有源噪声控制及隔声罩组合应用的初步实验研究.pdf

有源噪声控制与隔声罩组合应用的初步实验研究1 牛锋 李宁荣 邱小军 1 近代声学国家重点实验室，南京大学声学研究所(210093) E-mail: niufeng@ , keylab@, xjqiu@ 摘 要：本文以液压泵为例对有源噪声控制系统与隔声罩组合应用进行了初步的实验研究。 噪声的低频段由有源噪声控制技术降低，中高频段由隔声罩降低，从而发挥了有源噪声控制 和隔声罩各自的优点。附加了有源系统后的隔声罩使液压泵的噪声从 112.4dB 降到了 80.0dB，系统的降噪量达到了32dB。有源噪声控制系统采用了4 个次级控制源，在无隔声 罩的情况下，可使600Hz 左右的低频噪声降低25dB 以上；和隔声罩共同使用时，在原有基 础上可新增插入损失13dB。 关键词：隔声罩、有源噪声控制、插入损失 1．引言 隔声罩——传统降噪设备，主要利用材料的隔声、吸声、减振等手段，阻碍声波的传播， 或让声波的能量耗散掉达到降噪的目的。隔声罩对中高频噪声降低效果较佳，但由于重量和 体积的限制对于低频噪声的降噪效果有时并不理想。 有源噪声控制（Active Noise Control ，简称ANC ）是指利用附加次级声源产生和原有噪 声频率相同、振幅相近、相位相反的声波与原有噪声相互作用，达到降低空间噪声的目的。 早在20 世纪30 年代德国物理学家Pual Lueg 就在Young 式干涉原理的基础上提出了ANC 的构想。ANC 对低频段有较好的效果，这样将ANC 适当地应用在隔声罩中，就可能使隔声 [1]和汽车飞机等封 罩的性能有较大的提高。目前，ANC 已成功地应用在柴油机排气口噪声 [2,3] [4] 闭舱室内噪声 低频声的降低。目前比较成熟的是有源耳机和有源护耳器的应用 。 目前国内外并没有介绍关于ANC 与隔声罩结合起来研究的资料，与此相关的研究较多 地集中在对声传入的有源控制和声屏障的有源控制[5] 。ANC 与隔声罩结合的方法根据ANC 的位置主要可以分为内源式、外源式、罩壁式和消声器式四种。其中内源式指ANC 在隔声 罩内，先去除噪声源中的某些低频信号，而后由隔声罩降低中高频部分噪声；外源式指ANC 在隔声罩外部，先由隔声罩滤除噪声中的大部分，由于隔声罩对低频噪声的降低效果不好， 这时的辐射出来的噪声主要在低频段，再用ANC 来降低就可以达到比较好的效果；罩壁式 指ANC 的控制源放置在隔声罩的壁板上，通过对壁板振动的有源控制来降低辐射噪声；消 声器式指ANC 安装在隔声罩消声器内，以达到降噪的效果。本初步实验研究使用的是内源 式，其它各种结构的效果及其性能的比较正在研究中。 本文的目的是以液压泵为例，从实验上探讨ANC 和隔声罩结合起来的可行性及主要技 术问题。首先根据具体情况选取隔声罩的材料和尺寸，并在实验室中对设计的隔声罩进行实 验测试，并和理论计算的隔声罩的插入损失进行对比；之后测试了ANC 对低频噪声的降噪 1 基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助课题 - 1 - 效果，最后探讨了ANC 与隔声罩结合使用时需要考虑的一些问题。 2．实验设计 2.1．隔声罩设计 液压泵在运行过程中的噪声严重影响着人们的工作环境。从某液压试验站主液压系统某 个工况的噪声频谱图(见图 1)可以看到：噪声频谱以单个频率及其谐波为主，噪声的最大峰 值在600Hz 左右。因而本文采用的办法是采用ANC 和传统的无源降噪技术相结合的综合治 理措施：对 600Hz 左右的噪声分量采用有源噪声控制技术，对剩余的中高频噪声分量采用 隔声罩进行控制。 图1 某液压泵某工况实际噪声频谱 隔声