近场声全息试验用于医用制氧机噪声控制家庭医用分子筛制氧机是一种较为普及的新型氧疗设备,医用制氧机但运行噪声通常超过50dB,从而影响氧疗效果。本文针对采用进口螺杆压缩机成品制造的小型制氧机,采用现代近场声全息技术(nearfielda-cousticalholography,简称NAH),通过试验分析制氧机噪声场形成机理和声传播途径,提出和评价了针对制氧机壳体和内部件隔音、隔振的噪声控制方案。1近场声全息技术NAH是建立在声辐射理论(即声波的产生和传播理论)基础上的声源定位和声场可视化技术,通过在非常靠近声源的二维或三维面上测量复声压数据,重建出声音在三维空间传播的声学量和声学能量流关联关系,如声压、声强以及声功率等,从而直接得到真实声场模型,避免机理建模和求解的诸多困难。并可以针对真实声场模型,在很宽的频率范围内对声源及声场特性进行三维切片研究[2]。NAH的实现包含全息面复声压的获取和声场空间变换算法两部分。NAH空间变换算法是实现近场声全息技术的核心,如二维Fourier变换法、边界元法(BEM)和Helmholtz最小二乘法(HELS)等。全息面复声压获取包括基于声压测量和声强测量两种.在国际上,B&K,LMS和01dB等公司均提供商业化的近场声全息测量系统,算法核心为FFT变换,可为实际的噪声振动分析提供丰富的声源声场信息[3-4],使NAH具备了很高的工程应用价值和前景,对于有效地进行噪声源控制和噪声源的声辐射特性研究具有重要意义[5-7]。目前,该技术已在汽车发动机、汽车车内噪声源识别和飞机舱内噪声分析等方面大量应用,但针对制氧机降噪的实际工程应用报道较少。2制氧机的近场声全息试验系统2.1主要装置(1)目标声源:龙飞集团LFY系列医用制氧机;(2)近场声全息检测组件PCB130D21T传声器4×6阵列;(3)LarsonDavisDSS24通道数字传感系统、LarsonDavis声音校准器和Dsit变送装置;(4)SenSound系列处理软件(SenAH数据捕捉以及SenDV声场可视化分析软件)。近场声全息面大小60cm×60cm,全息面距离测量表面3cm,沿水平(x轴)和垂直方向(y轴)测量两次,间距是5cm,以制氧机的几何中心为坐标原点。试验测量系统如图1所示,采样时间为30s,测量时保持低背静噪声环境(<30dB)。2.2制氧机工作原理制氧机利用分子筛的工作特性,向一个装有分子筛的密闭容器内注入空气(见图2),容器内的压力会随之升高。这时,分子筛随着环境压力的升高,会大量的吸附空气中的氮气,而空气中的氧气则仍然以气体形式存在,并经一定的管道被收集起来。这个过程称之为“吸附”过程。当容器内的分子筛吸附氮气达到一定程度时,对容器进行排气减压,分子筛随着环境压力的减小,吸附氮气的能力下降,氮气自分子筛内部被释放,作为废气排出。这个过程称之为“解吸”。一般的制氧设备,为保证氧气持续稳定的产出,大多采用两个(甚至多个)分子筛容器,通过控制,使A容器处于吸附过程的同时,B容器处于解吸过程,反之亦然。从原理结构分析,声源存在于压缩机、换向阀和风扇之中。噪声分为窄频的机械噪声和宽频的气动紊流噪声。机械噪声包括电机旋转噪声、风扇旋转噪声和电磁噪声。紊流噪声是由气流进出风扇和压缩机时产生涡流,引起附面层分离。振动和噪声的能量激发各制氧机板振动生成第二噪声源。气动紊流噪声是气体的流动或物体在气体中运动引起空气的振动产生的。在制氧过程中,由于间歇吸气和排气,产生压力波动,激起阀片和管路振动而产生噪声.通常情况下,压缩机采用进口螺杆压缩机成品,本身噪音较低,故制氧机存在自身声学设计问题,值得进一步分析。3制氧机噪声控制根据噪声产生和传播的机理,噪声控制技术一般分为3类:a.对噪声源的控制;b.对噪声传播途径的控制;c.对噪声接受者的保护[8]。3.1对噪声源的控制3.1.1噪声源识别制氧机声场全息试验表明,底面、侧面辐射声压最大,在25,50和95Hz频率下存在明显声压峰值[9](见图3,其中颜色值代表声压维度,网格代表三维空间切片坐标),声压最大处为底部进口螺杆压缩机,振动声源所处位置[10]。由于隔离压缩机和地面、壳体间辐射噪声的措施受到结构上的限制,制氧机噪声控制主要是控制内部的振源和声源及壳体振动的控制方面。由时间/频率/声压图谱可见,稳定噪声主要频率为25和50Hz,峰值噪音带为90～150Hz及230～250Hz,其声压级均超过80dB(见图4)。峰值噪音源为电磁阀、膜片阀,频率较高,声压级大,显得很刺耳,是重要的制氧机噪声,设计电磁阀的隔声结构时,应重点研究电磁阀的辐射和频谱特性,然后设相应的消音器和隔罩屏蔽。3.1.2制氧机噪声源控制的试验(1)应用复合阻尼板对无油压缩机进