噪声与振动控制技术开发应用有新的进展
2019-12-13

从噪声源和振动源上控制噪声和振动是最积极、最有效、最合理的措施之一,提低噪声产品是噪声控制工业的努力方向。今年来,国内不少大专院校、科研设计单位及工厂企业开展了产品低噪声化研究与实践,深入分析研究各种噪声源的发生机理及传播途径,研制成功并批量生产了20余种低噪声产品。例如,低噪声轴流风机、低噪声离心风机、低噪声罗茨风机等。风机是以流体动力性噪声为主的典型设备,研究者从气动力学(流场)与声学特性(声场)两个地方着手进行探索,发现在不改变气动功率的情况下,减少流动气体与风机叶片之间的速度比,可以降低噪声。由此对离心风机采取了增加叶片数目、加大转子尺寸,采用前弯叶,减少吸气边的压力等措施,从而使离心风机噪声降低了10-15dB(A)左右。对于轴流风机采取增加叶片数、加大叶片直径、宽度和叶片角,改变叶片形状,吸气边加装导向叶片等措施,从而使轴流风机噪声也降低了10dB(A)左右。以往需要在这些风机的进出口加装消声器降低其气流噪声,现在可以不装消声器了。低噪声冷却塔也是从其主要噪声源-风机及淋水声着手,有的采用双速低噪声冷却塔专用风机,集水盘上安装降噪材料;有的在冷却塔上部加装消声帽,下部加装进风消声窗等,使冷却塔噪声降低了15-20dB(A)。鉴于噪声的高低已成为评价机电产品和家用电器产品质量好坏的标准之一,产品的低噪声化是人们追求的目标之一,也是噪声控制技术发展的方向之一,因此可以相信,国内外将会有更多的低噪声产品问世。

有源噪声控制技术的研究有新的发展。有源噪声控制技术有的叫反声技术,有的叫声抵消技术,有的叫电子消声技术。它是用一个新声源产生一个与原声源相位相反、幅值相等的声音,以抵消原声源。从原理上来说,声抵消技术是可行的,但因声场环境复杂,噪声源频谱多变,随时间起伏较大,加上控制技术的约束,多年来这个领域的研究工作进展不大。但进入21世纪以来,随着电子计算机技术和信号处理技术的发展,有源噪声控制技术又被提了出来,做了不少研究工作,取得了很大进展。声抵消技术已应用于管道消声和局部空间消声。同时对有源噪声控制技术提出了新概念,其核心内容不是简单的声场抵消,而是加入一个与原声源极性相反、强度相等的新声源,使新声源与原声源组成一个复合声源,这个复合声源将辐射小得多的声功率。有人形象地比喻说,这种控制技术就是在声源附近引进一个“陷阱”,将原来要辐射出去的声功率大部分引导到“陷阱”中去,使噪声辐射降低。这是有源噪声控制技术的新进展,将声场抵消技术变成了改变声源特性技术,从而使在大空间内降低噪声成为可能。其优点是针对性强,低频效果好,在降噪的同时可以保证语言信号的传输,所需设备体积小,重量轻。这一技术在发达国家发展很快,我国也已着手研究,但进展较慢。有源噪声控制技术正向两个方面发展,一是理论演研究,例如,有限空间声场的有源控制、薄板弯曲振动有源控制、流体力学过程中的非稳定性有源控制和分布声场的有源控制等;二是实际应用,例如,将比较成熟的管道有源消声器应用于空调系统送排风管道和发动机的进出气口消声。提供有源护耳器产品,它能消除噪声,但同时可以传输语言信号。另外,对于简单的分离谱噪声源(如变压器噪声等)和一些重复性噪声实现有源控制。

如前所述,有源噪声控制技术和声源识别技术的发展,关键是借助了计算机技术。声强测试技术和信号分析技术发展很快,它使得声源识别能够迅速有效地实施,对于一个复杂地设备来说,要从众多的发生部位中找出主要发声部位,搞清楚其发声机理和声源特性,确定治理方案,这些都是靠计算机来实现的。计算机技术在声学测量、数据分析、实时数据处理以及有源噪声控制的应用上,前景开阔。另外,利用计算机技术建立噪声源数据库和环境噪声数据库,进行噪声预测和评价;在噪声控制工程设计和新产品设计中,应用计算机进行优化设计,这些领域应用已较普遍。可以预计,随着整个国民经济的发展和技术水平的提高,计算机在噪声控制技术领域的应用,将会有一个很大的发展。


相关推荐