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行業(yè)資訊

消聲器的聲學(xué)原理

2020-10-26
  消聲器是一種可以阻礙或減弱聲音向外傳播,而不允許氣流順利通過(guò)的噪聲控制設(shè)備,根據(jù)消聲器的原理和結(jié)構(gòu)不同,大體上可以分為四類(lèi),每一類(lèi)中又分多種型式。
  1. 阻抗性消聲器(吸聲)
  各種阻性消聲器結(jié)構(gòu)示意圖
  型式:片式、直管式、蜂窩式等。
  消聲性能:中高頻。
  主要用途:通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)管道、機(jī)房進(jìn)排風(fēng)口,空氣動(dòng)力設(shè)備進(jìn)排風(fēng)口。
  2. 抗性消聲器(阻抗失配)
  擴(kuò)張式消聲器的消聲特性
  單節(jié)擴(kuò)張式消聲器
  型式:擴(kuò)張式,共振腔式等。
  消聲性能:低中頻、低頻等。
  主要用途:空壓機(jī)、柴油機(jī)、汽車(chē)或摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)等以低中頻噪聲為主的設(shè)備排氣噪聲。
  3. 阻抗復(fù)合式消聲器
  (a)阻性-擴(kuò)張室復(fù)合式消聲器;(b)阻性-擴(kuò)張室復(fù)合式消聲器;(c)阻性-共振腔復(fù)合式消聲器;(d)阻性-共振腔-擴(kuò)張室復(fù)合消聲器
  常見(jiàn)的阻抗復(fù)合式消聲器
  型式:阻性及共振復(fù)合式、阻性及擴(kuò)張復(fù)合式、抗性及微穿孔板復(fù)合式等。
  消聲性能:寬頻帶。
  主要用途:各類(lèi)寬頻帶噪聲源。
  4. 噴注耗散型消聲器(減壓擴(kuò)散)
  小孔噴注消聲器及其插入損失
  型式:小孔噴注式、多孔擴(kuò)散式、節(jié)流減壓式。
  消聲性能:寬頻帶。
  主要用途:各類(lèi)排氣放空噪聲。
  消聲器性能評(píng)價(jià)
  1. 消聲器綜合性能評(píng)價(jià)
  由于消聲器安裝在設(shè)備上,在消聲的同時(shí),還要讓氣流暢通,因此有一個(gè)綜合性能要求?;疽螅?br />   消聲性能在正常工況下(一定的流速、溫度、濕度、壓力等),在所要求的頻率范圍,有足夠大的消聲量。消聲量又分為動(dòng)態(tài)頻譜消聲量(有氣流流通時(shí))和靜態(tài)頻譜消聲量(無(wú)氣流通過(guò)時(shí))。
  空氣動(dòng)力性能消聲器對(duì)氣流的阻力要小,阻力系數(shù)要低,即安裝要求消聲器后增加的壓力損失或功率損耗要控制在實(shí)際允許的范圍內(nèi)。氣流通過(guò)消聲器時(shí)所產(chǎn)生的氣流再生噪聲要低,又不影響空氣動(dòng)力設(shè)備的正常運(yùn)行。消聲器的空氣動(dòng)力性能通常用阻力(壓力)損失來(lái)表示,它管壁的摩擦阻力損失和結(jié)構(gòu)上的局部阻力損失兩部分組成。
  結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性能消聲器的材料和結(jié)構(gòu)堅(jiān)固耐用,耐高溫、耐腐蝕、耐潮濕、耐粉塵;對(duì)于耐高壓的消聲器(如高壓排氣消聲器),應(yīng)由取得壓力容器生產(chǎn)許可證的單位生產(chǎn)制作。另外,消聲器要體積小,重量輕,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于加工、安裝和維修。此外,消聲器的外形應(yīng)美觀(guān)大方,表面裝飾與環(huán)境協(xié)調(diào),使用壽命長(zhǎng),性?xún)r(jià)比高。
  2. 消聲器的聲學(xué)性能評(píng)價(jià)量
  傳聲損失TL:消聲器元件兩端聲功率級(jí)之差(不計(jì)末端反射影響)稱(chēng)為傳聲損失,又稱(chēng)透射損失,通常又稱(chēng)為消聲器的消聲量。傳聲損失表示元件的聲學(xué)特性,可在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)間接測(cè)量得到,受聲學(xué)環(huán)境影響較大,用于理論分析。
  插入損失IL:系統(tǒng)中插入消聲器元件前后,系統(tǒng)外某定點(diǎn)(同一空間、同一方位、距管口同樣距離、同樣條件的測(cè)點(diǎn))測(cè)得的聲壓級(jí)之差稱(chēng)為插入損失。IL 是在系統(tǒng)外測(cè)試聲壓級(jí),反映了聲源、消聲器及消聲器末端三者聲學(xué)特性的綜合效果,它可以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量(末端法或管口法),簡(jiǎn)便實(shí)用,但測(cè)量受環(huán)境影響,一般管口法測(cè)量數(shù)據(jù)相對(duì)可靠些。
  (a)末端法;(b)管口法
  測(cè)量消聲器插入損失示意圖
  軸向衰減量La:為消聲器內(nèi)部軸線(xiàn)上兩點(diǎn)間單位長(zhǎng)度的聲壓級(jí)差值,反映消聲器自身的聲學(xué)特性,主要用于描述消聲器內(nèi)部的聲傳播特性。
  軸向貫穿法測(cè)量消聲器聲衰減示意圖

  不同的消聲原理、消聲頻率特性和消聲量,使得消聲器的種類(lèi)、型式多種多樣。消聲器綜合性能除了消聲性能外,其空氣動(dòng)力性能和機(jī)械結(jié)構(gòu)性能也十分重要。由于產(chǎn)生空氣動(dòng)力性噪聲的設(shè)備種類(lèi)多、應(yīng)用廣泛,因而形成了一個(gè)規(guī)模可觀(guān)的消聲器市場(chǎng),所以在選用上要注意綜合考慮。

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