Акустические испытания

Испытание на воздействие акустической вибрации проводят с целью испытания воздействие акустической вибрации проводят с целью оценки устойчивости объектов и систем к воздействию звуковых волн.

Основные цели проведения акустических испытаний

Акустические испытания проводятся с целью оценки характеристик звукопроводящих сред, их границ, дефектов и других особенностей. Эти испытания позволяют выявить устойчивость к акустическому шуму, неоднородности, трещины, деформации и другие дефекты в материалах и конструкциях.

Акустические испытания могут быть использованы для различных целей, таких как:

1. Определение геометрических характеристик объекта (толщина стенки, диаметр, форма).
2. Определение механических свойств материалов (плотность, скорость звука, упругость).
3. Выявление дефектов в материалах и конструкциях (трещины, коррозия, износ).
4. Оценка состояния объекта (наличие усталости материала, остаточные напряжения, повреждения от воздействия окружающей среды).

Испытания на воздействие акустического шума могут проводиться как в лабораторных условиях, так и на месте эксплуатации объекта. Они могут использоваться в различных областях, таких как машиностроение, авиация, строительство, медицина и другие.

Как создаётся акустическая среда

Один из способов создания акустической среды — это использование специальных акустических комнат. Эти комнаты специально разработаны для того, чтобы минимизировать влияние внешней звуковой среды на измерения и испытания, проводимые внутри них. Для создания акустической среды в таких комнатах применяются материалы, обладающие высокой звукопоглощающей способностью. Также для создания акустической среды могут применяться специальные генераторы шума и вибраций.

Для создания акустической среды могут также использоваться специальные акустические системы, которые создают звуковые волны заданной частоты и амплитуды. Такие системы применяются в музыкальных студиях для записи и микширования музыки, а также в акустических испытаниях для создания заданных условий испытаний.

В некоторых случаях акустическая среда создается естественным путем, например, в открытом пространстве или в помещении без дополнительных акустических обработок. Однако в таких случаях условия акустической среды могут сильно варьироваться в зависимости от времени суток, погодных условий и других факторов.

Устранение нежелательного звукового эффекта

Устранение нежелательного звукового эффекта может быть достигнуто различными способами в зависимости от типа и характеристик этого эффекта. Один из основных способов — это использование специальных акустических материалов для поглощения или отражения звуковых волн в нужном направлении. Также может использоваться шумоподавляющая технология, которая снижает уровень шума на определенной частоте.

Оснащение для акустических испытаний

Для проведения акустических испытаний используется специальное оборудование такое как безэховые либо реверберационные камеры. Основным элементом такого оборудования являются звуковые генераторы, которые создают звуковые волны различной частоты и амплитуды. Также может использоваться специальное измерительное оборудование, такое как микрофоны, анализаторы спектра и осциллографы, для измерения параметров звуковых волн и вибраций.

Элементы оснащения

Оснащение акустической камеры, как правило, состоит из нескольких типичных элементов, таких как:

• Источник акустического воздействия (громкоговорители, рупоры);
• Блок управления;
• Блок систематизации и обработки данных;
• Датчики.

Каждый из этих элементов имеет свои функции и характеристики. Источники акустического воздействия могут быть разных типов и работать на основе различных принципов, например, трансформации энергии компрессии воздуха в акустическую, модуляции воздуха методом электропневматического возбуждения или электродинамического воздействия.

Блок управления необходим для координации работы акустических систем, синхронизации управления разными источниками звука, снятия контрольных показателей датчиков и уравновешивания работы каналов. Блок систематизации и обработки данных нужен для обработки и анализа собранных данных, таких как автоспектр мощности, октавный, третьоктавный, дробьоктавный анализ, специфика и интенсивность звукового воздействия, вектор направленности.

Датчики используются для измерения шума, фиксации звукового давления и других параметров. При большом потоке данных важно, чтобы блок систематизации и обработки данных мог сохранять синхронизацию множества каналов.

Какие параметры критичны во время проведения акустических исследований?

• Порог звукового давления до 170 дБ.
• Допустимая погрешность реализации порога звукового давления в пределах 5%.
• Проявление случайного акустического шума в диапазоне 125 - 10 000 Гц.
• Спектр акустического воздействия.
• Наличие акустического тона в диапазоне 125 - 10 000 Гц.
• Длительность звукового воздействия не менее 5 минут.
• Диаграмма направленности.

Виды акустических испытаний

Существуют различные виды методов акустических испытаний, которые могут быть использованы для изучения воздействия акустического поля на объект. Их проводят на земле, непосредственно на объекте, на специальном стенде, в закрытых боксах или в акустических камерах. Все они осуществляются путем одновременного воздействия бегущих волн и реверберационных акустических полей. Стоячие волны, которые возникают внутри исследуемых объектов и конструкций, могут оказаться в резонансе и создавать повышенный локальный порог звукового давления. Оптимальный выбор испытания для объекта может быть основан на реальных параметрах эксплуатации или на определенных общих шумовых порогах для точно определенных условий использования объекта.

Но наилучшим способом проверки объекта остаются наземные испытания: они часто становятся заключительным этапом проверок, определяя возможность допуска к эксплуатации. Важный аспект — это высокая стоимость таких мероприятий, поскольку генераторы акустического поля должны работать на максимальной мощности.

Проверки, проводимые на открытом стенде, позволяют снизить затраты на эксперимент, несмотря на объективные погрешности в сравнении с реальными условиями эксплуатации. Преимущества такого вида испытаний - возможность изучения крупных изделий и экономия времени: полная нагрузка достигается в определенном положении изделий относительно генераторов шума. Режим проверки задается исходя из естественных рабочих параметров звуковых нагрузок и изменений в контрольных точках на поверхности объекта.

Испытания в закрытых боксах дают возможность усилить это акустическое воздействие по сравнению с предыдущим видом испытаний, что позволяет ускорить процесс изучения. Однако такой подход может привести к определенным искажениям звукового поля, если сравнивать его с реальными условиями.

Специальные акустические камеры, которые могут воспроизвести нагрузку, наиболее близкую к естественным условиям, становятся все более популярными для проведения испытаний. Однако, при использовании такого подхода имеются ограничения в объеме и габаритах, что делает невозможным проведение таких испытаний для всех объектов. Режим звукового воздействия в камере определяется особенностями изделия или продукта.

Режимы активации звука:

1. Акустическое поле в реверберационной испытательной камере. В этом режиме объект подвергается воздействию акустического шума с одинаковой плотностью спектра ускорения в полном стандартном диапазоне частот. Также возможно воздействие тона, изменяющейся частоты в указанном диапазоне, что используется для нахождения пороговых рабочих частот и для детальной проверки работоспособности образца.
2. Метод бегущей волны предполагает распространение звуковых волн по длине волновода от генератора звука. При этом порог звукового давления вдоль волновода теоретически остается константным. Волновод заглушается звукопоглощающим материалом, чтобы не отражать бегущую волну обратно. Порог звукового давления в волноводе бегущей волны выше, чем в реверберационной камере.
3. Метод объемного резонанса применяется для исследования специальных фрагментов оборудования, чаще всего с помощью синусоидального или узкополосного случайного возбуждения. Испытания проводятся на существующих установках, созданных в соответствии с нормами НД.
4. Метод стоячей волны основан на образовании волн внутри резонатора, с присоединением генератора звука с одного его конца посредством акустического рупора. Образец монтируется на противоположном конце резонатора. Воздействие на объект звуком чистого тона происходит на одной из частот резонатора, частоту которой можно настроить изменением длины резонатора.

Этапы акустических испытаний изделий и объектов

Первый этап - внешнее изучение и замеры параметров объекта в соответствии с техническим регламентом. Затем производится крепление объекта с учетом допустимых положений при эксплуатации.

На следующем этапе обеспечивается реальная механическая нагрузка на объект (возможно применение электрической нагрузки). Далее осуществляется воздействие равномерного звукового давления и заданного спектра частот с учетом состава спектра мощности генератора звукового воздействия. Длительность испытаний зависит от требований программы и технических характеристик объекта. Важной задачей является выявление резонансных частот, на которых проявляется наибольшая амплитуда колебаний точек крепления.

После проведения испытаний осуществляется осмотр объекта и замеры характеристик, перечисленных в программе испытаний и техническом задании.

Следует отметить, что методика и разновидности акустических испытаний зависят от параметров, характеристик и габаритов объекта. Исследуемый объект может представлять собой отдельную единицу техники, механизм, прибор, образец материала или отдельный полномасштабный объект. Также важными факторами являются цели заказчика и технические требования, заданные регламентом.

Когда дело касается испытаний, никаких компромиссов быть не может. Именно поэтому мы рекомендуем обратить внимание на акустические камеры от компании 2test. Наши изделия сочетают в себе высочайшую точность измерений и надежность в использовании. К тому же, мы гарантируем, что наши продукты прослужат вам долгие годы, не теряя своих качественных характеристик.

Эксперты 2TEST готовы подобрать для вас оптимальное решение.