02 NVH实验室的声学设计和工程应用(客户版)

朗德声学与振动测试技术交流

汽车NVH声学测试室技术

消声室的声学设计

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Institute of Acoustics, Tongji University 同济大学声学研究所

2‐2

引言—消声室的基本概念

1. 一般定义：消声室是在其中得到自由场的房间

2. 理想条件：均匀的自由场，各向同性的介质中无边

界的(不受边界影响)声场

∎ 消声室的定义[ISO 3745]:

3. 现实条件：边界的反射声在要求的频率范围内（一般定义为截止频率）可以忽略的声学空间

∎ 消声室的关键性能参数:

1. 截止频率：100Hz (50Hz, 63Hz, 80Hz)

2. 自由场范围(自由场精度)

——两个相互关联的参数

3. 本底噪声

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Institute of Acoustics, Tongji University 同济大学声学研究所2‐3∎ 早期的消声室

消声室声学设计的发展

1. 贝尔实验室消声室[1936]

1. E.H. Bedell[1936]. Some data on a room designed for free field measurements, Journal of the Acoustical Society of America 8(1936)118–125.

2.Meyer, Buchmann & Schoch. Akustische Zeits . 5(1940):352

吸声结构：

10层平纹细布6层法兰绒9cm 空气层

2. 柏林工业大学消声室[1938]

吸声结构：

金字塔式

尾部长度的影响

1940年在Murray Hill 建成尖劈消声室，尖劈长度4.5ft(~137cm)曾进入吉尼斯最安静房间记录。

房间：16x11x9 m ，尖劈15x15x100cm

尾部曲线：1. 指数曲线

2. 直线朗德声学与振动测试技术交流

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2‐4∎ 早期的消声室

消声室声学设计的发展

3. 哈佛大学消声室[1943]

尖劈长度145cm ，玻璃棉

1.H.F.Olson. Acoustic properties of anechoic chamber, Journal of the Acoustical Society of America 15(1943)96–150.

2.L.L. Beranek, H.P.Sleeper Jr. The design and construction of anechoic sound chambers, Journal of the Acoustical

Society of America 18(1946)140–150.4. 哈佛大学新消声室[1946]

Beranek 比较了5种不同的吸声结构，认为：尖劈结构是最有效的消声室内部吸声结构。奠定了尖劈结构消声室的基础

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∎ 多样化的消声室

消声室声学设计的发展

海尔空调

G.R.A.S

日本东北大学中国国家计量院

BMW ，Dingolfing

■尖劈结构是消声室

结构型式的一种；■消声室更应关注的

是自由声场条件。

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2‐6

吸声结构：

平面型吸声构造

总厚度45cm (膜吸声器10cm)

技术参数：截止频率: 50Hz

自由声场: 7.5m

第一间无纤维材料

无纤维平板型吸声结构的产生与发展–膜吸声器组合的宽频带吸声构造——德国斯图加特大学FKFS 声学风洞驻室1993年

消声室声学设计的发展

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2‐7

空间利用率:V 0= 339 m 3V i = 276m 3V i /V 0= 81%

800Hz

50Hz

消声室声学设计的发展

无纤维平板型吸声结构的产生与发展–宽频复合吸声构造

——BMW 发动机测试全消声室1997年

自由声场: R 80= 1.06 m

R ≥125 = 1.45 m

吸声结构：

25cm 厚宽频带复合吸声构造

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2‐8

结合室内声场分布理论BCA 吸声构造布局设计获得甲方赞赏。

消声室声学设计的发展

无纤维平板型吸声结构的产生与发展–宽频复合吸声构造BCA

——奔驰-梅赛德斯测试中心6 间2000年

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2‐9

全新设计和要求的测试中心–声场高精度要求下的非对称吸声构造ASA

——大众声学测试中心2001年

3 间大的半消声室对声场的要求：≥100Hz ，精度±1.0dB 特点：

1. 声学从规划建设之初参与；

(泛亚实验室)2. 高于ISO3745的标准的精度；即：100Hz 以上，半消达到全消的精度要求；3.开发新型非对称吸声结构ASA

消声室声学设计的发展

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2‐10

全新设计和要求的测试中心

——大众声学测试中心2001年

ASA

CPA

10消声室声学设计的发展

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2‐11

全新设计和要求的测试中心

——大众声学测试中心2001

11f g ≤ 50Hz ; ≥ 100Hz ±1dB

CPA

CPA CPA

BCA

ASA

ASA

3种替代型吸声构造建设的先进消声室

消声室声学设计的发展

房间类型1/3倍频带频率/Hz

允许偏差/dB

消声室

≤630800~5000≥6300±1.5±1.0±1.5半消声室

≤630800~5000≥6300±2.5±2.0±3.0

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2‐121.Cunefare, K. A. and Badertscher, J. (2006). On the qualification of anechoic chambers; Issues related to signals and bandwidth. J Acoust. Soc. of Am .120(2):820-829

【例1】美国George Tech 消声室

房间尺寸：L ×W ×H= 5.1×5.1×3.5m 3截止频率：f 0= 80 Hz,吸声构件：1/4 尖劈

测量信号：纯音; 1/12~1/3Oct 带宽测量结果：

1.用纯音和较窄的信号带宽测试时，自由场出现较大偏差；

⇨房间尺寸优化设计问题

2. 消声室存在回声调制问题，越靠近墙壁这种影响越严重。

⇨房间模态抑制；测点位置

消声室的设计技术

∎消声室设计技术和关键

消声室设计不单纯是在一个(满足本底噪声要求的)房间

布置满足要求的吸声构造!1000 Hz

2000 Hz