消音降噪
關注創建者：靜環環保 創建時間：2019-06-21
消音降噪的實例教程
降噪一直是直升機設計領域的熱點問題，從噪聲傳遞路徑角度分析，可以分別從噪聲源、傳遞途徑和目標位置3個方面開展降噪設計。對于源頭處降噪來說，理論上任何能夠降低噪聲源振動水平的措施都有利于降低機上噪聲水平。有研究表明，BK-117直升機槳葉采用的主動后緣襟翼控制技術可使噪聲水平下降6dB，優化減速器和發動機結構形式，也有利于降低直升機噪聲水平。Lewicki等在改進了減速器傳動齒輪形式后，聲功率和隨之降低10dB，WAH-64直升機在換裝Rolls RTM-322 發動機后，噪聲水平也得到了有效降低。傳遞途徑上的減振降噪設計則包含BELL-427上采用的主減液彈隔振技術、EC-725上采用的結構響應主動減振技術等，另外對艙內聲學環境進行吸聲、隔聲等改進設計也是有效的被動降噪手段。有源消音降噪和主動結構聲振控制則是目前比較先進的艙內主動降噪技術，有源消音降噪利用次聲場抵消源聲場，該技術可降低某型機艙內噪聲28dB，而主動結構聲振控制則是通過控制振動達到抑制噪聲的目的。目標位置處降噪手段則包括為駕乘人員配備主動降噪耳機、消音耳塞等。
聲學有限元仿真分析是進行直升機降噪設計的有效手段，可以在型號設計之初預估出機艙內外噪聲水平，給出降噪設計建議，評估降噪技術效果，大幅減少了后續優化改進和測試成本。目前，直升機噪聲的仿真分析主要集中在旋翼和尾槳噪聲等艙外噪聲上。王普緣應用有限元方法，分析得出在中速前飛狀態下，旋翼噪聲在直升機全機總噪聲中的占比超過90％。仲唯貴等則是采用FW-H方程分析了直升機尾槳與渦線干擾噪聲，表明干擾狀態下尾槳噪聲在中頻段有所增加且具有一定指向性。解福田等同樣應用FW-H方程分析了主旋翼噪聲的指向性。對于艙內噪聲的仿真分析，Perazzolo等和雷燁等應用統計能量法分別分析了AW139和某型直升機的艙內噪聲傳遞路徑，但對噪聲源判定和簡化加載介紹較少。
展開 而Acoustic輪胎靜音技術在輪胎內側采用了一種特別設計的聚氨酯海綿，能對路面引起的噪音共振進行消音處理。
2、Evenpeak靜音技術，這種輪胎使用更多大小不同胎塊，而且把胎肩花紋條的大花紋塊分割成同等大小的兩個花紋的設計，使聲音能量趨于平均地分散到較廣闊的頻率范圍內，從而避免出現能量聚集在人耳易察覺的頻率波段內的現象。較一般輪胎更加靜音。
二、馬牌
1、3D主動降噪系統2.0.它的特點就是能打破輪胎溝槽中的噪音波，從而達到靜音的效果。在前段時間發布的馬牌UC6 SUV輪胎上，就使用了這種技術，從各方對其噪音測試結果來看，已經達到了預期效果。
2、消音艙和變頻降噪器。在馬牌CC6輪胎上使用的消音艙和變頻降噪器，同樣也是馬牌靜音技術的另一項成就。
基于“赫姆霍茲共振器”的原理，在輪胎上設計了消音艙，聲波通過進出消音艙，可以消除令人生厭的噪音頻率，產生人耳聽起來更舒適的聲音。消音艙位于輪胎內側的胎肩部位，可以防止噪音傳出來，影響車內乘客。而變頻降噪器則是把大的聲波打破成多股較小的聲波，使噪音分貝值降低。
展開 往復式壓縮機通常采用簧 片式吸排氣閥組來控制制冷劑的流動，并配置有吸、排氣消音 器進行消音降噪。實驗中發現閥組以及吸排氣流路的設計對于壓縮機的冷量和COP具有顯著的影響，因此進行吸排氣閥組的研究對于提高壓縮機性能具有重要的意義?；?片閥通過閥片兩側氣體壓差形成的氣體力來控制閥片的開合，從而形成吸氣和排氣的過程。在此過程中，閥片的運動是閥片回復力和制冷劑氣體力相互作用和影響產生的結果，也即流體與結構的相互作用，是典型的流固耦合現象。
圖1 往復式冰箱壓縮機
經典的吸排氣系統分析方法通常是應用結構力學和流體動力學理論來建立出簡化的壓縮機吸排氣閥片的運動方程和流場計算模型，進而通過編程實現對吸排氣系統的簡化計算[1]。該方法實現簡單，但對吸排氣過程簡化較大，且不能獲得流場中的相關參數分布情況，對于具體的閥組參數設計指導意義較小。隨著計算機及軟件技術的快速發展，對于類似的問題已經可以通過應用專業的有限元軟件建立三維流固耦合仿真模型來進行仿真研究。Kim J[2]使用商業軟件對壓縮機的閥片動力學進行了2D流固耦合分析，得到二維的溫度和速度矢量分布及閥片的升程曲線，并與實驗值進行對比。Kim H[3]通過外部軟件導入Nastran格式的4節點和6節點網格，對壓縮機排氣過程進行了3D流固耦合仿真，并對排氣閥片進行了仿真優化。Silva J[4]利用CFX+ANSYS Mechanical模塊，實現某壓縮機的吸氣閥片流固耦合仿真，并對其在不同開度下的閥片應力情況進行了分析。武守飛、韓寶坤[5-8]等人使用STAR-CD及Fluent實現了壓縮機閥組的流固耦合仿真，并對閥片運動狀態進行了分析。
展開 用一句話來概括主動降噪的原理：通過發出與噪聲相位相反，頻率、振幅相同的聲波與噪聲干涉實現相位抵消。
想要理解這句話，首先要明白聲音是什么？相位和振幅是什么？干涉又是如何發生的。
我們平時聽到的聲音，實質上是空氣被擠壓并不斷傳遞的現象。
空氣收到擠壓，自然就會有壓縮部分和稀疏部分。這兩個部分彼此交錯出現，交替一次視作一個周期，而一秒鐘內變化多少個周期就叫做頻率。我們聽到的聲音往往由許多具有不同頻率的聲音組合而成，他們不光是頻率不同，被壓縮/拉伸的程度也不同，也就是振幅不一樣，聽起來聲音的大小也就不一樣。
相位的意思也很簡單，某一個時刻聲波處于一個周期內的位置就是相位。如果我們規定空氣被壓縮的最厲害的地方是相位的零點，那么半個周期之后，空氣變得最為稀疏的地方，相位就變成180°。等到空氣再次被壓縮得最密集時，就經過了一整個周期，相位變化了360°又重新變為0°。
如果我們有兩個頻率接近或者一樣的聲音疊加在一起合成一個聲音，他們的振幅會變大或者變小又或者不變，這個現象就叫做干涉。如果這兩個聲音相位一致：你振幅最大時我也最大，你最小時我也最小，那么合成出來的聲音振幅就變大，聽起來也就變更響了。如果兩個聲音頻率是一樣的，振幅也是一樣的，但是相位偏偏相反：兩個聲波處處相反，彼此抵消，聲音就被消除了。
現在主動降噪耳機賣得很好，具體是怎么實現這個抵消噪聲的過程的呢？
想要產生用于抵消噪聲的聲波，首先要得到噪聲的信息才可以。主動降噪耳機設有反饋麥克風用于采集環境中的噪聲信號。這里有一個先后順序的問題：先采集噪聲，但是要與噪聲同時產生抵消音才能夠降噪。所以處理器會根據噪聲進行預測，預測出下一時刻噪聲的情況，并產生相應抵消聲波。
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傳遞途徑上的減振降噪設計則包含BELL-427上采用的主減液彈隔振技術、EC-725上采用的結構響應主動減振技術等，另外對艙內聲學環境進行吸聲、隔聲等改進設計也是有效的被動降噪手段。有源消音降噪和主動結構聲振控制則是目前比較先進的艙內主動降噪技術，有源消音降噪利用次聲場抵消源聲場，該技術可降低某型機艙內噪聲28dB，而主動結構聲振控制則是通過控制振動達到抑制噪聲的目的。
往復式壓縮機通常采用簧 片式吸排氣閥組來控制制冷劑的流動，并配置有吸、排氣消音 器進行消音降噪。實驗中發現閥組以及吸排氣流路的設計對于壓縮機的冷量和COP具有顯著的影響，因此進行吸排氣閥組的研究對于提高壓縮機性能具有重要的意義。簧 片閥通過閥片兩側氣體壓差形成的氣體力來控制閥片的開合，從而形成吸氣和排氣的過程。
2、消音艙和變頻降噪器。在馬牌CC6輪胎上使用的消音艙和變頻降噪器，同樣也是馬牌靜音技術的另一項成就。
基于“赫姆霍茲共振器”的原理，在輪胎上設計了消音艙，聲波通過進出消音艙，可以消除令人生厭的噪音頻率，產生人耳聽起來更舒適的聲音。消音艙位于輪胎內側的胎肩部位，可以防止噪音傳出來，影響車內乘客。
這里有一個先后順序的問題：先采集噪聲，但是要與噪聲同時產生抵消音才能夠降噪。所以處理器會根據噪聲進行預測，預測出下一時刻噪聲的情況，并產生相應抵消聲波。
為了保證降噪質量，還需要一個反饋麥克風用來檢測所合成后的噪聲是否真的變小了。這時處理器會根據這個反饋麥克風測量到的結果，對處理過程進行調整從而進一步降低合成后的噪聲音量，這叫做自適應過程。
