ASJ 2014 Spring Meeting 1-9-5 presentation final
-
Upload
masateru-kimura -
Category
Education
-
view
384 -
download
8
Transcript of ASJ 2014 Spring Meeting 1-9-5 presentation final
www.bksv.com
Brüel & Kjær Sound & Vibration Measurement A/S.
Copyright © Brüel & Kjær. All Rights Reserved.
0220_1-9-5
各種多孔質材料の音響特性
第 59報音響管計測における緩支持による曲げ振動の抑制
木村 正輝 (ブリュエル・ケアー・ジャパン )
佐藤 利和 (ブリュエル・ケアー・ジャパン )
山口 道征 (エム・ワイ・アクーステク )
www.bksv.com, 3
背景 (第 58報 [1]まとめ )– 3 種類の押切カッタ (100 , 99 , 98 ) ⌀ ⌀ ⌀ を用いてサンプル径の異
なるグラスウール (GW) のサンプルを作製,音響特性を計測» 音響管内の支持条件として「内壁拘束」 (100⌀ カッタ ),「スラ
イディング」 (99⌀ カッタ ) ,「隙間あり」 (98⌀ カッタ )を実現» GWにおけるサンプル作製条件を確認
– 課題» サンプル作製条件は材料によって異なる → 曲げ振動抑制に課題
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
20.0t Dissipation αa-τ a
Frequency (Hz)
100φ
99φ
98φ
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
20.0t Dissipation αa-τ a
Frequency (Hz)
100φ
99φ
98φ
はじめに
右図:各支持条件における
,厚さ 20 mm 相当の空気終端吸収率
GW96KGW32K
内壁拘束スライディング隙間あり
内壁拘束スライディング隙間あり
曲げ振動の影響
(内壁拘束 )
曲げ振動の影響
(内壁拘束 )
[1] 木村他 , 音講論 (秋 ), 1031-1034 (2013)
www.bksv.com, 4
はじめに
曲げ振動抑制– ハニカムによる支持 (第 57報 [2])
» ハニカムでサンプル表面を固定 → 内部振動が抑制できない [3]
– 針 (釘 )刺し法 [4] » 針により内部振動を抑制 (リジッド化 )
→ 針自体による内部構造変化の恐れ– 緩支持法 [5]
» 大きめのサンプルホルダにサンプルを緩く支持 → 内部構造変化なし,サンプル切断精度の考慮不要 (断面変化による音響特性変化あり )
報告内容– 緩支持法による曲げ振動抑制効果の確認
[2] 木村他 , 音講論 (春 ), 1217-1220 (2013) [4] 例えば 岩瀬他 , 音講論 (春 ), 805-806 (1996)[3] 山本他 , SDT技交会 , SDT13013 (2013) [5] 中川他 , 音講論 (春 ), 801-802 (2004)
Sample Holder
Adjust Ring Sample
Microphones
# of needles
porosity
TCL
Err
or
%
www.bksv.com, 6
緩支持法 概要
サンプル設置部の内径が通常の音響管より若干大きな緩支持ホル ダ を用い,サンプルを緩く支持して音響特性を計測する方法
Loosely-supported Holder
Adjust Ringsfor sample
(106 )⌀
Sample(aprx 105 )⌀
Microphones
Adjust Ringsfor air-gap(100 , 20t)⌀
Rigid plate
Type 4206Large (100 )⌀
B&K 4206型用緩支持ホルダ (背後空気層 20 mm の場合のサンプル設置例)
www.bksv.com, 7
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
20.0t Absorption α h
Frequency (Hz)
4206
LSH
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
10 100 1000 10000
Chrc. Impedance Zc/Z0
Frequency (Hz)
4206
LSH
Real
Imag
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
10 100 1000 10000
Attenuation Const. α (dB/cm)
Frequency (Hz)
4206
LSH
0
50
100
150
200
250
300
350
400
10 100 1000 10000
Phase Velocity C(m/s)
Frequency (Hz)
4206
LSH
緩支持管 音響特性 (20mm相当空気層 )
4206 型太管の セットアップと 支持ホルダでの 果と比標準 緩 計測結 較– 音 特性 響 : 背後空 気層 20 mm, 40 mm の吸音率から 2 Cavity 法 [6] で算
出
– 温 気 25 ℃, 気圧 1020 hPa ( 音速 346.3 m/s)
音 特性に断面 化の影 響 変 響 (100 ⌀ 106 )⌀ 壁 端吸音率,空 端エネルギ 剛 終 気終 評価値 ( 反射率,吸 率,透収 過
率 ) では差はなし
剛壁終端吸音率 特性インピーダンス比 位相速度減衰定数
0.90
< 0.04(音響管仕様範囲内 )
1.01
実部の比率が 断面積比 (0.89)
に一致
334
347
断面変化の影響あり(0.96倍 )
管内減衰微小
[6] H.Utsuno et. al., J. Acoust. Soc. Am. 86(2), 637-643 (1989)
www.bksv.com, 9
大 → ⌀ 小 大 → t 大
緩支持管による音響管計測 試験サンプル
– 公称厚さ 20 mm のグラスウール (GW) 3種類» 公称密度 30K, 60K, 90K» 作製方法:押切 (104.5⌀ カッタ使用 )» 各 7サンプル
Diameter ⌀ [mm] Thickness t [mm] Bulk Density ρ [kg/m3]avg SD avg SD avg SD
GW30K 105.79 0.62 19.07 0.36 31.0 3.0GW60K 105.09 0.17 19.59 0.17 58.8 3.3GW90K 104.96 0.22 19.82 0.15 90.3 5.8
Distribution avg ± 2σ
104
105
106
107
108
Diameter (mm)
GW30K GW60K GW90K
18
19
20
21
Thickness (mm)GW30K GW60K GW90K
0
20
40
60
80
100
120
Bulk Density (Kg/m̂3)
GW30K GW60K GW90K
物性値
緩支持管内径(106 ) ⌀ より大
www.bksv.com, 10
緩支持管による計測
各サンプルの剛壁終端吸音率を計測» 背後空気層 0 mm (剛壁密着 )» 背後空気層 20 mm» 背後空気層 40 mm
「吸音率」以外の表示方法にて各サンプルと比較– 音響特性 ( 背後空気層 20 mm, 40 mmの吸音率より 2 Cavity法 [6]にて算出 ) * 予稿集に掲載
» 特性インピーダンス» 減衰定数» 位相速度
– 厚さ 20mm 相当 空気終端条件 エネルギ評価値 (音響特性より算出 )
» 反射率» 吸収率» 透過率
[6] H.Utsuno et. al., J. Acoust. Soc. Am. 86(2), 637-643 (1989)
www.bksv.com, 11
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
20.0t Transmission τa
Frequency (Hz)
Average(All)Average(WellCond)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
20.0t Dissipation αa-τ a
Frequency (Hz)
Average(All)Average(WellCond)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
20.0t Reflection ra
Frequency (Hz)
Average(All)Average(WellCond)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
Meas. Absorption α(gap 40mm)
Frequency (Hz)
Average(All)
Average(WellCond)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
Meas. Absorption α(gap 20mm)
Frequency (Hz)
Average(All)Average(WellCond)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
Meas. Absorption α(gap 0mm)
Frequency (Hz)
Average(All)Average(WellCond)
GW30K 計測結果 (7 サンプル平均 値 ±2σ 範囲 ) 剛壁終端垂直入射吸音率実測値
厚さ 20 mm 相当 空気終端エネルギ評価値 空気層 20 mm 空気層 40 mm 空気層 0 mm
反射率 透過率吸収率
空気層 0mm条件での剛壁終端吸音
率 の 400 Hz付近において曲げ振動の影響を確認
• サンプル裏面が剛壁に接しているため
• 他の空気層条件では曲げ振動の影響はない (緩支持状態 )
• 音響特性,エネルギ評価値に影響しない
エネルギ評価値の150 Hz付近に曲げ振動の影響に似た挙動を確認
• 内壁拘束がないサ ンプルのみの平均
(青線 ) でも同様の結果
→ 曲げ振動の影響ではないと推測
www.bksv.com, 12
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
20.0t Transmission τa
Frequency (Hz)
Average
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
20.0t Dissipation αa-τ a
Frequency (Hz)
Average
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
20.0t Reflection ra
Frequency (Hz)
Average
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
Meas. Absorption α(gap 40mm)
Frequency (Hz)
Average
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
Meas. Absorption α(gap 20mm)
Frequency (Hz)
Average
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
Meas. Absorption α(gap 0mm)
Frequency (Hz)
Average
GW60K 計測結果 (7 サンプル平均 値 ±2σ 範囲 )
空気層 20 mm 空気層 40 mm 空気層 0 mm
反射率 透過率吸収率
剛壁終端垂直入射吸音率実測値
厚さ 20 mm 相当 空気終端エネルギ評価値
空気層 0mm条件での剛壁終端吸音
率 の 400 Hz付近において曲げ振動の影響を確認
• サンプル裏面が剛壁に接しているため
• 他の空気層条件では曲げ振動の影響はない (緩支持状態 )
• 音響特性,エネルギ評価値に影響しない
www.bksv.com, 13
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
Meas. Absorption α(gap 0mm)
Frequency (Hz)
Average
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
Meas. Absorption α(gap 20mm)
Frequency (Hz)
Average
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
Meas. Absorption α(gap 40mm)
Frequency (Hz)
Average
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
20.0t Reflection ra
Frequency (Hz)
Average
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
20.0t Dissipation αa-τ a
Frequency (Hz)
Average
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
10 100 1000 10000
20.0t Transmission τa
Frequency (Hz)
Average
GW90K 計測結果 (7 サンプル平均 値 ±2σ 範囲 )
空気層 20 mm 空気層 40 mm 空気層 0 mm
反射率 透過率吸収率
剛壁終端垂直入射吸音率実測値
厚さ 20 mm 相当 空気終端エネルギ評価値
空気層 0mm条件での剛壁終端吸音
率 の 400 Hz付近において曲げ振動の影響を確認
• サンプル裏面が剛壁に接しているため
• 他の空気層条件では曲げ振動の影響は僅か (緩支持状態 )
• 音響特性,エネルギ評価値に影響しない
800 Hz 以上の剛壁終端吸音率のばらつきが大
• 物性値のばらつきに起因した吸音ピーク値のばらつきによるもの
www.bksv.com, 15
まとめ
従来法に対する緩支持法のメリット– GWサンプル( 30, 60, 90 kg/m3)の曲げ振動を抑制できた
– 特に背後空気層適用時に効果的であった今後の展開
– 緩支持と材料物性のばらつき管理の併用
課題– 断面変化による音響特性への影響
» 補正方法の検討
– B&K 4206型緩支持による検討» 第 60 報 報告予定
www.bksv.com, 16
謝辞
当研究の実施にあたり,試験材料の手配および試験サンプルの作製をしていただきました,
林テレンプ株式会社 技術研究所 実験部 音響実 林テレンプ株式会社 技術研究所 実験部 音響実験課験課
の皆様に深謝申し上げます。