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).
Уровни звукового давления Таблица 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.