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文檔簡介
1、汽車半消聲室和電池實驗室設(shè)計方案一、項目概況隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展,除了對整車的安全性和使用壽命等要求的不斷提高,對整車舒適性的要求也越來越高。評價整車舒適性的一個重要指標(biāo)是其噪聲與振動水平,降低汽車零部件與整車噪聲已成為提高產(chǎn)品質(zhì)量的一項重要指標(biāo)。由于整車噪聲在室外測量易受環(huán)境噪聲、場地、天氣等因素影響,許多情況難以使用聲強技術(shù)(如輪胎噪聲、加速噪聲等),造成測量精度低、重復(fù)性差。由于實際需要,半消聲室自70年代起開始出現(xiàn)、發(fā)展并迅速得到應(yīng)用。半消聲室的優(yōu)點是由于地面是硬的,能承受較大的重量,適宜測量如車輛、大型機器、設(shè)備等的噪聲功率且使用方便,造價比消聲室低廉;缺點是當(dāng)聲源的等效聲中心或接
2、收器高出地面較多時,聲反射的影響使聲場嚴(yán)重偏離自由場,這種現(xiàn)象在頻率高時更為顯著,因此半消聲室存在有高頻限值。因此我公司有幸參與了日立汽車半消聲實驗室和上海蔚來汽車電池實驗室的聲學(xué)設(shè)計。二、項目分析1、半消聲室的作用消聲室不僅是聲學(xué)測試的一個特殊實驗室,而且是測試系統(tǒng)的重要組成部分,實際上它也是聲學(xué)測試設(shè)備之一,其聲學(xué)性能指標(biāo)直接影響測試的精度。消聲室的主要用途是測試抗噪聲送、受話器的靈敏度、頻響和方向性等電聲性能。這種送、受話器的頻率范圍要保證語言通信清晰,一般為2004000H人右。根據(jù)室內(nèi)做強吸聲裝修的內(nèi)表面數(shù),可將消聲室分為全消聲室、半消聲室以及卦限消聲室。在全消聲室內(nèi)測得信號的不確定
3、度最小,由于這個原因,如果沒有其他的限制,實驗室最好建成全消聲室。但是某些類型的設(shè)備要在全消聲室測量師很困難的。例如:有些聲源太大,不能安裝在消聲室內(nèi),有些太重?zé)o法懸掛在消聲室的中心,另外還要考慮到有些聲源在正常工作情況下,是用或連接堅硬反射面作支撐的。由于上述種種原因,半消聲室內(nèi)反射面上方的自由場是一種實驗室環(huán)境,它對測量很多類型的設(shè)備是很有用的。2、整車半消聲室的基本要求在ISO3745、GB6882中,推薦半消聲室應(yīng)具有:足夠的體積;在測試的頻率范圍內(nèi),界面上具有很大的聲吸收;除了良好的反射地面和與被測聲源有關(guān)的以外,沒有聲學(xué)反射面和障礙物;足夠低的背景噪聲。本整車半消聲室主要用于乘用車
4、的NVHF發(fā)試驗,就應(yīng)具有試驗車運行所需的底盤測功機系統(tǒng)、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、迎面風(fēng)冷卻尾氣排放系統(tǒng)以及試驗測量分析系統(tǒng)等。另外還應(yīng)考慮控制、照明、通訊、信號傳輸、安全、環(huán)保、節(jié)能、美觀、耐用、維護方便性、成本等方面因素。3、整車半消聲室的設(shè)計指標(biāo)(1)整車半消聲室環(huán)境噪聲:075dB(A)(2)整車半消聲室室內(nèi)噪聲設(shè)計指標(biāo)(3)本底噪聲:整車半消聲室本底噪聲020dB(A)空調(diào)噪聲&30dB(A)(最大風(fēng)量時)轉(zhuǎn)轂噪聲040dB(A)(在40km/h時)轉(zhuǎn)轂噪聲050dB(A)(在100km/h時)迎面風(fēng)口聲080dB(A)(最大風(fēng)量時)整車半消聲室下限截止頻率40Hz(4)其他主要設(shè)計指
5、標(biāo)室內(nèi)溫度:25±5°C相對濕度:&80%最高車速:200km/h最大試驗質(zhì)量:3500kg最大冷卻風(fēng)量:40000m3/h4、建設(shè)半消聲室注意事項建設(shè)半消聲室,首先要根據(jù)被測聲源的特性來確定半消聲室的7個主要技術(shù)參數(shù):(1)半消聲室的背景噪聲;(2)半消聲室的截止頻率;(3)半消聲的尺寸,一般指室內(nèi)吸聲表面與吸聲表面的凈空間尺寸;(4)通風(fēng)要求;(5)照明要求;(6)需預(yù)留的各種接口要求;(7)其他要求:其中,前4個參數(shù)為重要技術(shù)指標(biāo),這對半消聲室的造價影響較大。可依據(jù)與被試聲源相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計半消聲室的參數(shù)。為實現(xiàn)反射面上方的半自由場條件,測試室應(yīng)具有:(1
6、)足夠的體積;(2)在測試頻率范圍內(nèi),吸聲界面上具有很大的聲吸收;(3)除和被測聲源有關(guān)的(如有的話,包括反射平面)以外,沒有聲學(xué)反射面和障礙物;(4)足夠低的背景噪聲級。三、方案設(shè)計1、技術(shù)指標(biāo)根據(jù)測試產(chǎn)品的技術(shù)要求,本方案所設(shè)計的半消聲室技術(shù)指標(biāo)如下:(1)按ECER51、GB1495要求,汽車加速行駛車外噪聲測量區(qū)域尺寸為20亦15m;按下限截止頻率040Hz的1/4波長為2.1m;吸聲材料厚度為35cm;按ISO3745,應(yīng)消聲室體積V>200X汽車體積V1(V1Z15m3)。結(jié)合四者并進行聲學(xué)尺寸優(yōu)化后的整車半消聲室的內(nèi)墻凈尺寸為:26.50mX22.0mX6.5m;(2) 一
7、樟單開隔聲門1mx2.1m;(3) 一樟雙開隔聲門2mx2m(4) 觀察窗2.5mx0.6m;(5) 兩套獨立的照明系統(tǒng)以及應(yīng)急照明系統(tǒng),更為節(jié)能環(huán)保;(6) 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)一套,根據(jù)本地氣候環(huán)境設(shè)計;(7)房間聲學(xué)設(shè)計截止頻率:50Hz;(7) 房間內(nèi)部聲學(xué)結(jié)構(gòu):Metadyne金屬尖劈;(9)尖劈長度:1450mm2、房間本底噪聲(1)在半消聲室中心1m高處測試(取指定8個測點的聲壓級最大值025dB(A),所有設(shè)備不工作);(2)空調(diào)系統(tǒng)的噪聲:空調(diào)低速運轉(zhuǎn)025dB(A)僅尾氣排放030dB(A)空調(diào)中速運轉(zhuǎn)035dB(A)空調(diào)高速運轉(zhuǎn)045dB(A)換氣模式055dB(A)3、吸聲結(jié)構(gòu)
8、設(shè)計半消聲室的截止頻率為50Hz,根據(jù)ISO3745g求,本半消聲室墻面及屋頂所反射的聲音能量在50Hz-16KHz頻率范圍內(nèi)均要小于總體入射能量的10%即要求吸聲體在使用駐波管測試時的吸聲系數(shù)在50Hz-16KHz內(nèi)均不低于0.99。同時,要求使用的吸聲結(jié)構(gòu)具有便于清潔、維護、環(huán)保、防火等性。Metadyne金屬尖劈是IAC公司與美國福特汽車公司合作開發(fā)并獲得專利,在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用和好評的新型吸聲尖劈,具有以下突出特點:(1)消聲室的空氣質(zhì)量達到GB503252001II類標(biāo)準(zhǔn),即辦公室的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn);(2)允許高速氣流通過消聲室;(3)可以直接擦洗尖劈表面;(4)美觀大方、尖劈顏色
9、可以任意選擇,彰顯企業(yè)個性;(5)室內(nèi)的照明可以比傳統(tǒng)消聲室耗電量更低,但達到同樣的亮度;(6)具有較高的抗沖擊能力,并允許多次重復(fù)拆卸、再安裝;(7)由于Metadyne金屬尖劈既有阻性吸聲結(jié)構(gòu),又有抗性吸聲結(jié)構(gòu),因此,Metadyne金屬尖劈在低頻和高頻都具有卓越的吸聲性能。圖1日立實驗室效果渲染圖(8)關(guān)于尖劈長度的說明:本設(shè)計采用了非均勻密度的尖劈,因此可以比常規(guī)尖劈短些,長度為1450mnfPW達到1720m映劈的吸聲效果,這種尖劈能保證對截止頻率為50Hz的要求,即其駐波管測量得到的吸聲系數(shù)在50Hz以上時均超過0.99。4、隔聲門設(shè)計為了在方便設(shè)備及工作人員進出的同時保證半消聲室
10、的聲學(xué)性能,本方案使用雙重隔聲門。內(nèi)部為吸聲門(尖劈門),是裝有尖劈的可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),關(guān)閉后可與室內(nèi)其他尖劈組成完整的吸聲墻面,而外部隔聲門則能有效的降低外部噪聲對室內(nèi)聲學(xué)特性的影響。單層門的隔聲量為STC54雙層隔聲門為雙層聯(lián)動門,開啟時兩門一起打開,關(guān)閉時一起關(guān)閉,聯(lián)動機構(gòu)采用減震機構(gòu),與門非剛性連接,隔聲量可以達到STC6以上。圖2和圖3為我公司為上海蔚來汽車有限公司設(shè)計的電池實驗室防火隔聲門。圖2實驗室隔聲門圖3實驗室內(nèi)部結(jié)構(gòu)5、彈性阻尼隔振系統(tǒng)為了隔絕外界噪聲與振動的傳遞,本設(shè)計采用房中房結(jié)構(gòu),房中房是隔聲隔振效果效果最好的一種建筑形式,即在房間中再建一個房間,內(nèi)層房間位于彈簧或其他減振
11、設(shè)備上,四周墻壁及天花與外部房間之間沒有任何連接。房間之間形成空氣層,不僅有利于空氣聲的隔聲,而且有利于隔離撞擊產(chǎn)生的聲音。上海玉音聲學(xué)工程有限公司本方案將針對半消聲室進進行減振設(shè)計,減振器選用國內(nèi)知名品牌環(huán)美減振器,隔振系統(tǒng)固有頻率:10Hz,隔振效率大于85%隔振器力學(xué)性能在建筑設(shè)計壽命內(nèi)保持穩(wěn)定,總成不需要更換。隔振總成防潮、防水、無污染、抗腐蝕,無需要更換。圖3隔振地面設(shè)計施工圖5、消聲室的空調(diào)與通風(fēng)消聲室通風(fēng)與溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計是一個非常專業(yè)和復(fù)雜的過程,不僅與設(shè)備所產(chǎn)生的熱量相關(guān),還與消聲室大小、消聲室所在地氣候(氣溫、濕度等)緊密相關(guān)。因此,消聲室的環(huán)境溫度控制系統(tǒng)不能只是一個簡
12、單的可控速度的風(fēng)扇加上裝有消聲器的通風(fēng)管道。Quiet-Flow消聲室專用環(huán)境溫度控制及迎面冷卻風(fēng)系統(tǒng)是IAC特有的智能化通風(fēng)及溫度控制系統(tǒng),擁有以下優(yōu)點:(1)低噪聲(使用IAC降噪處理,比普通的通風(fēng)系統(tǒng)噪聲低15-25dB)(2)集成化(一體化控制中心,容易安裝)(3)智能化(預(yù)設(shè)模式,適合試驗各種狀況,并有用戶設(shè)置模式)(4)控制方便(可實現(xiàn)控制室同步控制)(5)節(jié)省空間(6)節(jié)能設(shè)計(7)安全(擁有壓力保護裝置)(8)溫度控制(制冷制熱,適合各種季節(jié))四、工程效果1、自由聲場鑒定按照ISO3745-2003附錄A(1級精度)和GB6882-1986聲學(xué)噪聲源聲功率測定消聲室和半消聲室精
13、密法附錄A中所推薦的半消聲室的鑒定測量規(guī)定,檢驗由聲場中無指向性聲源輻射的聲壓級P與距離r平方成反比的計算值之差。測量體:空室沿5條測試軌道,其中四條是地面中心到房頂?shù)乃慕?,一條到房頂長邊的中點。為得到更好的自由聲場性能,要求測量值和理論值聲級之間的最大偏差比ISO3745-2003和GB6882-1986的允許值更小。測量結(jié)果如下表:表1檢測信號:1/3倍頻程粉紅噪聲1/3倍頻帶中心頻率(Hz)最大偏差(dB)自由場半徑(m)40100±2.57.512516000±2.07.5表2檢測信號:單頻正弦信號1/3倍頻帶中心頻率(Hz)最大偏差(dB)自由場半徑(m)40100±2.55125630±2.588005000±2.08630016000±3.08在測量位置上,測量聲壓級與按離聲源距離的反平方規(guī)律計算的理論值之間的差值,即最大偏差,應(yīng)達到表1的要求。鑒定結(jié)果表明:該半消聲室的自由聲場性能能達到上述要求。2、本底噪聲測試消聲室的本底噪聲測量儀器采用實時分析儀,測量得到的本底噪聲值如下表3所示。表3消聲室本底噪聲測量值中心頻率1252505001000200040008000A聲/Hz級本底噪聲/dB1
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