隔声罩效果理论计算

隔声罩声学效果理论计算

播雨

1 前言

隔声罩是噪声控制设计中常被采用的设备，隔声罩将声源封闭在罩内，以减少向周围的声辐射，因此隔声罩广泛应用于各类设备的噪声控制。

隔声罩是一个复杂的隔声结构，它的隔声能力取决于多种因素——形状和尺寸；结构刚性；开口及缝隙面积；平均吸声系数；隔声材料的隔声量和耗损系数等。

2 隔声罩插入损失计算公式

IL=10logW源/W透（1）

式中，W

源-声源声功率，W

透

-向外透射的声功率，通过罩向外透射的声功率与罩

的结构有关。

1）带消声器的隔声罩：

W透1= W b透+W孔+W振+W消

式中，W b

透-通过罩壁板透射的声能，W孔-通过罩壁上开孔透射的声能；W振-通过罩壁振动透射的声能；W

消

-通过消声器透射的声能。

2）有敞开口的隔声罩：

W透2= W b透+W孔+W振+W开口

式中，W

开口

-敞开口透射的声能。

3）完全封闭的隔声罩：

W透3= W b透+W孔+W振

4）半封闭的隔声罩：

W透4= W b透+W孔+W振+W缝

式中，W

缝

-缝隙透射的声能。

5）封闭的有隔振隔声罩：

W透5= W b透+W孔

6）带声屏（迷宫式）的隔声罩：

W透6= W b透+W孔+W振+W屏

式中，W

屏

-声屏绕射的声能。

3 不同条件下的W值

罩内某一点的声强I由直达声和反射声组成，

I=I直+I反（2）

I直=W源/Ωr2=QW源/4πr2

式中，r-声源到计算点的距离，

I反=4W源（1-α平）/A=4W源/R （3）

式中，A-罩壁等效吸声量，A=Σα

I S I

α

平=Σα

I

S

I

/ΣS,

计算时，对于α孔=1，S源=0，S消-消声器总吸声面积这样得到(4)式，

I= W源[1/Ωr2+4（1-α平）/A] (4)

4 罩内声场选择

f

扩

=125（180/V)1/3 (5)

当f≧f

扩

时，为扩散声场，既混响声场。

式中，V为罩容积，等于罩体积减去声源体积。

当f≧f

扩

时，扩散声场的声能量，

I

扩=4W

源

/A (6)

5 罩壁透射的声能

W透=Iα平ΣτI S I （7）

式中，S I-透声面积。对于均质隔声罩，既材料，厚度一样的罩，W透=Iα平τΣS I

当f

W透= W源[1/Ωr2+4（1-α平）/A]α平ΣτI S I

当f≧f扩时，把（6）式代人（7）式，得

W透= W源（1/Ωr2+4/A）α平ΣτI S I

6 从圆孔辐射的声能量

W孔= U孔U孔R孔

式中，U

孔-孔处的体积速度，R

孔

-孔处声阻

U=P/lZ孔l

式中，P-孔处声压；Z

孔-孔的声抗，Z

孔

=（R

孔

R

孔

+X

孔

X

孔

）0.5，X

孔

-孔的声抗分

量。当K a孔<0.6时，R孔=ω2ρ/2πC

当K a孔≧1时，R孔=ρc/S孔

K=2πf/C ，波数；ω=2πf；ρc-空气声阻抗率

X孔=0.85ωa孔ρ/S孔

从有效声压计算公式，得

P=（2Iρc)0.5 (8)

把（4）式（6）式代人(8)式，得

当f

当f≧f扩时，P2= W源（1/Ωr2+4/A）ρc （10）

整理后，

当K a孔<0.6时，Z孔= ωρ（ω2/2π2C2+0.7a2孔/S2孔)0.5

当K a孔≧1时，Z孔=ρ/S孔(C2+0.7ω2a2孔)0.5

于是，从圆孔辐射的声能量，

当f

W孔=0.32W源[1/Ωr2+4（1-α平）/A]/（ω2/2π2C2+0.7a2孔/S2孔)

当f

扩

，K a孔≧1时，

W孔=2W源C2[1/Ωr2+4（1-α平）/A]S孔/(C2+0.7ω2a2孔)

当f≧f

扩,

K a孔<0.6时，

W孔=0.32W源（1/Ωr2+4/A）/（ω2/2π2C2+0.7a2孔/S2孔)

由方形孔辐射出的声能量，用等效孔计算，a eq=（a+b)/2

7 从开口辐射出的声能量

W开口=I S口（11）

I由（4）式（6）式计算。计算时，假定开口的波阵面是平面波，开口尺寸>声波长。当开口尺寸<声波长时，同孔一样计算。