普信®声学院丨声学测试装置上双耳保护器的耳塞降噪实验研究

Yu Luan ^a, Olivier Doutres ^a, Hugues Nélisse ^b, Franck Sgard ^b

a Department of Mechanical Engineering, École de Technologie Supérieure,  b  IRSST, Direction Scientifique

本项成果已公开发表于Applied Acoustics 176 (2021) 107856

摘要：在高噪声环境中，可能需要使用双耳保护器（DHP）、耳塞和耳罩的组合。已知DHP声音衰减小于每个单个保护器衰减的总和。仍未完全了解这种效应，称为DHP效应。最近的一项研究表明，可以在声学测试装置（ATF）上观察到它，并且其特征在于，添加耳罩后，耳塞的噪音降低（NR）降低。在本文中，提出了一种测量方法，用于（1）确定与DHP对ATF的影响有关的主要声路，以及（2）通过系统中空中和结构传播的相对贡献来解释后者。重点放在单独的耳塞和DHP中的NR值上。测量结果表明，DHP效应与从耳罩，通过耳罩垫并最终通过耳塞和/或耳道侧壁的声辐射进入耳道的能量有关。人们发现，在300Hz以上的频率下，这种侧向的结构传播路径在通过听力保护器的“直接”空气传播路径中占主导地位。

通过DHP / ATF系统的可能的声音传输路径

用于研究的听力保护装置：（a）硅胶耳塞；（b）EAR-MODEL-1000耳罩

实验装置：（a）三脚架支撑45CB ATF；（b）带有凹槽的“硬壁”耳道和铝板

耳塞NR测量的测试矩阵：内部源的最大声级用于配置3.2和4.2；最大内部声级用于配置3.2和4.2。配置源3.3和4.3使用了五个不同级别的内部源（分别称为3.3a-3.3e和4.3a-4.3e）。

测试配置的示意图

测试耳罩头带和通过ATF及其三脚架的声音传输效果的配置：a）配置2.2，耳罩头带不与ATF接触；（b）配置2.3，ATF用隔音材料包裹；（c）配置2.4，使用蹦极绳悬挂ATF。

测试通过耳罩垫传播的结构声的实验装置

要求的自IL限制（黑点）；测得的ATF自身IL（蓝色）

（a）耳塞NR，（b）DNRDHP参照单个耳塞的NR（配置1），以及（c）仅在由外部源激发的耳罩下测得的SPL：配置2.1（灰色），原装垫子，无泡沫衬垫；配置3.1（蓝色菱形），带泡沫衬垫的原始垫子；配置4.1（红色圆圈），带泡沫衬垫的铅垫。为了进行比较，给出了单耳塞情况下耳道入口处的耳塞NR和SPL（黑点）。结果显示为“平均±标准偏差”

表C.2 配置2.2、2.3和2.4的平均耳塞NR和标准偏差（SD）值（以dB为单位）。

结论：在本文中，提出了一种客观的实验方法，以便（1）识别与DHP对ATF的影响有关的主要声音路径，以及（2）通过AB和SB传输在系统中的相对贡献来解释后者。重点已放在单耳塞的NR和DHP配置中的耳塞的NR上。首先，通过修改系统耦合条件，研究了耳罩头带的影响以及通过ATF及其三脚架的声音传输的影响。这些声音路径对耳道内声能的贡献已被证明是微不足道的。其次，已经通过特殊设计的测试配置研究了通过耳塞的“直接”AB传输和可能的侧翼SB路径的相对贡献，该配置使得与其他路径相比可以减少或强调某些传输路径。在这些配置中，已通过放置在耳罩下方的微型扬声器控制了耳罩下的SPL。已经发现，耳塞和耳罩之间的声学耦合对DHP效果没有显着贡献。此外，测试结果表明，在ATF上捕获的DHP效应与从耳罩，通过垫子/铝板组件并最终通过耳塞和/或耳道侧壁的声辐射进入耳道的声能有关。通过使用电动摇床进行的机械测试，已经特别注意了该SB声音路径。在低于300Hz的频率下，可以认为它是由“直接”AB传输控制的，因为泵浦运动的存在显着降低了耳罩的衰减。在更高的频带中，耳罩的衰减变得相对较高，由于与单耳塞相比，在耳道入口的声压级较低，这个SB路径被发现主导于AB路径。SB传播引起的DHP效应被认为与听力保护器和耳道的声声学行为密切相关。这项研究为通过DHP/ATF系统的声音传输提供了一些见识，并可以更好地理解所涉及的组件之间的耦合。它还将为开发将来的数值模型以预测DHP的声音衰减提供依据。

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