汽车玻璃声透射损失检测装置研制

【摘要】声音透射损失测试系统的研制是依据北美《声透射损失主程序》即GMN–5806、及SAE—J1400的程序测试要求进行的。本文介绍了系统的声源室混响场及接收室自由场的设计及构建。对样片玻璃测试数据的对比分析结果表明，本系统测试精度不低于通用公司设备的精度，完全符合北美工业标准的要求。

【关键词】声透射损失；混响室；消声室；实验玻璃；测试系统

引言：

研究发现，汽车内噪声主要是由透过汽车的围护结构传入车内的噪声构成。而玻璃是汽车隔绝外界噪音的一个薄弱环节。

国外通过对多种玻璃的隔声量的测试研究发现，夹层玻璃的中间胶层（PVB）具有良好的阻止和吸收声波的作用，其隔声性能比单层玻璃有2～3个分贝的提高。因此广泛用其做汽车前风挡玻璃，并为此制定了严格的声透射损失标准等准入条件。

1、系统测试原理

1.1按北美《Laboratory Measurement of Airborne Sound Barrier Performance of Automotive Materials and Assemblies》及SAE—J1400的程序测试要求，汽车玻璃声透射损失（STL）的计算公式：

TL=--6（1.1）

其中：为声透射损失，单位db；

为声源室的平均声压级，单位db；

为接收室的平均声强级，单位db；

该方法是在声源室内测得平均声压级，在接收室内测得平均声强级，再利用上述关系进行计算，得到所测汽车玻璃样片的声透射损失指标。

1.2声压级，声强级

声压级定义为（dB）：

Lp=20lgpepref（1.2.1）

式中Pref为参考声压，Pe待测声压。空气中的参考声压一般取2×10-5Pa，也就是人耳对1kHz纯音的可听阈。

声强级定义为：任一声强与其参考值的对数乘以10，即

LI=10lgII0（1.2.2）

式中I为待测声强，I0=10-12W/M2，为可听阈声强，用作参考基准值。

2、实验系统的构建

2.1 实验系统装置的组成

实验系统由计算机软件产生需要的的粉红噪声，经功率放大器和扬声器在声源室中产生稳态声场作用于声压传感器，对置式声强探头在接收室中采集到声强信号后，经双通道频谱分析仪进行数据计算分析，得到在测试频率范围内的1/3倍频程中心频率上所测试件的声透射损失数值。

2.2 实验室的设计和检测

根据《声透射损失主程序》即GMN5806规范中关于实验室的规定要求，声源室为混响室，接收室为消声室，并需满足《实验室测量建筑分区和建筑构成要素的空气声声透射损失之标准测试方法（ASTM E90）》的规定。

测试系统中的声源室用来测试模拟车外环境噪声的声压级，是一个声音充分扩散的混响场。

当一个声源在混响室内连续稳定的辐射一定频率的声波并达到动态平衡状态时，除紧靠壁面和临近声源处，室内声场需达到以下三个条件来满足扩散声场的要求。

（1）室内各点的平均声能密度相等；

（2）室内各点从各方向来的平均声能量流相等；

（3）到达室内某点的各波束间的相位是无规则的。

根据波导谐振理论，混响室的谐振频率（模）可按下式计算：

fmnp=150·（ma）2+（nb）2+（pc）2（2.1）

式中：a、b和c—混响室的三向尺寸，单位为米；

m、n和p—自然数，一次只能一个可以为0。

由上式可见，m、n和p按要求取不同的值，混响室内就有不同的谐振频率。对于一个给定尺寸的混响室，在某一频率f下的声场的均匀性就由混响室内所能激励的模数N（f）来决定，N（f）越大，声场就越均匀。

N（f）的大小取决于混响室的尺寸，见下式：

N（f）≈8π3abc（fc）3（2.2）

式中：f—频率；

c—腔体内波的传输速度（自由空间为3·108m/s）。

3、结论

对4mm钢化玻璃的测试，得到的频段400Hz～8000Hz之间的14个1/3倍频程的中心频率的测试数值与通用公司的测试结果较比与标准值有更好的拟合性，符合北美《声透射损失主程序》即GMN5806规范中关于工业应用中测试精度的要求，满足国内玻璃工业对汽车夹层玻璃声透射损失测试研究的需要。

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