基于低温试验箱装置的大型壁板部件模拟隔声量测试方法与流程

本发明属于低温状态下材料隔声性能的测试方法领域，具体涉及一种基于低温试验箱装置的大型壁板部件模拟隔声量测试方法。

背景技术：

隔声量是一种反应材料吸声隔音性能的度量指标，标准的隔声量测试方法是在包含发声室和受声室的标准隔声室中进行，用于间隔发声室和受声室的隔墙中央设有1m×1m的标准测试窗口，使用时，在25℃的室温下，用被测板材对标准测试窗口进行隔音封堵，此后从发声室中距离标准测试窗口中心1000mm远的位置由测试声音发生器发出频谱和声级均固定且已知的测试声波，并在另一侧的受声室内距标准测试窗口中心500mm的位置通过声级计对测试声波进行数据采集，从而根据隔音测试领域公知的插入损失和计权隔声量测试方法获得大型的被测板材在常温状态下的计权隔声量RW数据。

轨道列车往往包含诸多车顶、侧墙、地板等大型壁板类部件，此类大型壁板部件在常温条件下的隔声量数据一般均可通过前述公知的常规隔声量测试方法获得。然而，部分新设计的高寒地区列车车型，需要获得其车体壁板材料在-50℃极寒环境下的隔声性能参数，以便为其隔声降噪设计提供理论依据。

然而，标准隔声室的试验环境为25℃室温，其无法提供-50℃的恒温极寒环境，现有在标准隔声室内营造低温环境的方法是：在冬季开启标准隔声室的隔声门，使其与室相互连通，利用冬季室外的冷空气使其自然降温，但该低温环境的营造方法严重地受到地理位置和季节等自然气温的制约和限制，通常仅能使标准隔声室降温至约-25℃，但依然难以满足-50℃环境温度下的隔声测试需求，因此在-50℃状态下的材料隔声量测试研究尚属技术空白。此外，通过制冷设备将标准隔声室改造为可降温至-50℃的超低温实验室，需要非常高昂的建造和养护成本。而将大型壁板部件从预定制的冷库内转移至标准隔声室的方案则面临大型壁板部件与标准测试窗口之间的安装过程耗时较多，造成大型壁板部件升温较快，其温度变化难以掌控，导致该方案的试验精度和经济效益均不够理想。

技术实现要素：

为了解决现有标准隔声室无法提供-50℃温度条件下的测试环境，且其温控改造方案成本高昂，经济效益差；而将预先降温后的大型壁板部件转移的方案也因大型壁板部件与隔声室中标准测试窗口之间的安装过程耗时较多，导致大型壁板部件升温较快，试验精度均不够理想的技术问题，本发明提供一种基于低温试验箱装置的大型壁板部件模拟隔声量测试方法。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

基于低温试验箱装置的大型壁板部件模拟隔声量测试方法，其包括如下步骤：

步骤一：制作端口尺寸尚不确定的低温试验箱基础模型装置；该端口尺寸尚不确定的低温试验箱基础模型装置包括低温试验箱基础模型、测试声音发生装置和声级计，所述低温试验箱基础模型包括低温箱体、四个快速垂向压钳、保温隔音密封圈和窗口压板，低温箱体的上端面中心开设有垂向的矩形模拟测试窗口，保温隔音密封圈与矩形模拟测试窗口的开口上端匹配固连，窗口压板为回字形的矩形框架结构，其内框的形状和尺寸均与矩形模拟测试窗口完全相同，窗口压板的外框的尺寸是其内框尺寸的120％；四个快速垂向压钳两两对称地固连于窗口压板的外侧，每个快速垂向压钳的下端均与低温箱体的上端面固连，且每个快速垂向压钳的压紧端头均对应位于窗口压板的上方；所述测试声音发生装置包括声音发生器及功率放大器和喇叭，喇叭固连于低温箱体内部的底面中心，其喇叭端口方向竖直向上；声音发生器及功率放大器位于低温试验箱基础模型的外部，声音发生器及功率放大器通过信号线缆与喇叭电气连接；声级计由支架固定并悬垂于矩形模拟测试窗口轴线上方的500mm位置；

步骤二：通过对比实验法具体确定步骤一所述低温试验箱基础模型装置的端口尺寸，其具体包括如下子步骤：

步骤2.1：制作一块1000mm×1000mm×12mm的端口尺寸校准用大块石膏板；

步骤2.2：在25℃的室温下，用步骤2.1所述的端口尺寸校准用大块石膏板对标准隔声室中的标准测试窗口进行隔音封堵；

步骤2.3：在标准隔声室中，用隔音测试领域公知的插入损失和计权隔声量测试方法获得端口尺寸校准用大块石膏板在常温状态下的标准隔声室隔声量数据RW1；

步骤2.4：将步骤一所述端口尺寸尚不确定的低温试验箱基础模型装置全部放入标准消声室的内部，以隔绝环境噪声；

步骤2.5：将步骤一所述低温箱体上的四个快速垂向压钳和窗口压板临时拆下，并利用端口尺寸校准用大块石膏板的自重将当前尺寸的矩形模拟测试窗口及其当前对应尺寸下的保温隔音密封圈进行隔音密封；

步骤2.6：将低温试验箱基础模型的内部空间视作发声室，并将低温试验箱基础模型外部的消声室空间视作受声室，在25℃的室温下，用由低温试验箱基础模型内部的测试声音发生装置发出频谱和声级均固定且已知的测试声波，并在消声室内距矩形模拟测试窗口中心500mm的位置通过声级计对测试声波进行数据采集，从而根据隔音测试领域公知的插入损失和计权隔声量测试方法获得端口尺寸校准用大块石膏板在常温状态下的试验箱基础模型隔声量数据RW2；

步骤2.7：对端口尺寸校准用大块石膏板分别在步骤2.3所获得的标准隔声室隔声量数据RW1和其在步骤2.6所获得的试验箱基础模型隔声量数据RW2进行求百分占比的计算，获得其二者的比值百分数K；若K值<96％，则执行步骤2.8；若K值大于104％，则执行步骤2.9；若96％≤K≤104％，则确定当前的矩形模拟测试窗口为最终尺寸，并将该尺寸下的低温箱体设定为尺寸定型的小样件低温试验箱，此后执行步骤三；

步骤2.8：按照102％的放大比例重新制作步骤一所述的矩形模拟测试窗口及其对应的保温隔音密封圈和窗口压板，然后，重新执行步骤2.5至步骤2.7；

步骤2.9：按照98％的缩小比例重新制作步骤一所述的矩形模拟测试窗口及其对应的保温隔音密封圈和窗口压板，然后，重新执行步骤2.5至步骤2.7；

步骤三：测量步骤2.7所获得的尺寸定型的小样件低温试验箱上的矩形模拟测试窗口的尺寸参数S，并将所需测验的大型壁板部件切割成矩形的小尺寸样板件，所述小尺寸样板件的尺寸参数为S×102％；

步骤四：用步骤三所述小尺寸样板件的下端面将保温隔音密封圈完全压紧；然后，使窗口压板与小尺寸样板件匹配重叠，并使其二者的中心垂向对齐；用四个快速垂向压钳将窗口压板的上端面垂向压紧固定，从而完成用步骤三所述小尺寸样板件对步骤2.7所述的尺寸定型的小样件低温试验箱上的矩形模拟测试窗口的隔声密封作业；

步骤五：将步骤2.7所获得的尺寸定型的小样件低温试验箱逐渐降温至-50℃，并维持30min；

步骤六：根据隔音测试领域公知的隔声量测试方法测量小尺寸样板件在-50℃恒温环境下的低温隔声量数据RW3；

步骤七：从尺寸定型的小样件低温试验箱上撤去小尺寸样板件，并根据隔音测试领域公知的隔声量测试方法测量尺寸定型的小样件低温试验箱在其矩形模拟测试窗口未隔音密封状态下的插入前隔声量数据RW4；

步骤八；根据隔音测试领域公知的插入损失和计权隔声量测试方法获得小尺寸样板件在-50℃低温环境下的计权隔声量数据RW5；

步骤九：多次重复步骤四至步骤八的低温环境下的计权隔声量求取过程，计算数据的平均值，作为大型壁板部件在-50℃低温环境下模拟隔声量的最终数据。

本发明的有益效果是：本发明基于低温试验箱装置的大型壁板部件模拟隔声量测试方法首创性地提出了一种利用具有制冷功能的超低温小型试验箱与消声室联合使用，从而模拟和替代温控成本高昂的标准隔声室；同时，将所需测验的大型壁板部件切割成缩小尺寸的矩形小尺寸样板件，从而利用超低温小型试验箱上设置的矩形模拟测试窗口模拟标准隔声室中的标准测试窗口，使小型试验箱体内部模拟为标准隔声室中的发声室，并将小型试验箱体外部的消声室静音环境模拟为标准隔声室中的受声室，进而完成对小尺寸样板件模拟隔声量的声学测量。

本方法还特别地给出了如何通过数据比较的方式调整和设定超低温小型试验箱上设置的矩形模拟测试窗口尺寸的方法，以及据此确定小尺寸样板件尺寸的具体方案，从而解决了由于矩形模拟测试窗口的声泄露面积和相应的隔声量数据均与其窗口尺寸呈非线性关联，导致矩形模拟测试窗口和小尺寸样板件二者的尺寸均难以通过数学推导轻易确认的技术难题。

此外本发明还具有低温试验箱装置结构简单实用，操作方便，基于其进行的模拟隔声量测试方法成本低廉，便于推广普及等优点。

附图说明

图1是本发明基于低温试验箱装置的大型壁板部件模拟隔声量测试方法的应用示意图；

图2是本发明低温试验箱基础模型的爆炸装配示意图；

图3是本发明窗口压板的结构示意图；

图4是本发明用小尺寸样板件对尺寸定型的小样件低温试验箱及其矩形模拟测试窗口进行隔音密封时的应用示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1至图4所示，本发明的基于低温试验箱装置的大型壁板部件模拟隔声量测试方法包括如下步骤：

步骤一：制作端口尺寸尚不确定的低温试验箱基础模型装置；该端口尺寸尚不确定的低温试验箱基础模型装置包括低温试验箱基础模型1、测试声音发生装置2和声级计3，所述低温试验箱基础模型1包括低温箱体1-1、四个快速垂向压钳1-2、保温隔音密封圈1-3和窗口压板1-4，低温箱体1-1的上端面中心开设有垂向的矩形模拟测试窗口1-1-1，保温隔音密封圈1-3与矩形模拟测试窗口1-1-1的开口上端匹配固连，窗口压板1-4为回字形的矩形框架结构，其内框的形状和尺寸均与矩形模拟测试窗口1-1-1完全相同，窗口压板1-4的外框的尺寸是其内框尺寸的120％；四个快速垂向压钳1-2两两对称地固连于窗口压板1-4的外侧，每个快速垂向压钳1-2的下端均与低温箱体1-1的上端面固连，且每个快速垂向压钳1-2的压紧端头均对应位于窗口压板1-4的上方；所述测试声音发生装置2包括声音发生器及功率放大器2-1和喇叭2-2，喇叭2-2固连于低温箱体1-1内部的底面中心，其喇叭端口方向竖直向上；声音发生器及功率放大器2-1低温试验箱基础模型1的外部，声音发生器及功率放大器2-1通过信号线缆与喇叭2-2电气连接；声级计3由支架固定并悬垂于矩形模拟测试窗口1-1-1轴线上方的500mm位置；

步骤二：通过对比实验法具体确定步骤一所述低温试验箱基础模型装置的端口尺寸，其具体包括如下子步骤：

步骤2.1：制作一块1000mm×1000mm×12mm的端口尺寸校准用大块石膏板；

步骤2.2：在25℃的室温下，用步骤2.1所述的端口尺寸校准用大块石膏板对标准隔声室中的标准测试窗口进行隔音封堵；

步骤2.3：在标准隔声室中，用隔音测试领域公知的插入损失和计权隔声量测试方法获得端口尺寸校准用大块石膏板在常温状态下的标准隔声室隔声量数据RW1；

步骤2.4：将步骤一所述端口尺寸尚不确定的低温试验箱基础模型装置全部放入标准消声室的内部，以隔绝环境噪声；

步骤2.5：将步骤一所述低温箱体1-1上的四个快速垂向压钳1-2和窗口压板1-4临时拆下，并利用端口尺寸校准用大块石膏板的自重将当前尺寸的矩形模拟测试窗口1-1-1及其当前对应尺寸下的保温隔音密封圈1-3进行隔音密封；

步骤2.6：将低温试验箱基础模型1的内部空间视作发声室，并将低温试验箱基础模型1外部的消声室空间视作受声室，在25℃的室温下，用低温试验箱基础模型1内部的测试声音发生装置2发出频谱和声级均固定且已知的测试声波，并在消声室内距矩形模拟测试窗口1-1-1中心500mm的位置通过声级计3对测试声波进行数据采集，从而根据隔音测试领域公知的插入损失和计权隔声量测试方法获得端口尺寸校准用大块石膏板在常温状态下的试验箱基础模型隔声量数据RW2；

步骤2.7：对端口尺寸校准用大块石膏板分别在步骤2.3所获得的标准隔声室隔声量数据RW1和其在步骤2.6所获得的试验箱基础模型隔声量数据RW2进行求百分占比的计算，获得其二者的比值百分数K；若K值<96％，则执行步骤2.8；若K值大于104％，则执行步骤2.9；若96％≤K≤104％，则确定当前的矩形模拟测试窗口1-1-1为最终尺寸，并将该尺寸下的低温箱体1-1设定为尺寸定型的小样件低温试验箱，此后执行步骤三；

步骤2.8：按照102％的放大比例重新制作步骤一所述的矩形模拟测试窗口1-1-1及其对应的保温隔音密封圈1-3和窗口压板1-4，然后，重新执行步骤2.5至步骤2.7；

步骤2.9：按照98％的缩小比例重新制作步骤一所述的矩形模拟测试窗口1-1-1及其对应的保温隔音密封圈1-3和窗口压板1-4，然后，重新执行步骤2.5至步骤2.7；

步骤三：测量步骤2.7所获得的尺寸定型的小样件低温试验箱上的矩形模拟测试窗口1-1-1的尺寸参数S，并将所需测验的大型壁板部件切割成矩形的小尺寸样板件4，所述小尺寸样板件4的尺寸参数为S×102％，从而使其二者的接触面留有2％的边料余量，以确保隔音密封获得理想效果；

步骤四：用步骤三所述小尺寸样板件4的下端面将保温隔音密封圈1-3完全压紧；然后，使窗口压板1-4与小尺寸样板件4匹配重叠，并使其二者的中心垂向对齐；用四个快速垂向压钳1-2将窗口压板1-4的上端面垂向压紧固定，从而完成用步骤三所述小尺寸样板件4对步骤2.7所述的尺寸定型的小样件低温试验箱上的矩形模拟测试窗口1-1-1的隔声密封作业；

步骤五：将步骤2.7所获得的尺寸定型的小样件低温试验箱逐渐降温至-50℃，并维持30min；

步骤六：根据隔音测试领域公知的隔声量测试方法测量小尺寸样板件4在-50℃恒温环境下的低温隔声量数据RW3；

步骤七：从尺寸定型的小样件低温试验箱上撤去小尺寸样板件4，并根据隔音测试领域公知的隔声量测试方法测量尺寸定型的小样件低温试验箱在其矩形模拟测试窗口1-1-1未隔音密封状态下的插入前隔声量数据RW4；

步骤八；根据隔音测试领域公知的插入损失和计权隔声量测试方法获得小尺寸样板件4在-50℃低温环境下的计权隔声量数据RW5；

步骤九：多次重复步骤四至步骤八的低温环境下的计权隔声量求取过程，计算数据的平均值，作为大型壁板部件在-50℃低温环境下模拟隔声量的最终数据。

具体应用本发明基于低温试验箱装置的大型壁板部件模拟隔声量测试方法时，端口尺寸尚不确定的低温试验箱基础模型装置以及尺寸定型的小样件低温试验箱，其二者所使用的具有-50℃恒温功能的低温试验箱均由冰柜制冷设备厂家定制提供，所采用的制冷和恒温技术均为成熟公开的现有方法。