别将球形声源放置在半消声室地面，测量各个方向不同距离测点（共测12个方向，每个方向测两个点）的声压级，然后分别与该距离测点半自由声场的理论声压级进行比较。实测得各点的声压级与半自由声场理论声压级的偏差满足GB6881-1986的要求，半自由声场截止频率=80Hz，达到设计要求。3. 混响室扩散声场均匀度混响室要求室内声场均匀扩散，鉴定时在混响室中间均匀布置9个测点，将球形声源放置在混响室对角线上，分别测量9个测点的声压级，将9个测点的标准偏差与国标GB/T 6881.1-2002规定的最大允许标准偏差进行比较。实测得各频率声压级标准偏差如表2所示，符合GB/T 6881.1-2002的要求；混响室的低频截止频率=100Hz，满足设计要求。表2 混响室扩散声场声压级标准偏差频率(Hz)100 125 160 200 250 315 400 500 630 标准偏差(dB)1.3 1.5 1.5 0.7 0.7 0.4 0.5 0.5 0.4 最大允许标准偏差(dB)1.01.01.01.01.01.0频率(Hz)800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 标准偏差(dB)0.4 0.3 0.3 0.3 0.3 0.2 0.4 0.3 0.4 最大允许标准偏差(dB)1.01.01.04. 混响室吸声系数鉴定测得混响室的平均混响时间如图6所示，通过混响时间反算得混响室内表面平均吸声系数如表3所示，满足GB/T 6881.1-2002对混响室吸声的要求。图6 混响室平均混响时间表3 混响室内表面平均吸声系数频率(Hz)125250500100020004000平均吸声系数0.010.010.010.020.010.01国标允许最大吸声系数60.060.060.06参考书目：1 GB 6882-86：声学 噪声源声功率级的测定消声室和半消声室精密法S.2 GB/T 6881.1-2002：声学 声压法测定噪声声功率级混响室精密法S.3 ISO 3745:2003(E) Acoustics-Determination of sound power levels of noise sources using sound pressure-Precision methods for anechoic and hemi-anechoic rooms S.4 ISO 3741:1999(E) AcousticDetermination of sound power levels of noise sources using sound pressurePrecision methods for reverberation roomsS.5 孙广荣 胡春年 吴启学，消声室和混响室的声学设计M，科学出版社，1981.6 项端祈 编，实用建筑声学，中国建筑工业出版社M，1992.7 马大猷 编，噪声与振动控制手册，机械工业出版社M，2002.欢迎各界人士来信来电深入讨论，联系电话信箱：发动机测试实验室这是从其它网站得到的一个发动机测试实验室的改造方案资料，仅供参考。其中红色字体部分为在下的点评/color8D试验室原基础为整体钢筋混凝土，上面有两块铁底板，一块支撑发动机及附属试验系统，一块支撑测功机，用螺栓与混凝土基础紧固在一起。由于没有减振、隔振措施，不能适应现代发动机台架试验的要求，再加上测功机与发动机铁地板分开，不能形成一个整体，加大了传动联接轴的工作负荷，缩短了传动联接轴的损坏周期，使试验不能顺利进行。二、采取措施1、试验室采用整体铁地板，使发动机、测功机、铁地板以及配套附属试验设施形成一个有机的整体。2、铁地板下根据试验系统挠力配重，配重采用钢筋混凝土重块。3、铁地板下采用隔振器，试验系统整体减振及隔振。要求隔振系统的固有频率4Hz。三、铁地板设计1、铁地板尺寸为：4200mm x 1760mm x 120mm，毛重6.92吨，去掉T型槽及地脚螺栓孔，净重约6.5吨。2、T型槽按国标设计，根据SCHENCK 某测功机安装需要，设计槽数为10条，中心间隔150mm。3、铁地板上有8个地脚螺栓安装孔,将铁地板混凝土重块联结起来,形成一个有机的整体。4、铁地板四周铸有一圈水槽，水槽底面向发动机端成一定角度倾斜，发动机端有一出水口，用来排出铁地板上的废水。四、钢筋混凝土重块设计1、需将试验室原来的地基进行改造，去掉支撑板以上的二次浇筑部分，保证支撑强度。2、混凝土重块设计尺寸：4200mm x 1550mm x 580mm，总重约9.5吨。3、重块顶部与铁地板出水口结合处也有一出水口，重块内安装有一L形水管，使铁地板上废水沿水管排出，保证排水畅通。4、钢筋混凝土重块采用C25强度，以保证质量。五、隔振器选型选用*公司生产的小型弹簧隔振器，具体选型法案如下： 1、选型用发动机重量：约1吨测功机重量：约1.35吨其他附件重量：约0.65吨设备总重量：约3吨2、隔振器总载荷：W36.59.519吨190KN工作载荷：FnW x 1.25190kN x 1.25237.5kN3、根据载荷分布长度，选择隔振器数量n： 84、单个隔振器设计载荷：F= 237.5kN829.7kN5、根据设计载荷选型，在型号列表中，我们选择的隔振器型号为：*，其参数如下：额定载荷F：31kN弹簧垂直刚度Kv（kNmm）：0.680弹簧水平刚度Kh（kNmm）：0.065压缩量（mm）：22.836.5垂直频率（Hz）：2.63.3自由高度H（）：2046、根据隔振器刚度，校核垂直压缩量和固有频率1）、压缩量Wn Kv1908 x 0.6835mm3.5cm压缩量在许用范围（22.836.5）之内，满足要求。2）、固有频率0 2.67Hz固有频率在许用范围（2.63.3）之内，满足要求。7、弹簧利用率s19031 x 877，比较安全。8、设备主要扰力转速n8003000rpm设备固有频率e80030006013.350Hz调谐比e013.3502.674.9818.7根据表查得，隔振效率95，完全符合设计要求。 happyman 发表于 2005-6-22 22:14Re:【分享】发动机测试实验室改造方案发动机气缸数：4缸6缸排气量： m3/h额定功率： KW/rpm最大工作噪声（不带排气消声器）：dB（A）最大外形尺寸：额定重量：750kg被测物量大基准体积：1.36m3噪声试验室声学要求1）按国际规定的相应声场评定，需达到一级精度；2）试验室最低截止频率：100Hzcolor=red（这个指标有点高）/color3）试验室本底噪声：25dB（A）4）试验室通风系统工作时，室内噪声：35dB（A）5）照明、监控系统：照明采用125w 高压自镇汞灯。监控 $PX!hUcK 为3600 彩色监控器。特殊要求1）所采用的吸声/隔声材料为阻燃型；2）吸声尖劈的吸声系数：0.993）尖劈饰面颜色：灰白色4）所采用主要材料需在5年内不得变形； happyman 发表于 2005-6-22 22:15Re:【分享】发动机测试实验室改造方案工程实施技术方案墙面及顶面的声学处理1）噪声试验室在四周墙面及顶面悬挂吸声尖劈，其吸声系数在100Hz8000Hz时：0.992）在四周墙面转角处设置长600mm的尖劈，以增加吸声效果color=red；（这个不太符合四分之一波长原理 _）/color3）在观察窗处设置可拆卸尖劈；4）对大梁表面反射面须作声学处理；5）吸声尖劈悬挂完成后，试验室内净空体积/被测物体积：200；6）所有