Методы испытаний на воздействие акустического шума

Испытаниям на воздействие акустического шума подвергаются изде­лия, имеющие немонолитную структуру. Испытания проводятся двумя основными методами: методом воздействия на изделие случайного аку­стического шума и методом воздействия на изделие акустического тона меняющейся частоты. Выбор метода в принципе определяется усло­виями эксплуатации изделия. Испытательное оборудование в общем случае выбирается в зависимости от метода испытаний.

При выборе камеры необходимо учитывать, что ее минимальный требуемый объем, обеспечивающий воспроизведение диффузного поля, зависит от геометрических размеров источника и длины волны самой низкой частоты, рассматриваемой при испытаниях. В случае измерений в октавных полосах можно воспользоваться формулой, устанавливающей соотношение минимального объема камеры V и длины волны Ад, соответствующей средней частоте самой низкой ок­тавной полосы: V > ЗХІ • При пРОвеДении измерений в третьоктав-

ных полосах формула имеет вид: V > 9ХІ.

Крепление изделий или приспособлений с изделиями выполняют таким образом, чтобы обеспечить передачу акустических шумов к ис­пытуемым изделиям с минимальными искажениями. Выбор способа крепления зависит от геометрических размеров изделия. Малогаба­ритные изделия, наибольший габаритный размер которых в закреп­ленном состоянии не превышает 40 мм, крепятся на приспособле­ниях в положении, соответствующем наиболее опасному способу крепления из всех предусмотренных для эксплуатации. При этом для испытаний некоторых изделий могут использоваться специальные мон­тажные платы. Резонансные частоты приспособлений или других средств крепления должны быть вне диапазона акустических шумов, т. е. не ниже 20 кГц и не выше 16 Гц. Крепление изделий, габарит­ные размеры которых не превышают 300 мм, может выполняться с помощью системы подвески на эластичных растяжках (резиновые шнуры, полосы и т. д.). Крупногабаритные изделия с наибольшими размерами (более 300 мм) могут устанавливаться на рамы и специ­альные столы с амортизаторными опорами. Изделия, имеющие соб­ственные амортизаторы, крепятся непосредственно на них. При этом резонансная частота системы изделие-амортизатор не должна превы­шать 25 Гц, что обеспечивается жесткостью монтажных плат и кре­пежных приспособлений.

Звуковое давление, создаваемое в камере, измеряется с помо­щью измерительных микрофонов, которые могут иметь два функци­ональных назначения. Для поддержания заданного уровня звукового давления при испытаниях в камере может быть установлен конт­рольный микрофон, включенный в замкнутую систему автоматичес­кого регулирования. Для определения уровня звукового давления, непосредственно воздействующего на испытуемое изделие в камере, возможно использование нескольких измерительных микрофонов. Важным является правильное размещение микрофонов в камере, ко­торое определяется выбором их оптимальной угловой ориентации от­носительно источника звука, расстоянием между микрофоном и ис­точником, а также особенностями источника. Угловая ориентация микрофона характеризуется углом, составленным его рабочей осью и направлением на источник звука. Увеличение этого угла приводит к падению чувствительности микрофона на высоких частотах. Выбор расстояния / от источника звука до микрофона в основном определя­ется свойствами камеры и может быть найдено по эмпирической фор­муле, м:

/-1ST

гзоо’

где Т — время стандартной реверберации камеры; к — коэффициент объемности звука (для симфонического оркестра 10—20); V — объем камеры, м3. Можно воспользоваться и упрощенной формулой

Н**

Испытание изделия на воздействие случайного акустического шума может проводиться с помощью любой из рассмотренных ранее уста­новок. Установка должна обеспечивать получение случайного акусти­ческого шума в диапазоне частот 125—10 000 Гц при уровне звукового давления, соответствующем требуемой степени жесткости (табл. 7.7).

При использовании реверберационной камеры изделие распола­гают в ее средней части. Число измерительных микрофонов, уста­навливаемых в камере, зависит от размеров и формы изделия. Для изделий больших габаритных размеров рекомендуется проводить из­мерения в шести точках, а для изделий, у которых наибольший габа­ритный размер не превышает 20% длины наименьшей стенки каме­ры, — в трех точках. Измерения проводят в точках, отстоящих на 0,3 м от изделия, при условии, что изделие находится на расстоянии бо­лее 0,6 м от стенок камеры или посредине между изделием и стенкой камеры. Желательно, чтобы расположение измерительных микро­фонов в пространстве было равномерным. Значение звукового дав­ления определяют как среднее арифметическое результатов измере­ний (ГОСТ 20.57.406-81). Согласно рекомендации Международной организации технических норм и стандартов, результаты измерений могут быть определены как среднее значение по пространству квадра­тов средних квадратических значений звукового давления, вычислен­ных в точках измерений. Точки измерений выбираются так, чтобы всем участкам измерений соответствовали равные площади:

А—їгІ.

п п

где рт — среднее измеренное звуковое давление; п — число точек измерения; pt — звуковые давления, измеренные в различных точках.

Возможна оценка среднего звукового давления в относительной форме:

2

где /?0 = 2 10 5 Па — опорное звуковое давление.

При испытании на воздействие акустического тона меняющейся частоты используется камера бегущей волны. Изделие располагают по геометрической оси излучателя так, чтобы сторона изделия с боль­шей площадью поверхности была бы направлена к излучателю. Из­делие закрепляется на гладкой, плохо отражающей поверхности, выше которой не имеется отражающих преград. Если излучатели в камере расположены (условно) на поверхности воображаемой полусферы, изделие располагается в ее центре. Для обеспечения условий «даль­него» поля радиус полусферы должен быть достаточно большим, т. е. таким, чтобы при удвоении расстояния от источника шума до испы­туемого изделия уровень звукового давления уменьшался на 6 дБ. Для грубой оценки можно считать, что условия «дальнего» поля су­ществуют на расстоянии от источника, превышающем самую длин­ную волну или же в 2—3 раза линейные размеры изделия.

При испытании указанным методом функции контрольного и измерительного микрофонов объединяются. Микрофон устанавли­вается на расстоянии 5 см от изделия в плоскости, перпендикуляр­ной к геометрической оси изделия, проходящей через его середину. При этом параметры испытательных режимов должны поддерживать­ся постоянными с допускаемым отклонением ±3 дБ. Испытания про­водят воздействием тона плавно изменяющейся частоты в диапазоне 125—10 000 Гц от низшей к высшей и обратно (один цикл). При этом в диапазоне частот 200—10 000 Гц уровень звукового давления должен соответствовать указанному в табл. 7.7. На частотах ниже 200 и выше 1000 Гц уровень давления должен быть снижен на 6 дБ/окг. относи­тельно уровня на частоте 1000 Гц. Продолжительность испытаний — 30 мин., если для контроля параметров изделия не требуется большего времени.

Испытания проводят под электрической нагрузкой. При этом измеряют параметры, по изменению которых можно судить об устой­чивости изделий к воздействию акустических шумов. Регистрация проверяемых параметров и их последующее сравнение с первоначаль­ными значениями позволяет оценить результат испытаний. Помимо измерений параметров проводится визуальный осмотр для выявления механических повреждений.

При разработке методики испытаний на воздействие акустичес­ких шумов необходимо учитывать: характеристику испытуемого изде­
лия (габаритные размеры, форму, материал изделия), характерис­тику средств испытаний (испытательного оборудования, средств из­мерений и других технических средств), данные о местах установки измерительных микрофонов, метеорологические условия в камере и другие специфические требования.