ASTM E1050-19 Standardtestverfahren für Impedanz und Absorption von akustischen Materialien unter Verwendung eines Rohrs, zweier Mikrofone und eines digitalen Frequenzanalysesystems

Der von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelte Standard „ASTM E1050-19 Standardtestverfahren für Impedanz und Absorption von akustischen Materialien unter Verwendung eines Rohrs, zweier Mikrofone und eines digitalen Frequenzanalysesystems“ beschreibt ein Testverfahren, das die Verwendung eines Impedanzrohrs, zweier Mikrofonpositionen und eines digitalen Frequenzanalysesystems umfasst, um die normal einfallenden Schallabsorptionskoeffizienten und die normalen spezifischen akustischen Impedanzverhältnisse von Materialien zu bestimmen. Das Verfahren zur Akkreditierung eines Labors zur Durchführung dieser Prüfmethode ist im Anhang der Norm (Anhang A1) enthalten.

Für die Zwecke dieser Norm gelten die in ASTM C634 angegebenen Begriffe und Definitionen.

Dieses Testverfahren ähnelt dem Standardtestverfahren „ASTM C384-04 Standardtestverfahren für Impedanz und Absorption von akustischen Materialien durch Impedanzrohrverfahren“, da ein Impedanzrohr verwendet wird, an dessen einem Ende eine Schallquelle angeschlossen ist und am anderen Ende ein Prüfling montiert ist. Allerdings unterscheiden sich die Messtechniken beider Methoden grundlegend.

Bei dieser Testmethode werden im Rohr ebene Wellen mithilfe eines Breitbandsignals einer Rauschquelle erzeugt, statt einer diskreten Sinuskurve eines Oszillators. Die Zerlegung des stationären Schallwellenmusters in seine vorwärts- und rückwärtslaufenden Komponenten erfolgt durch die gleichzeitige Messung des Schalldrucks an zwei voneinander beabstandeten Punkten an der Seitenwand des Rohrs. Durch die Verarbeitung des komplexen Datenarrays aus der gemessenen Übertragungsfunktion wird die Berechnung der Absorptionskoeffizienten für das akustische Material mit normalem Einfall durchgeführt.

Die Größen werden als Funktionen der Frequenz mit einer Auflösung bestimmt, die durch die Abtastrate des digitalen Frequenzanalysesystems bestimmt wird. Der nutzbare Frequenzbereich hängt vom Rohrdurchmesser und dem Abstand der Mikrofonpositionen ab. Durch die Verwendung von Rohren mit unterschiedlichen Durchmessern und Mikrofonabständen kann ein erweiterter Frequenzbereich erreicht werden. Dieses Testverfahren soll eine wesentlich schnellere Messtechnik als das Standardtestverfahren ASTM C384-04 bieten.

Mit diesem Prüfverfahren können die Schallabsorptionskoeffizienten absorbierender Materialien im normalen Einfallswinkel, also bei 0 Grad, gemessen werden. Es kann auch verwendet werden, um spezifische Impedanz- und Akzeptanzverhältnisse zu bestimmen. Die mit dieser Testmethode gemessenen Eigenschaften sind für die Grundlagenforschung und Produktentwicklung schallabsorbierender Materialien nützlich.

Normale Schallabsorptionskoeffizienten können in Situationen sehr nützlich sein, in denen das Material in einem kleinen akustischen Raum in der Nähe einer Schallquelle platziert wird, beispielsweise in einem dicht gepackten Maschinengehäuse.

Dieses Prüfverfahren ermöglicht den Vergleich relativer Schallabsorptionswerte in Situationen, in denen es nicht praktikabel ist, große Proben für genaue Zufallsereignismessungen im Hallraum zu erhalten. Bei lokal ansprechenden Materialien können Schätzungen der Absorptionskoeffizienten bei zufälligem Einfall aus den Daten zur Normalimpedanz gewonnen werden. Die lokal ansprechende Klassifizierung umfasst Fasermaterialien mit hohen inneren Verlusten. Es wurden Formeln entwickelt, um die Schallabsorptionseigenschaften sowohl für lokal als auch für kollektiv reagierende Materialien von normalen auf zufällige Phänomene umzuwandeln.

Die in dieser Testmethode beschriebenen Messungen können mit hoher Präzision durchgeführt werden, diese Messungen können jedoch irreführend sein. Unsicherheiten, die um Größenordnungen größer sind als die aus den Messungen ermittelten, können aus anderen Quellen stammen. Es ist darauf zu achten, dass auch uneinheitliche Materialien ausreichend beprobt werden.

Die Form und Fläche jeder Probe sollte mit dem Rohrquerschnitt übereinstimmen. Die Probe sollte fest in den Halter passen, aber nicht so fest, dass sie sich in der Mitte wölbt, und nicht so locker, dass zwischen Halter und Rand ein Spalt entsteht. Es empfiehlt sich, die umliegenden Risse und Spalten mit Vaseline oder Modelliermasse zu versiegeln. Aus den in dieser Norm genannten Gründen ist es wünschenswert, dass die Probe eine relativ flache Oberfläche hat.

Das bei diesen Tests verwendete Gerät ist ein Hohlzylinder oder eine Röhre mit einem Testprobenhalter an einem Ende und einer Schallquelle am anderen Ende. An zwei oder mehr Punkten entlang der Rohrwand sind Mikrofonanschlüsse angebracht. Zur Datenerfassung und -verarbeitung wird ein zweikanaliges digitales Frequenzanalysesystem verwendet.

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