知识点：消声器

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引言

气动系统在排气过程中易产生噪声，如气动换向阀快速换向过程可产生125 dB(A)的间歇性排气噪声^[1]，远超GB 12348-2008《工业企业厂界噪声标准》规定的工作地点噪声85 dB(A)以下的要求。气动消声器具有体积小，价格低，降噪效果明显等优点，广泛应用于气动系统^[2]。然而当前缺乏可依据的国家标准，各检测机构和企业所采用的气动消声器噪声测试方法、评价标准差异较大，如FESTO产品说明书给出在安装消声器时测量压力为6bar，测量距离为1m的噪声水平；亚德客产品说明书给出了测量压力为0.5MPa的消声效果。这不利于产品的质量评价和等级划分，更不利于国产气动消声器产品的品质提升。本文对国内外气动消声器噪声测试方法标准进行分析比较，依据不同标准测试方法进行试验，并对实验结果进行分析，为气动消声器噪声测试方法国家标准制订提供参考。

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国内外标准对比分析

当前针对于气动消声器噪声测试方法标准主要有国际标准ISO 20145-2019《气动 测量排气消声器辐射声压级的试验方法》^[3]、日本标准JIS B8379-1995《气动消声器》^[4]、行业标准JB/T 12705-2016《气动消声器》^[5]，在测试回路、传声器数量、测量点分布、测试距离、试验压力、评价方法等几个方面对上述标准进行了全面对比，如表1所示。

表1 噪声测试方法标准对比

测试回路^[6]如图1所示，均符合ISO 6358-1标准要求，消声器前端接有测压管、转换接头，JIS B8379-1995和JB/T 12705-2016标准还接有节流孔板，其尺寸与消声器口径相对应，ISO 20145-2019标准规定的测试回路无节流孔板。该测试回路适用于“稳态模式”，即测量排气流量和压力稳定状态下的声压，而ISO 20145-2019还有符合ISO 6358-2要求的“放气模式”^[7]，可测量排气流量和压力下降过程中的声压。“稳态模式”^[8]需要有足够大的气罐和前端压力来保持排气过程中压力和流量的稳定，因此在有限条件下只适用于较小通径的消声器的测量，而“放气模式”不受上述条件限制，可适用于更大通径的消声器的测量。

注：d表示压力测量管的内径

1-气源 2-过滤器 3-减压阀 4-气罐 5-截止阀

6-压力表 7-测压管&转换接头

8-节流孔板 9-消声器

图1 测试回路

JIS B8379-1995标准和JB/T 12705-2016标准的传声器数量均为5个，ISO 20145-2019标准的传声器数量为1个或3个，设备成本更低；传声器与消声器的距离均为1m，JIS B8379-1995标准还可选择1.4m，这是考虑到气流对声压测量产生影响时需要更远的测量距离。传声器的布置完全不同，见图2，其中 ISO 20145-2019标准只展示了3点测量方式。

图2 测量点分布

在测试结果评价方面，JIS B8379-1995标准和JB/T 12705-2016标准均采用消声效果评价，消声效果计算方式如下：

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气动消声器噪声试验

依据上述3个标准的测试方法，对某国产品牌，口径分别为1/8″、1/4″、3/8″的塑料和金属材质的气动消声器进行噪声测试，样品数为各3件。为了便于与其他两个标准作对比，对于ISO 20145-2019标准，采用3个测量点和“稳态模式”。本次试验在中心半消声室进行，本底噪声低于30dB(A)，连续声压记录时间均为10s（稳定排气状态）。试验环境条件：环境温度为25℃±10℃：环境湿度不大于80%。

试验数据经计算处理后，得到表2所示实验结果。

表2 实验结果项目

分析实验结果可知，分别采用JIS B8379-1995标准和JB/T 12705-2016标准测试方法获得的消声效果LD中，1/4″金属样品、1/4″塑料样品、3/8″金属样品和3/8″塑料样品测得的消声效果较接近，而1/8″金属样品和1/8″塑料样品的消声效果差异较大。

依据JB/T 12705-2016标准对消声效果的评价指标，即金属材料消声器消声效果应不小于13dB(A)，非金属材料消声器消声效果应不小于20 dB(A)，1/8″金属三个样品均不符合，其余样品均符合，而依据JIS B8379-1995标准对消声效果的评价指标，即消声效果应不小于20dB(A)，1/4″金属02号样品、1/4″金属03号样品、3/8″金属三个样品均不符合，其余样品均符合，可见根据不同标准的评价结果差异较大。

在特定工况下，安装消声器时的排气噪声声压级也是评价消声器性能的方法，如ISO 20145-2019标准测试方法是检测在ISO 6358-1测试回路下，压力为0.63MPa下安装消声器时的排气噪声声压级，而非消声效果。对比分析依据3个标准的测试方法获得的安装消声器时的排气噪声声压级L₁可知，除3/8″金属样品的测试结果有差异外，其他样品的测试结果均比较接近。说明试验压力、有无节流孔板、传声器数量及布置方式等因素对测量结果影响并不大，因此，用安装消声器时的排气噪声声压级来评价气动消声器噪声水平更加合理。

表3给出了1/4″金属01号样品各传声器测得的声压级，依据不同的标准，在声压测量点分布不同的情况下，每次测量获得的各个位置的声压级比较接近，其他样品测得的结果也有类似情况，由此可知，测量距离为1米时，气动消声器产生的噪声可近似为点声源。

表3  1/4″金属01号样品各传声器测得的声压级

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结论

（1）分析了3个标准在测试回路、传声器数量、测量点分布、测试距离、试验压力、评价方法等方面的异同。

（2）受储气罐容量和前端压力限制，JIS B8379-1995标准和JB/T 12705-2016标准只适用于较小通径的气动消声器噪声测量，ISO 20145-2019标准通过放气模式可满足更大通径的气动消声器的噪声测量。

（3）分别依据三个标准的测试方法获得的结果有显著差异，评价结果各异，不利于气动消声器的噪声水平评价，建议采用在设定工况下安装消声器时的排气噪声声压级来评价气动消声器消声性能。

（4）测量距离为1m时，不同位置的传声器测得的声压级较接近，气动消声器产生的噪声可近似为点声源。

相关推荐：

1、GB5226.1-2008 机械电气安全

2、GB19517-2009国家电气设备安全技术规范