一种阻性消声器的试验

　　　
1 前言
　直管式消声器是噪声控制工程中常用的一种消声器。当直管式（阻性）消声器截面大于ф400时，为了增加消声量和防止高频失效，应采用片式结构的消声器。
片式消声器具有结构简单、阻力损失小、消声量大、消声频段宽等优点。有时阻性消声器与抗性或共振消声结构复合，能提高低频消声特性。
2 材料密度对消声性能的影响
通过试验得到吸声材料密度对消声效果的影响。试验方法：吸声材料采用超细玻璃丝棉，密度分别为15，20，25kg/m3，片间距＝片厚＝５０ｍｍ，通过测试可知，密度为15 kg/m3、无粘合剂的超细玻璃丝棉消声器消声效果比较好。对于有粘合剂的超细玻璃丝棉，密度为25kg/m3时比较好。如图1所示。
3消声片厚度对消声性能的影响
片式消声器的消声量取决于片间距离及消声片厚度，当片间距不变时，大消声量随片厚增加而向低频方向移动。为了增加高频的大消声量，在保持通道面积不变的前提下，采用小的片厚。
当采用超细玻璃丝棉时，取片间距＝片厚＝100ｍｍ，试验表明，频率在200-1600Ｈｚ范围时，消声量15 dB。取片间距＝片厚＝50ｍｍ，频率在500-5000Ｈｚ范围时，消声量为20 dB。取片间距＝片厚＝12.5ｍｍ，频率在2000Ｈｚ以上时，消声量为60 dB。
消声器应采用多单元结构，好由２－３个单元组成。每个单元在低、中、高频有合理的消声量。这样的组合可减少消声器长度及降低吸声材料的消耗。
4护面层对消声性能的影响
　　为了保护吸声材料，外面采用一层护面材料，如薄布、金属网、穿孔板等。由于穿孔板强度比较好，因此在工程上被广泛使用。
研究表明，护面层主要影响1000Ｈｚ以上高频段消声。而金属网（直径ф０.4ｍｍ，２×２ｍｍ目）对消声量无影响，因为这样的网对声音是“透明的”。
研究表明，对消声量有影响的因素，还包括护面层材料厚度及透气率。
试验条件是采用厚度为0.06ｍｍ的玻璃丝布和厚度为0.17ｍｍ玻璃丝布（透气阻力约为前者3倍），两者消声值相差不大于±2dB。
而当布的厚度增加时，如采用０.２７ｍｍ厚的玻璃丝布（透气阻力约为0.06ｍｍ的玻璃丝布30倍），片间距＝片厚＝25ｍｍ，在2000－8000Ｈｚ范围，消声量比采用透明的网时降低２－９dB。如图2所示。
因此建议，当需要消除高频噪声时，采用透气阻力相对较低的玻璃丝布或薄膜。
试验表明，在频率大于1600Ｈｚ以上时，采用30%穿孔率的薄板比声学透明的网，消声量降低4-10 dB。
当穿孔率降低到12.6%时，频率从1250Ｈｚ开始消声量变低。因此不仅玻璃丝布厚度（透气率）有影响，在高频段，穿孔板的穿孔率也影响消声量，因此建议穿孔率要大于30%。
当穿孔板的穿孔率相同时，随着穿孔孔径减小，呈现更加声学透明的效果，既对消声量的影响越来越小。
6 消声器的高频失效
管式消声器有高频失效效应，既当声波频率失效频率时，消声器的吸声材料将失去消声作用，产生所谓“光线效应”—产生声能束，使噪声衰减降低。研究表明，管式消声器的径向尺寸一般在100-1000mm。
特性频率fM与无因次频率比f/fM有关，如图３所示。特性频率由经验公式计算：
fM=112/（DTd）0.5
式中：d-吸声材料厚度 M；DT-通道等效直径M， DT=4S/π。
试验用管式消声器采用超细玻璃丝棉，厚度为５０ｍｍ，消声器长度为３倍口径。当在特性频率时，消声值高为２５dB，以后消声量下降，出现“光线效应”。
另外，研究还表明，管式消声器的大消声量出现在个三倍口径上，以后逐步下降。因此，经济的消声器长度应不超过3倍口径。
7 结束语
直管式消声器具有结构简单、阻力损失小、消声量大、消声频段宽等优点。消声量与吸声材料密度、厚度、通道几何尺寸及护面材料等多因素有关。阻性消声器若与其它抗性或共振结构复合，可获得宽频带消声效果。本文为消声器的设计与制造提供参考。