GBT 43073-2023 气动测量排气消声器声压级的试验方法

气动测量排气消声器声压级的试验方法2023-09-07发布2023-09-07实施前言 Ⅲ 12规范性引用文件 13术语和定义 24符号和单位 35试验条件 36试验程序 57试验结果的表达 88标注说明 9附录A(规范性)环境修正值Kza的计算 附录B(资料性)工业设施声学修正示例 附录C(资料性)报告示例 附录D(资料性)测量不确定度 参考文献 1Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定本文件等同采用ISO20145:2019《气动测量排气消声器声压级的试验方法》。本文件做了下列最小限度的编辑性改动：——纠正了ISO20145:2019中的少量编辑性错误，将文中公式“log”改为“lg”;将5.4.2说明中量点3”;——纠正了ISO20145:2019中的单位错误，将“dB(A)”改为“dB”;——纠正了ISO20145:2019中的符号错误，将“K₂”改为“KzA”;将“时间平均发射声压级”的符号“LAm”改为“Lp,r”;——将压力单位“bar”改为“kPa”。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国液压气动标准化技术委员会(SAC/TC3)归口。本文件起草单位：嘉兴米克气动设备有限公司、国家气动产品质量检验检测中心、合肥汇凌汽车零部件有限公司、宁波英特灵气动科技有限公司、浙江厚德气动元件有限公司、宁波市奉化区气动工业协空航天大学、中国矿业大学、北京机械工业自动化GB/T43073—2023/ISO20145:2019本文件旨在为工业企业评估气动排气消声器的声压级提供一个通用框架。本文件定义了测量排气消声器声压级的两种方法。气动设备制造商可在符合ISO6358-1和ISO6358-2的试验台上应用这些方法。1气动测量排气消声器声压级的试验方法1范围本文件描述了测量排气消声器声压级的两种试验方法：的稳态试验);本文件适用于为减少压缩空气排放产生的噪声而设计的气动排气消声器和装置，符合ISO6358-1和ISO6358-2规定的应用范围。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于ISO4871:1996声学机器和设备噪声发射值的标示和验证(Acoustics—Declarationandverifi-cationofnoiseemissionvaluesofmachineryandequipment)ISO6358(所有部分)气动使用可压缩流体元件的流量特性测定(Pneumaticfluidpower—De-terminationofflow-ratecharacteristicsofcomponentsusingcompressiblefluids)ISO11202声学机器和设备发射的噪声采用近似环境修正测定工作位置和其他指定位置的发射声压级(Acoustics—Noiseemittedbymachineryandequipment—Determinationofemissionsoundpres-surelevelsataworkstationandatotherspecifiedpositionsapplyingapproximateenvironmentalcorrections)ISO11654声学建筑物中使用的吸声装置吸声评级(Acoustics—Soundabsorbersforuseinbuildings—Ratingofsoundabsorption)IEC60942电声学声校准器(Electroacoustics—Soundcalibrators)IEC61260电声学倍频程和分数倍频程滤波器(Electroacoustics—Octave-bandandfractional-octave-bandfilters)IEC61672-1电声学声级计第1部分：规范(Electroacoustics—Soundlevelmeters—Part1:Specifications)23术语和定义ISO11202和ISO6358-1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。ISO和IEC维护的用于标准化的术语库可从以下网址获得：发射声压emissionsoundpressurep除了试验允许的平面反射外，不考虑背景噪声和其他平面的反射影响，噪声源按规定的工况和安装条件在反射平面上运行时，其附近规定位置上的声压。注：发射声压用帕斯卡(Pa)表示。发射声压级emissionsoundpressurelevelL,发射声压p的平方与基准声压p₀的平方之比的常用对数的10倍。注：发射声压级用分贝(dB)表示。时间平均发射声压级measuredequivalentcontinuoussoundpressurelevelL,,r在规定的持续时间T内(t₁~t₂),发射声压p平方的时间平均和基准声压p。平方之比的常用对数的10倍。注1:测量的时间平均发射声压级用分贝(dB)表示。测试的频率范围frequencyrangeofinterest测试声压级的频率范围(100Hz～20000Hz)。背景噪声backgroundnoise来自被测噪声源以外的其他声源的所有噪声。注：背景噪声包括空气噪声、结构振动噪声和仪器中的电噪声。3背景噪声修正值backgroundnoisecorrectionK₁A排除背景噪声对被测声压级影响的修正值。环境修正值environmentalcorrectionK₂A考虑反射声对位于基准测量面的平均声压级影响的修正值。注：环境修正值用分贝(dB)表示。4符号和单位符号和单位符合ISO6358和ISO11202中的定义。5试验条件根据选择的试验方法，试验装置应符合ISO6358-1(稳态模式法)或ISO6358-2(放气模式法)。特别是压力测量管的尺寸应符合ISO6358-1的规定。发射声压与压力和流量是相关联的(流量是确保消声器应用的关键技术指标)。宜尽可能使用 ISO6358-1中的试验装置进行稳定压力下的流量测量。如选择使用ISO6358-2中的试验装置，则由于“放气模式”的固有特性，在测量过程中的压力和流量值会发生显著变化，因此会产生较大的流量测量误差。5.2气动压力测量应只测量上游压力测量管中的压力。仪器应符合ISO6358-1。5.3流量测量应记录声压测量期间的流量。试验条件应符合ISO6358-1。注：相关流量特征值也根据ISO6358-1或ISO6358-2进行记录。5.4声压测量声压的测量能在一个或三个位置进行。三个位置的测量可提高结果的准确度，降低测量的不确定度。宜避免入射气流直接吹向传声器从而产生噪声。声压测量点应设置在与压力测量管轴线成60°,距离转接头末端的中心1m且距地面高度1m4标引序号说明：1——压力测量管；2——转接头；3——消声器；4——测量点。图1声压测量点的布置(1个传声器)声压测量的三个位置应分布在距离转接头末端中心半径1m的圆弧上且距地面高度1m处。三标引序号说明：1——压力测量管；2——转接头；3——消声器；4——测量点1;5——测量点2;6——测量点3。图2声压测量点的布置(3个传声器)5.5声学仪器传声器和电缆组成的测量线路应符合IEC61672-1规定的1级仪器的相关要求，其中滤波器应符5合IEC61260规定的1级要求。传声器应配备挡风玻璃。对于“稳态模式法”下的测量，应使用1级声级计。“放气模式法”下的测量要求同时采集气压和声压，应使用至少有两个测量通道的采集系统进行在每次测量之前和之后，应使用声校准器检查整个测量系统，根据IEC60942,声校准器应在试验所需的频率范围的一个或多个频率上满足至少1级精度声校准器的要求。两次校准之间的差值不应大于0.5dB。如果差值超过0.5dB,则测量结果无效。声校准器每年应由有计量资质的检测单位进行检定。连接声级计或其他装置的测量通道应至少每两年由检测部门进行一次校准，该检测部门应具有检测单位颁发的检定证书。气动压力传感器应符合ISO6358(所有部分),并允许在放气模式法下以10Hz的最低采样频率进行数据采集。注：声级计的混响时间选项有利于设备的合格鉴定。6试验程序6.1试验设施的特性和验证试验设施的声学质量，应由其环境修正值K₂A来确定。环境修正值能通过测量混响时间或通过确定吸声表面的平均吸声系数获得。修正值KzA按照附录A确定。对A计权，试验只能在符合KzA小于4dB的环境中进行。附录B给出了改善Kz的建议。此外，试验设施应保证传声器与任何反射物体和被测元件之间的最短距离至少为1m(不包括压力测量管和储气罐)。如果墙壁或天花板距离传声器2m以内，按照ISO11654的规定，应将它们覆盖一层A类吸声材料。在空间有限的情况下，测量点应位于空间最大的一侧。地板应在测试的频率范围内具有声音反射性。6.2被测量被测基本量应是压力测量管中的上游压力和5.4中规定位置的时间平均A计权发射声压级LA。6.2.2稳态模式法下的基本量参数采集在稳定状态下，时间平均A计权发射声压级LA的测量应至少连续10s。对于可编程采集系统，测量应在100Hz～20kHz的有效频率段内进行。噪声测量期间应控制工作压力随时间的变化不超过ISO6358-1的规定(±2kPa),测量应至少持续1s。试验应在630kPa的压力下进行，宜以100kPa的压力递增从最低压力升到最高压力。如果被测消声器不能承受630kPa的压力，应在制造商规定的最高工作压力下进行试验，从最低压力以100kPa的压力递增到最高工作压力。6压力和噪声的测量应同步进行。在储气罐的整个排放过程中，应测量时间平均A计权发射声压级LA随时间的变化，积分时间设置在50ms～200ms之间。对于可编程采集系统，测量应在100Hz～20kHz的有效频率段内进行。上游压力应以在不低于10Hz的采样频率进行采集，并与声压积分时间一致。声学测量应在打开阀门至少30ms后进行，以排除排放开始时可能产生的紊流干扰。初始压力应大于700kPa,以便计算630kPa时的声压级。如果被测消声器不能承受630kPa的压力，试验应在制造商规定的最高工作压力下进行。此外，为了覆盖消声器的整个压力使用范围，宜从初始相对压力至200kPa的范围内进行采集。在试验过程中，宜确保气源、压力测量管和各连接的噪声稳定，不会对试验过程中传声器测量的噪声产生影响。宜确保上游压力测量管中的气流不受管道中易产生噪声的因素干扰(例如：管道变径或管道转接)。当储气罐和气源出现声反射问题时，宜延长压力测量管。如果数据用于发布产品的等级，则应从随机生产批次中至少抽取5只消声器组成样本进行试验。如样本之间试验结果的最大差异超过5dB,则试验不应通过，宜重新抽取新的消声器作为样本进行试验。对于非轴对称消声器，测量选择的角位置应为产生最高声压级的位置。应按5.4进行测量。对于带流量控制阀的消声器，应在最大流量(最大开口)时测量。每次试验开始时，应记录试验环境内的大气压力和温度。环境条件应符合ISO6358-1和ISO6358-2的要求。试验环境温度应保持在10℃~30℃之间。7GB/T43073—2023/ISO20145:20196.4被测消声器声压级的计算如试验采用3个位置的测量，每个样本的测量结果应为3个测量点获得的A计权声压级平均值的对数值。原始测量结果应为LAg。对于样本j,3个测量点平均值的对数见公式(1): (1)被测消声器的测量结果应为5个样本的算术平均值，见公式(2): (2)最终结果为使用背景噪声修正值修正后得到的A计权声压级LAq,见公式(3):式中：LAeA——在第i点测量的A计权发射声压；LAe,y——3个测量点上的A计权发射声压平均值的对数值；LAm5个样本的A计权发射声压的算术平均值；K₁A——背景噪声修正值。6.5背景噪声修正值K₁的计算6.5.1通则背景噪声修正值是一个关键指标。为提高试验的准确性，试验设施应良好隔离外部噪声(如连续或间歇性的生产活动带来的噪声)。此外，宜控制减少试验设施内的噪声(如其他运行的设备或生产过程带来的噪声)。必要时，宜错开时间进行试验或在试验期间停止其他设备和活动。6.5.2稳态模式法下的测量利用公式(4)计算背景噪声修正值(对A计权，单位为dB):K₁A=-101g(1—10-0.1L) (4)其中△L是在设备运行时和停止后，在规定位置测得的声压级之间的差值。测量条件：——当△L<3dB时，试验结果无效。若不能降低实验室的背景噪声，则应停止测量。该修正值仅适用于连续和稳定的背景噪声情况。如果在测量过程中出现背景噪声异常，应停止测量。应将该修正值用于修正每个试验压力的最终结果。6.5.3放气模式法下的测量在放气模式法下，测得的噪声水平随时间而变化(见图3)。因此，修正值K₁A不是恒定的。如可能，宜对每个时间步长分别进行修正，即可使用稳态模式法下定义的规则。如果难以实施这种修正，应通过将分析范围限制在△L大于6dB的测量部分来忽略K₁A因素。8ⅢⅢ标引符号说明：1——测量区域；2——背景噪声的影响区城；X——时间(s);●——非线性区域；I——背景噪声；Ⅲ——测量值。图3放气模式法下背景噪声对测量的影响6.6测量不确定度根据ISO11202:2010第12章和附录C,影响不确定度的因素有：——仪器仪表，——传声器的数量，——被测元件的产品不一致性。附录D中给出了几项不确定度方面的实用信息。7试验结果的表达7.1试验报告应包含的信息所有对试验结果产生影响的信息(试验条件、环境、仪器或设备),都应记录并保存在试验报告中。试验报告还应包含ISO11202:2010第14章中要求的信息：试验日期、试验人员姓名、修正值K₁A和Kza、精度等级(2级或3级)、测量结果的扩展不确定度，声压级LA值(修约到十分之一分贝)。7.2标示的信息根据ISO4871,测试数值应分开标示(见表1)。报告中的声发射值应修约到最接近的整数分贝值。9标示的测试数值的表述应按照ISO4871:1996中B.2给出的例子进行。试验报告的例子见附录C。表1分开标示的声发射值分开标示的声发射值标示参数运行工况1A计权声压级LA(基准声压按20μPa),单位：dB流量测量不确定度U,单位：dBY测量依据ISO11202的试验程序8标注说明当选择遵守本文件时，制造商在试验报告、产品目录和销售文件中使用以下说明：“声压级的测定符合GB/T43073《气动测量排气消声器声压级的试验方法》”。GB/T43073—2023/ISO20145:2019(规范性)环境修正值Kz的计算A.1通则本方法应仅适用于实验室的长度和宽度小于其3倍高度的情况。环境修正值KzA应使用公式(A.1)计算：……………(A.1)A——实验室的等效吸声面积，单位为平方米(m²);S测量的表面积，单位为平方米(m²)。在试验过程中，S是半径为1m的球体表面积，即S=4πm²。A.2通过整体观测确定实验室的等效吸声面积A通过整体观测确定实验室的等效吸声面积A应使用公式(A.2)计算：A=aS,…………(A.2)式中：a——计权平均吸声系数；S.实验室边界表面(墙壁、天花板和地板)的总面积，单位为平方米(m²)。平均吸声系数α的近似值见表A.1。表A.1平均吸声系数α的近似值平均吸声系数a室内空间特征0.05几乎全空置的室内空间，墙壁平滑坚硬，表面材料为混凝土、砖、水泥抹面或瓷砖贴面0.10部分空置的室内空间，墙壁平滑0.15有设备的长方体室内空间：正常机器车间或工业厂房0.20内含设备的不规则形状的室内空间：形状不规则的机器车间或工业厂房0.25内表面有软性装饰材料的室内空间，天花板或墙面内衬少量吸声材料的机器车间或工业厂房0.30天花板有吸声材料、墙壁没有吸声材料的室内空间0.35天花板和墙壁均装有吸声材料的室内空间0.50天花板和墙壁均铺满吸声材料的室内空间A.3通过观测实验室表面确定等效吸声面积A通过观测实验室表面确定等效吸声面积A应使用公式(A.3)计算：…………(A.3)GB/T43073—2023/ISO2式中：a;——实验室单个不同材料表面的吸声系数；S.-实验室单个不同材料表面的面积，单位为平方米(m²)。为了直接从A计权测量值中确定Kza,宜使用中值频率1kHz的吸声系数a,见表A.2。表A.2非声学材料的吸声系数α非声学材料吸声系数α瓷砖0.03光滑的混凝土0.02木材0.07玻璃非穿孔隔音板0.15A.4通过测量混响时间确定等效吸收面积A实验室的等效吸收面积为A(单位为m²),能使用赛宾(Sabine)混响公式来计算。在房间温度为15℃~30℃时，通过测量混响时间确定等效吸收面积A应使用公式(A.4)计算：V——实验室的体积，单位为立方米(m³);当直接由A计权测量值来确定K₂A时，宜用中值频率为1kHz的频带混响时间。本方法不适用于半消声室或室外测量。(资料性)工业设施声学修正示例B.1设施描述本例子中的设施是虚构的。选择了一个小型标准工业设施(声学处理上更复杂一些)。设施如图B.1所示。墙壁和天花板由混凝土制成，未经任何声学处理。设施内部空置。在试验台位置(圆点)测量的混响时间为T,=2.3s。根据A.3中给出的方法计算的环境修正值为Kza=6.2dB。因此，该设施不能用于测量。需要对其进行声学处理来减小试验环境对测量的影响。图B.1设施示例B.2声学处理B.2.1总则由固体材料(混凝土、钢板)制成的墙壁，通常可以反射几乎所有的入射声波。它们被多孔材料覆盖后，在声波到达墙壁之前部分声能被吸收(见图B.2)。吸收的比例由吸声系数α表示，代表吸收能量与人射声波总能量的比值。a的值介于0(反射材料)和1(完全吸声材料)之间。GB/T43073—2023/ISO20145:2019标引序号说明：1——建筑内部：吸声极限反射；2——人射波；3——反射；4——吸声材料。图B.2声能的吸收用于墙壁的声学处理材料通常为多孔矿物纤维类(玻璃纤维、岩棉)或泡沫(三聚氰胺泡沫、聚氨酯泡沫)。它们的吸声效率随厚度、孔隙率和密度而变化。它们通常被一层保护膜覆盖，主要的防护涂层有玻业解决方案提供吸声系数a接近1的材料。宜优先使用这些吸声效率高的材料。B.2.3实施在设施中实施声学处理有几种方法(见图B.3):——给天花板加衬里或安装吊顶；——给墙壁加衬里(B.2.2中提到的防护涂层会减少吸收);——使用垂直悬挂的挡板(它们更易于安装，因此可用于进行声学处理的设施。采用高密度安GB/T43073—2023/ISO20145:2019标引序号说明：1——悬吊挡板；2——悬吊天花板；3——衬里。图B.3在设施中实施声学处理的不同方法B.3设施的声学处理实例及其对系数K₂的影响在试验台上方安装一个50mm厚(a=1)的水平岩棉挡板，见图B.4。通过这种处理，混响时间减少到1.1s。环境修正值为Ka=4dB,该设施即能在本文件的框架内图B.4最低声学降噪处理(吸声材料)B.3.2附加降噪处理在试验台周围的墙壁上安装50mm厚的岩棉板(见图B.5)。通过这种附加处理，混响时间减少到0.5s,使环境修正值达到K₂A=2.3dB。图B.5附加声学降噪处理(吸声材料)(资料性)报告示例C.1稳态模式法测量参数测量结果日期：地点：测量人员：日期：地点：测量人员：环境声学条件：环境修正值Kza(计算步骤见附录A): 背景噪声(测量周期>15min): 环境温度：℃消声器编号：试验压力：结果环境温度(℃):大气压(kPa):测量结果样本编号123平均值修正值ABCDEC.2放气模式法测量参数测量结果日期：地点：测量人员：日期：地点：测量人员：环境声学条件：环境修正值Kza(计算步骤见附录A):背景噪声(测量周期>15min): 消声器编号：试验压力：结果试验条件：环境温度(℃):大气压(kPa):测量结果样本编号123平均值修正值ABCDE测量不确定度D.1概述本附录提供了关于不确定度的实用信息。与测量结果相关的不确定度取决于两类参数：——与测量方法相关的复现性标准偏差ag。重要的参数包括背景噪声修正值(如在测量中被修正总标准偏差σ按公式(D.1)计算：dot=√0io+dim…………(D.1)由总标准偏差按公式(D.2)计算扩展测量不确定度U,单位为dB。U=k·σt………………(D.2)扩展测量不确定度取决于所要求的置信度。测量值为正态分布且置信水平为95%时，真值在L,-U到L,+U的范围内，对应的包含因子k=2。重复性标准偏差σome是某一个测量人员或仪器在相同项目和相同条件下测量结果的差异。该值能由同样的测量人员通过对同一安装位置的同一声源，使用相同的测量仪器，在相同的测量位置进行重复测量来确定。如无法做到，宜使用3.1dB的标准偏差。该值是在实验室对40个不同类型和不同直径的消声器进行的重复性试验观察到的最大标准偏差。D.3.1总则D.3.2测量仪器