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【论文】家用和类似用途新风净化机消声器测试方法

2023-02-02 16:18来源:《轻工标准与质量》浏览数:6 
摘要:主要研究家用和类似用途新风净化机管道消声器(以下简称“消声器”)的技术要求、测试条件、测试方法和结果分析。消声器安装于新风净化机进风口和出风口,用于消除测试样机噪音测试时风管噪声对测试结果的影响。本方法适用于在单侧噪声室内新风净化机的噪声测试,不仅可以提高测试效率、降低企业成本,还可以更加客观真实的评价新风净化机的噪声水平。
关键词:新风净化机;消声器;测试方法

随着科技的进步和生活水平的提高,人们对室内空气质量的要求也越来越高。新风净化机是一种节能高效的空气净化产品,它不仅可以将室内的污浊空气排放到室外,还可以将室外的新鲜空气经过高效过滤、杀菌、消毒处理后输入室内,保持室内空气的洁净度。具有热交换功能的新风净化产品在提供新鲜空气的同时,还可以确保室内空间的热舒适度,最大程度的降低通风换气造成的能源损耗。

新风净化机给我们提供新鲜空气的同时,也带来了噪声污染。GB3096-2008《声环境质量标准》明确规定:1类声环境功能区(居民住宅、医疗卫生、文化教育、科研设计、行政办公)噪声容许范围为夜间(22 时至次日 6 时)不得超过 45 dB,白天(6 时至22 时)不得超过 55 dB。新风净化机噪声的主要来源包括主机噪声和风管噪声,主机噪声与新风净化机送风量有关,送风量越大,主机噪声越大;风管噪声与送风管道有关,选择合适的管道消声器可以降低风管噪声,提高新风净化机的人体感知舒适度。


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消声器技术要求

1.1 尺寸要求

(1)消音管长度 2 m;外径 200 mm,内径 100 mm;

(2)消音管长度 2 m;外径 250 mm,内径 150 mm;
(3)消音管长度 2 m;外径 300 mm,内径 200 mm。


1.2 消声器内部结构

(1)外壁面板:镀锌铁皮材质(也可选择不锈钢);
(2)第 2 层:消音棉(10 cm 厚);
(3)第 3 层:纱网布;
(4)第 4 层:镀锌冲孔网。


1.3 消音棉厚度
单侧消音棉厚度 5 cm,消音棉总厚度 10 cm 厚。


1.4 极限插入损失
在 50 Hz ~ 10 kHz 范围内,极限插入损失一般在 5 dB~ 40 dB 之间。在 50 Hz ~ 100 Hz 范围内,极限插入损失测量不确定度小于 3 dB(k=2);在 125 Hz ~ 500 Hz 范围内,极限插入损失测量不确定度小于 2 dB(k=2);在 630 Hz~10000Hz范围内,极限插入损失测量不确定度小于3dB(k=2)。


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消声器测试条件

2.1 测试室要求

消声器的噪声测试环境应符合 GB/T 4214.1 规定的声学环境,且背景噪声与新风机噪声测定值的差值应大于 10 dB。

试验室声学环境应符合表 1 的要求(可采用 GB 6882 标准中对消声室的鉴定程序进行测试)。

表 1 测得的声压级和理论的声压级之间最大允差

图片


2.2 环境条件

测量时应在以下环境条件下进行:

a) 环境温度:(15 ~ 30)℃;

b) 相对湿度:(30 ~ 90)%RH;

c) 大气压力:(86 ~ 106)kPa;

d) 不存在影响测量的机械振动与电磁干扰。


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消声器测试方法

3.1 插入损失

(1)插入损失是根据相同测点或相同路径的空间能量平均声压级来测定,为确保测量不受空气流速的影响,在距离消声器出口中心点 1 m 处的包络面上均匀选取 4 个测点,4 个测点的中心与管道出口中心在同一轴线上,测点相邻间距为管径的 1/4。

(2)将消声器和与之相连的标准风机安装在噪声测试室内,标准风机应在额定工作条件下的最大档位稳定运行至少 30 min。预热稳定后,用传声器和声分析仪测量消声器出口端的 4 个测点声压级,按式(1)计算空间声压级平均值 :

式(1)中:
Lpi——每一个测点的声压级,dB;

N——测点的数量;
i——测量位置点第 i 点。
(3)关闭电源,将消声器取下,用替换管(与消声器等长、等接口截面的刚性、不吸声管道)与标准风机相连并安装在噪声测试室内,测量位置、测试设备和测试环境均不变。
(4)打开电源,待标准风机运行稳定后,用传声器和声分析仪测量替换管出口端的 4 个测点声压级,按式(1)计算空间声压级平均值 。
(5)插入声压极差等于前后两次测量空间声压级平均值之差,按式(2)计算插入声压极差 Dips:

式(2)中:

 ——安装消声器后,消声器出口端的平均声压级,dB;

 ——安装替换管后,替换管出口端的平均声压级,dB。

(6)插入损失 Dis 是安装消声器前后辐射的声功率极差,按式(3)计算插入损失 Dis:

式(3)中:

 ——安装消声器后,消声器出口端的平均声压级,dB;

 ——安装替换管后,替换管出口端的平均声压级,dB。

S1——消声器出口端与计算平均声压级 相对应的测量面的面积,㎡;
S
2——替换管出口端与计算平均声压级 相对应的测量面的面积,㎡;
K
1——消声器出口端声场分布的修正值,dB;
K
2——替换管出口端声场分布的修正值,dB。

除特殊情况的规定外,声场修正 K1 和 K2 只考虑安装消声器和替换管测试时的温度,温度有明显不同时,按式(4)计算:

图片

式(4)中:
t
1——安装消声器测试时的温度,℃;

t2——安装替换管测试时的温度,℃。

3.2 背景噪声的修正

插入声压级的背景噪声修正按表 2 进行。
表 2 背景噪声的修正值 dB

图片


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插入损失测量不确定度评定

4.1 测量模型


图片

式(5)中:

图片——安装消声器后,消声器出口端的平均声压级,dB;

图片——安装替换管后,替换管出口端的平均声压级,dB。

S1——消声器出口端与计算平均声压级 相对应的测量面的面积,
S
2——替换管出口端与计算平均声压级 相对应的测量面的面积,
K
1——消声器出口端声场分布的修正值,dB;
K
2——替换管出口端声场分布的修正值,dB。

为了减少测试过程中引入的误差,选择长度和内径尺寸一样的消声器和替换管进行测试,测量位置、测试设备和测试环境温度均保持不变,用来包络消声器和替换管出口端测量面的面积不变,因此测量模型可以按式(6)计算:

图片

4.2 不确定度来源分析

a) 重复性引入的测量不确定度;
b) 声压级测量装置测试安装替换管时的空间声压级测量误差引入的测量不确定度;
c) 声压级测量装置测试安装消声器时的空间声压级测量误差引入的测量不确定度。


4.3 标准不确定度的 A 类评定

在不同频率下,在相同条件下连续测量 6 次,测量重复性用实验标准偏差来表征,测量结果如表 3 所示。

表 3 重复性测量结果

图片

表 3 中的测量结果采用统计方法来评定标准不确定度,6次测量结果算术平均值的标准偏差作为 A 类标准不确定度分量 u1。

4.4 标准不确定度的 B 类评定
(1)测量装置测试安装替换管时的空间声压级平均值测量不确定度 u
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输入量 图片由传声器和声分析仪组成的声压级测量装置测量,在 50 Hz ~ 10 kHz 频率范围内,声压级测量装置测量误差优于 ±1.4 dB,按均匀分布, k=3,其引入的不确定度为:

图片

2)测量装置测试安装消声器时的空间声压级平均值测量不确定度 u3
输入量  由传声器和声分析仪组成的声压级测量装置测量,在 50 Hz ~ 10 kHz 频率范围内,声压级测量装置测量误差优于 ±1.4 dB,按均匀分布, k=3,其引入的不确定度为:

4.5 合成标准不确定度和扩展不确定度

对式(6)求偏导,计算灵敏系数:

图片


由于 u1、 u2、 u3 不相关,按式(7)计算合成标准不确定度 uc:

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取包含因子 k=2,则扩展不确定度为 U=kuc,扩展不确定度汇总表如表 4 所示。

表 4 插入损失扩展不确定度汇总表

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结束语

本文通过对消声器测试方法的研究和测试结果的分析,说明了单侧噪声室内安装管道消声器可以模拟新风净化机工作环境,降低风管噪声对测试结果的影响,帮助生产企业和检测机构降低测试成本、提高测试效率。管道消声器不仅可以用于试验室中新风净化产品的噪声测试,还可以安装于建筑楼宇新风系统中,降低风管噪声,提高新风系统的人体感知舒适度。




本文作者

中国家用电器研究院   曹瑞林 张晓 李伟 张维超



参考文献

[1] GB/T 19512-2004, 声学 消声器现场测量 [S].
[2] GB/T 25516-2010, 声学 管道消声器和风道末端单元的实验室测量方法 插入损失、气流噪声和全压损失 [S].
[3] JJF 1648-2017, 管道消声器测试系统校准规范 [S].




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