7. Методы и средства акустических испытаний.

7.1. Действие акустических нагрузок на технические объекты.

Основными источниками акустических нагрузок (звуковогодавления, шума) являются струя реактивного двигателя, шум обтекания, срыв потока, шум промышленного оборудования и транспорта. Особенностями акустических нагрузок являются широкий спектр частот, случайный характер изменения интенсивности во времени и пространстве.

Основной количественной характеристикой акустической нагрузки является уровень звукового давления, который принято измерять в децибелах (дБ); один децибел соответствует эффективному или среднеквадратическому значению давления q, для которого . Величина давления q₀=2*10^-5 Па (Н/м²) н­зывается пороговым уровнем, так как является принятым нормаль­ным порогом слышимости человеческого уха.

В некоторых случаях в качестве характеристики акустической нагрузки используется интенсивность I звука (сила звука), т.е. мощность (или поток энергии) звука, переносимой через единицу поверхности (Вт/ м² или Дж/с м²). Интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления. В частности, для плоской или сферической гармонической звуковой волны в среде с плотностью ρ интенсивность , где q_a — амплитуда звукового давления, с — скорость звуковой волны. Уровень интенсивности звука также измеряется в децибелах и определяется как 10lgI/I₀, где I₀ — интенсивность звука, соответствующая пороговому уровню давления (I₀ = 10^-12Вт/м² для частоты 1000 Гц).

Воздействие шума приводит к возбуждению колебаний отдельных деталей, узлов и изделия в целом. Отличием этих колебаний от колебаний, вызываемых механической вибрацией, является пространственный характер нагружения, зависящего не только от уровня звукового давления, но и от величины поверхности, на которое оно действует. Вибрация, в отличие от акустического давления, передается на изделие в отдельных точках (точках крепления).

Наиболее чувствительной к акустическим нагрузкам является аппаратура, поскольку акустические нагрузки имеют наибольшую интенсивность в области высоких частот, т.е. частот, наиболее воспринимаемых различными элементами аппаратуры. Под действием шума в элементах схемы возникают микрофонный эффект (наложение помех от взаимного смещения элементов схемы), вибрация контактов и малогабаритных элементов. Поскольку звук действует на поверхность деталей, средства виброзащиты здесь оказываются неэффективными. При одновременном действии акустических нагрузок и вибрации на частотах 1500 - 2000 Гц могут возникать резонансы.

В элементах тонкостенных конструкций, находящихся под действием интенсивного шума (например, в зоне струи реактивного двигателя) наблюдаются усталостные разрушения.

Для уменьшения уровня шума, действующего на изделие, используют звукпоглощение и звукоизоляцию (окружение материалами с высокими коэффициентами затуханил и отражения звука) или их комбинацию. В случаях, когда уровень шума нельзя уменьшить до безопасного значения с помощью этих мероприятий, то с целью оценки и обеспечения прочности и надежности изделий при действии акустических нагрузок необходимо проводить испытания.