两载荷法实验台架的搭建

传递损失是消声器固有的声学特性，对消声器初始设计具有重要参考价值，其实验测量最常使用的方法是声波分解法，该方法是基于声波分解理论，用两个传声器将入射声波和反射声波分离出来，并假设出口处为消声末端得到透射声波，进而可得到消声器的传递损失。而在实际应用中构建完全的消声末端是非常困难的，因此，不需要构造消声末端的两声源法和两载荷法得到了广泛的应用。由于两负载法用于消声器传递损失的测量比两声源法操作方便，而且两种方法都能测量到较精确的传递损失值，所以将采用两负载法进行传递损失的测量。

如图4-2所示，实验台主要由噪声产生装置和噪声测试装置等组成。噪声产生装置的主要功能是为消声器声学特性的实验分析提供一个可控的声源，它由信号发生器（装有LMS Test·Lab电脑并利用软件自带的信号产生模块）、功率放大器和音箱等组成。噪声测试装置主要由传声器、传声放大器（LMSSCADASIII305数据采集系统）和信号分析仪（LMS Test·Lab后处理模块）等组成。下面阐述两载荷法测量实验台架的相关主要设计细节。

图4-2 声学性能测量装置示意图

参考国内外的实验台架模型，开发了专用实验装置用于测量消声器的传递损失，改进了对于不同尺寸和不同消声频率的消声器传递损失的测试并考虑到实验台架的美观性，为研究和分析消声器声学性能提供了实验基础。整套设计装置如图4-3所示。导音管、测量主管和连接管接头间用软管连接，并在周向用卡箍夹紧。

图4-3 两载荷法实验台架

相比于目前国内已有的用于测量传递损失的实验台架，该实验台架的主要创新特点包括：

传声器间的距离可灵活选择，本装置在测量主管上设置带有5个传声器的插孔，可根据不同的传递损失的测量范围恰当选取。测量主管上插孔的尺寸参数如图4-4所示。

图4-4 测量主管的尺寸参数

通过选取不同的连接管接头，可测量一定管径范围内的消声器，如图4-5（a）所示可测量外径为46～56mm范围内的消声器。而图4-5（b）所示的管接头可测量外径为42～48mm范围内的消声器。

图4-5 接头结构

为了控制实验误差以获得较为精确的传递损失结果，需要注意以下几点：

针对管内一维平面波，其对应的管内一阶径向模态，需满足［26］：

πd/λ＜1.841（4-19）

式中，λ为管内声波波长，由于λf=c0，因此，式（4-19）可改写为

根据ASTMStandard E105012［27］，一对传声器之间的距离与所能测量的最高频率fm存在如下关系：

为了尽可能控制测量误差，Bodén和Åbom建议［28］将kl控制在0.1π＜kl＜0.8π。由于相似的出口边界条件会导致最终测量结果的不稳定，因此，需设置两种不同的出口边界条件，比如出口敞开和出口堵吸音棉。在进行实验数据处理时，应选用合适的窗函数等减小频谱泄漏。