摘要:介紹了通風(fēng)消聲器的評價(jià)指標(biāo)，對檢測數(shù)據(jù)和檢測方法進(jìn)行了分析，討論了評價(jià)插入損失、阻力系數(shù)和再生噪聲過程中存在的問題，提出了改進(jìn)建議，以提高各實(shí)驗(yàn)室檢測數(shù)據(jù)的實(shí)用性和可比性。

關(guān)鍵詞:通風(fēng)消聲器,插入損失,阻力系數(shù),再生噪聲,評價(jià)

通風(fēng)消聲器（以下簡稱“消聲器”）是允許氣流通過并降低所傳輸?shù)脑肼暤脑O(shè)備，大量使用在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中。工程中評價(jià)消聲器的性能時(shí)，通常是根據(jù)具體設(shè)計(jì)參數(shù)，分析消聲量是否在各頻率范圍都能滿足設(shè)計(jì)要求，壓力損失是否在允許范圍內(nèi)，氣流再生噪聲是否足夠低等，這就要求實(shí)驗(yàn)室提供準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)。目前采用的測量方法是《聲學(xué)消聲器測量方法》（GB/T4760-1995），在環(huán)保產(chǎn)品認(rèn)證和一些工程監(jiān)理活動中還以《通風(fēng)消聲器》（HJ/T16-1996）的標(biāo)準(zhǔn)限值作為合格判定指標(biāo)。但由于檢測方法和評價(jià)指標(biāo)存在問題，在某些情況下，各實(shí)驗(yàn)室出具的檢測數(shù)據(jù)缺乏可比性。本文對插入損失、阻力系數(shù)和再生噪聲的檢測和評價(jià)過程中存在的問題進(jìn)行了討論，并提出了有關(guān)建議。

1 插入損失

插入損失反映了消聲器的消聲性能。GB/T4760-1995規(guī)定了倍頻帶和1/3倍頻帶插入損失的測量方法，HJ/T16—1996給出了A計(jì)權(quán)插入損失標(biāo)準(zhǔn)值。但A計(jì)權(quán)插入損失會隨著信號源頻譜的變化而發(fā)生顯著變化，加之各實(shí)驗(yàn)室的聲源頻譜不可能完全一樣，工程中聲源的頻譜也各不相同，因此將A計(jì)權(quán)插入損失作為消聲性能的單值評價(jià)量是不合適的。

工程中根據(jù)消聲器的倍頻帶插入損失和應(yīng)用環(huán)境的噪聲數(shù)據(jù)來判斷消聲器的聲學(xué)性能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。但環(huán)保產(chǎn)品認(rèn)證并不針對特定的工程，需要使用單值評價(jià)量來考核企業(yè)設(shè)計(jì)加工消聲器的基本能力。因?yàn)橄暺鞲黝l帶的插入損失是確定的，所以消聲器倍頻帶插入損失算術(shù)平均值也就是確定的，不會隨聲源頻譜變化而變化，推薦作為各實(shí)驗(yàn)室共同采用的單值評價(jià)量。

另外還要考慮長度帶來的影響。符合特定條件的情況下，消聲器的插入損失與有效長度成正比，插入損失可以按dB/m折算。但由于消聲器和替換管道都存在管壁透聲現(xiàn)象，以及試驗(yàn)裝置能檢測的最大插入損失的限制，將消聲器有效長度加倍時(shí)，實(shí)際測量的插入損失并不會成倍增加。因此，如果需要按dB/m判斷消聲器性能，就應(yīng)將消聲器有效長度限制在較窄的范圍內(nèi)，以減少按長度折算產(chǎn)生的影響，推薦范圍0.9～1.1m。

圖1是一組有效長度在0.9～1m之間的阻性片式消聲器的實(shí)驗(yàn)室檢測數(shù)據(jù)，信號源為白噪聲。

圖1中，消聲器倍頻帶插入損失算術(shù)平均值低于A計(jì)權(quán)插入損失，在一定程度上改善了單值評價(jià)量數(shù)值虛高的問題；而且兩種評價(jià)量對應(yīng)關(guān)系呈線性趨勢，有利于評價(jià)體系平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。

2 阻力系數(shù)

阻力系數(shù)反映的是消聲器的空氣動力性能，每臺消聲器的阻力系數(shù)理論上為常數(shù)。GB/T4760-1995中式（13）給出的阻力系數(shù)計(jì)算公式如下：

“通道”指試驗(yàn)管道。當(dāng)在不同的實(shí)驗(yàn)室檢測同一臺消聲器時(shí)，如果各實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)管道截面積不同，則相同的試驗(yàn)管道流速將對應(yīng)不同的消聲器片間流速，壓力損失就會不同，而通道內(nèi)氣流平均動壓相同，導(dǎo)致各實(shí)驗(yàn)室的阻力系數(shù)檢測數(shù)據(jù)缺少可比性。

工程設(shè)計(jì)中常需要消聲器法蘭口流速或消聲器最窄橫截面處流速（片間流速）對應(yīng)的壓力損失和阻力系數(shù)。這兩種流速不能測量，只能通過換算得到，其中片間流速在某些情況下不能得到準(zhǔn)確數(shù)值。在片間流速不超過12m/s時(shí)，絕大多數(shù)消聲器的壓力損失小于100Pa，相對于101.325kPa的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，其影響不到千分之一，因此可將試驗(yàn)中氣體的體積流量看作常數(shù)，再根據(jù)GB/T4760-1995中的式（8）進(jìn)行流速的換算。部分消聲器的三種流速阻力系數(shù)檢測數(shù)據(jù)對比見圖2，每條曲線均由54個(gè)點(diǎn)組成，每臺消聲器對應(yīng)每列的5個(gè)點(diǎn)。

圖2中，當(dāng)消聲器氣流通道截面積與上游法蘭口完全相同（上游法蘭口/片間截面積比等于1）時(shí)，按上游法蘭口流速和按片間流速測量的阻力系數(shù)相同；當(dāng)上游法蘭口截面積與試驗(yàn)管道截面積相同時(shí)，按上游法蘭口流速和按試驗(yàn)管道流速測量的阻力系數(shù)相同；若上游法蘭口截面積小于試驗(yàn)管道截面積，按試驗(yàn)管道流速測量的阻力系數(shù)最大，反之按上游法蘭口流速測量的阻力系數(shù)最大。

三種阻力系數(shù)中，按試件上游法蘭口處平均流速計(jì)算的阻力系數(shù)能夠近似反映該試件在工程中應(yīng)用的情況；而且在不同的實(shí)驗(yàn)室檢測同一臺消聲器時(shí)，如果法蘭口流速相同，消聲器片間流速就會相同，得到的阻力系數(shù)就會相同或相近，適宜作為各實(shí)驗(yàn)室共同采用的評價(jià)量。由于局部壓力損失與消聲器長度無關(guān)，阻力系數(shù)不能按有效長度折算，因此當(dāng)需要按標(biāo)準(zhǔn)值判定阻力系數(shù)時(shí)，有必要將消聲器的有效長度限制在一個(gè)比較小的范圍內(nèi)。推薦范圍：0.9～1.1m。

按GB/T4760-1995所測得的全壓損失包含了由于變徑管和試驗(yàn)管道而附加的壓力損失，消聲器本身所產(chǎn)生的壓力損失小于該測量值。ISO7235∶2003標(biāo)準(zhǔn)提出了用消聲器全壓損失系數(shù)平均值減去替換管道全壓損失系數(shù)平均值求“平均全壓損失系數(shù)”的方法，可消除變徑管和試驗(yàn)管道附加的壓力損失對計(jì)算全壓損失系數(shù)的影響，能更真實(shí)地反映試件本身的空氣動力性能。

3 再生噪聲

再生噪聲被認(rèn)為是消聲器在特殊應(yīng)用條件下的特性，以聲功率級表示，反映氣流通過消聲器時(shí)產(chǎn)生的噪聲，大小與氣流速度及消聲器結(jié)構(gòu)相關(guān)。

消聲器下游的噪聲由再生噪聲、下游環(huán)境噪聲、經(jīng)過消聲器衰減后的上游噪聲三部分組成。對于特定的噪聲源、消聲器、氣體流速條件、使用環(huán)境，如果上游噪聲經(jīng)過消聲器衰減后與下游環(huán)境噪聲能量的疊加值比再生噪聲高不到10dB，則再生噪聲將影響消聲器下游這一頻率的噪聲水平。因此即使是低流速系統(tǒng)，可能仍然有必要對再生噪聲進(jìn)行評價(jià)。《聲學(xué)消聲器噪聲控制指南》（GB/T20431-2006）中的式（13）給出了估算公式，GB/T4760-1995中第6章規(guī)定了再生噪聲的實(shí)驗(yàn)室測量方法。

按照GB/T4760-1995的規(guī)定，在關(guān)閉噪聲源、來流為低噪聲氣流的條件下，對于每種給定的氣流速度，消聲器的平均聲壓級應(yīng)比替換管道平均背景噪聲級高至少4dB，才能夠獲得背景噪聲修正值K，并計(jì)算再生噪聲聲功率級。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，由于來流中含有噪聲的成分，很多消聲器在片間流速低于12m/s時(shí)，部分頻率無法滿足這一要求，也就是測量的再生噪聲數(shù)據(jù)中包含消聲器上游來流中噪聲的影響，不能獲得氣流通過消聲器時(shí)產(chǎn)生的再生噪聲的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。ISO7235∶2003提出了“測試頻率范圍內(nèi)混響室內(nèi)試件在各個(gè)頻率氣流再生噪聲比風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的再生噪聲至少要高10dB”的嚴(yán)格要求，目前國內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室在低流速條件下可能無法滿足。因此，在片間流速低于12m/s的條件下測量再生噪聲時(shí)，得到的數(shù)據(jù)可能只有參考意義。

由于實(shí)驗(yàn)室檢測環(huán)境與消聲器實(shí)際使用環(huán)境存在差異，在實(shí)驗(yàn)室條件下檢測的再生噪聲數(shù)據(jù)不宜直接應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)中。

4 結(jié)論

（1）當(dāng)需要插入損失的單值評價(jià)量時(shí)，推薦采用倍頻帶插入損失算術(shù)平均值；

（2）如果按dB/m判斷消聲器性能，應(yīng)限制消聲器的有效長度，推薦范圍：0.9～1.1m；

（3）按試件上游法蘭口處平均流速計(jì)算阻力系數(shù)，可使實(shí)驗(yàn)室間的檢測結(jié)果具有可比性；

（4）如果按ISO7235∶2003的思路改進(jìn)阻力系數(shù)的測量方法，可以獲得更準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)；

（5）在片間流速低于12m/s的條件下測量再生噪聲時(shí)，得到的數(shù)據(jù)可能僅有參考意義，這些數(shù)據(jù)也不宜直接應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)中。

參考文獻(xiàn)：

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