Воздействие акустического шума

Испытание на воздействие акустического шума повышенного уровня проводят с целью определения способности ЭУ выполнять в условиях данного воздействия свои функции и сохранять параметры в пределах норм, указанных в программе испытаний и ТУ. Для проведения этого испытания необходимо создавать звуковое давление до 175 дБ в широком диапазоне частот.

Акустические нагрузки имеют свои особенности – широкий спектр частот (от единиц герц до десятков килогерц), случайный характер изменения. В отличие от механических воздействий, при которых вибрация передаетсяпередаётся изделиям через точки крепления, звуковое давление возбуждает детали ЭУ с помощью распределенногораспределённого усилия, значение которого зависит не только от уровня звукового давления, но и от площади каждой детали. Это приводит к тому, что средства защиты от действия вибраций в данном случае оказываются неэффективными. Наиболее критическим для ЭУ является совместное воздействие вибраций и звукового давления акустического шума, при котором могут возникать резонансные явления в деталях ЭУ, как правило, на частотах 1500... 2000 Гц.

Характеристики акустического шума:

Звуковая энергия, выражаемая, как и любая другая энергия, в джоулях (Дж). Энергия, переносимая звуковой волной в единицу времени через единичную площадку S, перпендикулярную направлению распространения волны, определяет поток звуковой энергии или звуковую мощность Р (Вт). Если направление распространения звуковой волны неизвестно, пользуются плотностью звуковой энергии приходящейся на единицу объемаобъёма (Дж/м³).

Распространение звуковой волны в среде создаетсоздаёт в ней дополнительное давление, называемое звуковым давлением Рзв (Па). Звуковая мощность связана со звуковым давлением соотношением Р = Рзв S v, где v -колебательная скорость частиц среды.

Среднюю во времени энергию, переносимую за единицу времени звуковой волной через единичную площадку S, перпендикулярную направлению распространения волны, называют интенсивностью или силой звука (Вт/м²): I=P/S= Рзв v.

Субъективной характеристикой звука, связанной с его интенсивностью, является громкость, зависящая от амплитуды и частоты звукового колебания. Минимально допустимое эффективное звуковое давление, при котором возможно слуховое восприятие, называют порогом слышимости. На разных частотах порог слышимости различен. Максимально допустимое эффективное звуковое давление, превышение которого вызывает ощущение боли, называют порогом болевого ощущения или болевым порогом. Стандартному болевому порогу соответствует эффективное давление 20 Па при гармоническом звуковом колебании частотой 1 кГц.

Для характеристики величин, определяющих восприятие звука, существенны не столько абсолютные значения интенсивности звука и звукового давления, сколько их отношения к пороговым значениям. Поэтому на практике используют понятия относительных уровней интенсивности звука и звукового давления. Разностью интенсивности двух звуковых волн называют логарифм их отношения. За единицу разности уровней принимают бел (Б) – разность уровней двух интенсивностей, отношение которых равно десяти, соответственно десятичный логарифм отношения равен единице. Десятую часть бела, соответствующую логарифму отношения, равному 0,1 называют децибелом (дБ). Измеренная в децибелах разность уровней интенсивностей и давлений

L=10×lg(I/I₀)=20×lg(p_зв/р₀)

где I и p_зв – текущие значения интенсивности звука и звукового давления; I₀ и р₀ --значения указанных величин, соответствующие порогу слышимости (I₀ = 10^-12 Вт/м²; р₀=2×10^-5 Па).

При испытании на акустические нагрузки на ЭУ воздействует случайный акустический шум или гармоническое звуковое колебание меняющейся частоты. Режим испытания в обоих случаях определяется заданным уровнем звукового давления для соответствующей степени жесткости.

Контрольные вопросы

1. Какие виды испытания на механические воздействия Вы знаете?

2. Чем отличаются программы испытания на механические воздействия опытных образцов и серийно выпускаемых ЭУ?

3. Какие существуют виды вибрации и каковы их основные характеристики?

4. В чем различие между виброустойчивостью и вибропрочноетью ЭУ?

5. Какие методы испытаний на виброустойчивость и вибропрочность Вы знаете и каков принцип их проведения?

6. Какому из двух методов испытания Вы отдадите предпочтение: методу качающейся частоты или методу фиксированных частот? Обоснуйте свой выбор.

7. Какому из двух методов испытания Вы отдадите предпочтение: методу качающейся частоты или методу широкополосной вибрации? Обоснуйте свой выбор.

8. В чем особенность метода испытания ЭУ на широкополосную случайную вибрацию?

9. Как можно обеспечить постоянную спектральную плотность ускорения в требуемом диапазоне частот испытания ЭУ методом широкополосной случайной вибрации?

10. Какие методы измерения параметров вибрации Вы знаете и каковы их особенности?

11. В чем отличие испытания на ударную прочность от испытания на ударную устойчивость?

12. Поясните принцип действия ударного стенда кулачкового типа

13. В чем специфика акустических воздействий?