无声打击-论消音器的精密设计与科学测量

电梯直达 2 楼主 0 0 jsjsjsjs 发表于 2011-12-24 13:19:02 |只看该作者 |倒序浏 万 览 引子： 主 好 积 老鼠，是的你没有看错，这一切的引子就是老鼠。为了消灭可恨 题 友 分 的老鼠我可是无所不用其极；从粘鼠板、鼠笼、鼠药一直到后期的 超级 喷气灭鼠器材。自从用上了专业灭鼠器材后灭鼠量也极具攀升，累 版主 计已经达到 60+且颇有乐趣。 鼠类是非常机敏且听力极佳的物种，在使用喷气器材灭鼠的时候 精绝 也经常遇到器材激发的声音惊吓到附近鼠类导致不靠近的情况。正 是出于这个目的，我开始着手设计和制造自己的消音器，主要是对 鼠类敏感的频率段进行针对性衰减，并根据自己所掌握的知识和拥 签到 有的测量设备进行后期科学测量与分析。希望本文可以通过作者设 天数: 计制作消音器和最后测量调试的过程，来告诉大家如何自己设计制 1 天 造消音器的科学方法并采用严谨的方式对消音效果进行测量评估。 [LV.1 ]初来 一，设计理念： 乍到 这是一只灭鼠专用消音器，因此它除了具备和普通消音器相同的减 UID 压降噪功能之外，还必须对鼠类敏感频率段衰减做优化。所以在设 614 计初期我就考虑采用复合式消音结构，只有这样的设计才能同时满 6 足多频段降噪的要求。从减压降噪方面着手，目前论坛中已经有许 多可参考的设计，如分体消音碗设计，隔断板设计，密闭式设计等 猎币 等，制作简单但功能单一，消音效能也可接受。从单独降低高频噪 117 方面，论坛中也有不少网友设计了如通管式结构，或者通管＋外吸 49 音结构的消，设计制作更为简单，但是总体效能要比分体膨胀腔式 金 的消略差一些。但其优势在于该设计对高频啸叫（"哔"音）的衰减比 低频气流声("噗"音)效果要好，原因就在于微孔吸音原理的应用。有 威望 没有一种设计可以综合两种方法的优势，组合成复合消音器，让它 106 即可以拥有良好减压降噪功能同时还能对高频噪针对性衰减呢？有 个 的，这就是今天我给大家带来的本人新设计也是论坛上第一款复合 短信币 式消音器，型号：X-1 。 293 二，X-1 的设计思路： 元 最后登录 201 2-7

不知大家是否有这样的感觉，在没有加消音器的时候，喷气器材的 击发音是非常脆的“啪”响，类似小鞭炮。这种噪音除了由于气体 快速膨胀导致还因为气流高速通过管引起的颤动引起，涵盖频率比 较宽，因此要消除此类急促宽频噪音就需要多重结构。为了设计制

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加 好 友 发 消 息

造完美搭配压气类器材的复合式消音器，我查阅了能找到的几乎所 有国内外 Huo Yao 动力与气体动力器材的消音器原型，终于找到两 款最符合个人要求的消音结构。 它们分别是“Hearing Protection LLC Checkmate QD”和“Weihrauch Silencer - half inch thread”，这是两 款价格分别为 350 美金和 60 美金的专业消音器；分别针对.22 英寸 口径火器和高档 PCP 而设计。其中“Hearing Protection LLC Checkmate QD”应用了密集型多腔（8 腔）隔声原理和膨胀反射原 理，而“Weihrauch Silencer - half inch thread”应用了简单的多腔（3 腔）隔声原理和微孔吸音原理，这两种结构的复合应用相信可以满 足我的需要。 第一重“节流减压”结构： 利用形状独特的隔音劈将高压气流逐级减缓并有效降低能量最强的 低频噪音。在 X-1 的设计上着重考虑了隔音劈的形状细节，它的隔 音劈是人形结构并在弯转处加入了一定的 R 角形成 m 形。 这种 m 形 设计可以让高压气体先快速往两侧分流，然后再通过弧形角回转与 后出来的高压气体对冲减缓压力释放。而之所以第一减压腔的容积 最大，是为了保证直接面对最高压气体时有足够的释放缓冲空间。 在这里必须对弹体在消音器内受到的乱流影响做一些说明：很多朋 友装上 D 消音器后发现精度不理想有几个原因： 是制作精度不够弹 1 体通道不同心，弹体刮擦导致精度急剧下降。2 是由于内部隔离碗 （面）不对称导致气流反作用于弹体导致弹道偏离。人字形隔音劈 的优点在于该形状顶部，大家注意弹体通道的入口狭长且位于气流 回转角之前，因此能保证弹体首先进入弹体通道并被保护，不被回 旋的气流所影响。接下来的 2、3、4 级减压腔结构类似，但长度不 同，分别为 25mm、30mm 和 35mm。长度各不相同节流隔音腔让气 流逐渐减弱并使得不同腔体的共振频率不同，避免消身材料声阻尼 太小导致的自（共）鸣。第二重“膨胀微孔吸音”结构： 前面我们说过，击发产生的“脆响”涵盖频率较宽，其中高频部分 虽然能量不是最大，但是其声音尖锐，噪音感非常强。而要衰减急 促高频噪音仅仅阻碍气流是不够的，因为“节流减压”结构不能很 好地吸收急速气流的高频音，因此就有必要增加额外的“膨胀微孔 吸音”结构。为了保证“膨胀微孔吸音”结构的效能，我将这个结 构设计在“节流减压”之后，也就是消音器的末端，因为此时的气 流已经过多次衰减，保证了“微孔吸音”的高效工作。 而之前的几个隔离膨胀腔已经较好的衰减了低频噪音，我只要将衰 减高频作为接下来的重点即可。这个结构的需要的特性是，它一定 要有足够的长度和容量，保证吸音区的容积和覆盖面积。我们通过 设计图可以看到，这个结构的长度和容积都是最大的；它让经过多 次衰减但是还有一定速度的高频噪气流进入最后也是最大的扩容空 间；此时内部的压力以及外部的大气压都会让这股气流长时间（相 对）停滞在这个区域，并膨胀将它挤压进通孔和外面包覆的吸音材 料中。外围包覆的吸音材料是特制的吸音纤维，能高效吸收各频段 的声波。我测量了在不加消音器的情况下高频噪主要集中在

4kHz-8kHz，刚好是一个倍频程。而老鼠听觉范围是鼠听觉是 1kHz-100kHz 之间，因此我将这个“膨胀微孔吸音”的吸音频段就 设定在 4kHz-8kHz，这也是人类非常敏感且听上去尖锐的频率段。 为了保证通孔能更好的吸收特定的频率段，我经过计算得出了通孔 的直径大小，具体的计算过程就不多赘述了，原理和声波的波长有 关，我对这个频率析出过程的理解是，在特定孔径中，某个频段空 气柱的粒子速度达到最大，因此该频率下吸声系数最高。

消音器的透声及微孔吸音计算原理部分参考了以下论文，在此对原 作者提出感谢： 《板（膜）理论吸声公式及声强反射系数》 《膜-板振动吸声系数公式》 《膜-板振动吸声系数公式研究》 《纤维性材料经验吸声公式》 《纤维材料吸声原理和公式再探》。 三，X-1 的结构装配特性： 有好的设计但缺少合理的装配结构是不够的，为了保证 X-1 的完 美效果，在结构装配上我采用了以下的一些优化设计。 1，一体化消芯：由于采用一体化消芯结构，消芯和转接头直接相连， 避免了以往多层消音碗结构设计中容易出现的不同心问题，也让消 的整体结构更加稳固不容易相互碰撞发出二次噪音。 2，前 O 圈设计：在消芯和转接头之间加入了一个小 O 圈，这个 O 圈不仅可以加强消芯和转接头之间的气密，更可以通过 O 圈本身的 膨胀性让两个部件结合的更加紧密，不松动无杂音。在多次拆卸时 最大程度减少金属接触磨损而导致中心轴偏差。 3，消音桶与消芯的紧配合：X-1 复合消音结构的要点在于各腔体的 完全隔离，在消芯外围涂抹粘稠的阻力油并与消音桶采用紧配合设 计，能最大程度保证各消音区的独立气密。 4，加强消音桶与消芯两端的气密：由于消音桶与消芯两段是过盈挤 压配合，不能保证绝对气密，因此在设计中增加了两个尾部 O 圈和 一个前部 O 圈，避免高压气流的泄漏导致杂音的出现。四，消音器 效能的科学测量： 1，声能的单位 首先谈一些声学基础方面的知识， 什么是声能量， 声能量即“响度” 或“声压”，以 dB（分贝）为单位，每增加 3dB，声压增大一倍， 同样传音距离每增加一倍，声能减弱 3dB。只有用数据说话才能科 学和准确的表达消音器的消音效能，而不是像大家平常所说的，4 手 气变 1 手气，声音减少了 70%等等，这都是不科学不准确的说法。 当然这和大家所使用的测量设备有关，如果只能用耳朵去听，那也

只能用大致的感受来阐述效能，条件所限而已。 2，消音器的效能 目前普通的隔板原理式消音器，效能大致在-15dB 至-18dB 左右，能 达到-20dB 的消音器可以算是设计合理的，能达到-30dB 以上的消音 器就是高效消音器了。 打个比方， 原击发噪音为 90dB， 装上高效-30dB 消音器后声压级降为 60dB， 在减去的 30dB 中每 3dB 为一倍的压降， 30dB 即 2 的 10 次方， 也就是说声压只有原来的 1/1024。 就算是-18dB 的消音器，消音效能也减少为原声压的 1/64，并不是大家平常说的 减少了 70%云云。 3，消音器的频率衰减特性 频率是声波每秒振动的次数， 100Hz （赫兹） 的声波每秒振动 100 次， 3kHz 的声波每秒振动 3000 次，以此类推。人耳的听音范围是 20Hz －20000Hz，因此将低于 20Hz 的声波定义为次声波，高于 20000Hz 的声波定义为超声波。而不同频率的声波所拥有的特性差异极大， 例如在人耳上声压为 80dB，频率 3000Hz 声音就要比相同响度频率 为 100Hz 的声音更加明显和刺耳，原因是人类的耳朵或者动物的耳 朵对不同频率声波的敏感性不同。人类听觉里中高频比对低频敏感 的多，因此有了人耳的等响度曲线。再如传导距离上，频率低的声 波要比高频率的声波传导的距离更远，因为频率越高波长越短，声 波在一秒内振荡的频率越快，也就更容易衰减。现实中打雷和地震 发出的次声波可以传到几十甚至几百公里之外就是这个道理。 解释完频率，我们回到消音器的话题上。平常朋友们听到的击发噪 音并不只有声压一个含义，它还由众多复杂的频率构成。如果只有 普通的声压计，只能对消音器声压的强弱进行测量，对于分析噪音 的频率构成是无能为力的。要测量声音的频率构成，首先需要一个 良好的环境：一个足够大的空间、天台、旷野都是比较理想的,这样 的环境能尽量减少墙壁对声波地反射，避免测量结果不准确。最理 想的声测量环境是消音室，这是一个房间六面均被吸音材料包覆的 密闭环境，最顶尖的消音室六面均由长达 1 米的吸音尖劈构成，每 个尖劈内充满了吸音率为 99.9%的玻璃纤维材料， 在消音室内测量能 确保测量结果的准确，也最符合实际使用时的情况。本次 X-1 消音 器的测量就将在顶尖的消音室内进行，此消音室造价超过千万元人 民币。测量的声学设备方面我们需要有多频谱分析功能的声压计， 没必动用百万级别的测量仪器，使用由美国 PHONIC 公司推出的新 款双声道频谱声压计 PAA6 就足够了， 这款声压计可以显示 1/6 倍频 程分 61 段的实时频谱分析，售价 13000 元人民币左右，在国内不超 过 10 台。4，具体测量方法

为了保证测量结果的客观准确，一定要保证每次击发时测量的距离 和角度相同。测量时麦克风距离器材出口 50CM，高于中心轴延长线 20CM 以避免气流冲击麦克风导致的额外噪音。 此外由于在昂贵的消

音室内进行测量，为了避免出现意外，采用空激发方式。

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沙发 老猫上场 发表于 2011-12-26 01:31:55 |只看该 作者 楼主强大啊。。经典，呵呵„真是经典. 0 0 2486 主题 好友 积分 高级猎手 签到天数: 2 天 [LV.1]初来乍到 UID 7098 猎币 1177 金 威望 18 个 短信币 7 元 最后登录 2012-7-27

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职业猎手 该用户从未签到 UID 6117 猎币 368 金 威望 5 个 短信币 7 元 最后登录 2012-5-15

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精品,经典

主题 好友 积分 ★刺客★ 狩猎狂人 该用户从未签到 UID 7634 猎币 2204 金 威望 13 个 短信币

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标题

厉害，就是太过于专业了，一般的狗友是做不了的事

主题 好友 积分 高级猎手 老兵 该用户从未签到 UID 6279 猎币 483 金 威望 5 个 短信币 14 元 最后登录 2012-4-23

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 发消息  ajunajun 发表于 2012-1-14 12:32:36 |只看该作者 让我学习到，消音的原理！谢谢

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0 0 63 7楼 钱塘居士 发表于 2012-1-22 21:20:12 |只看该作者 经典！多谢楼主！学习l!

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饼饼 发表于 2012-2-6 12:16:29 |只看该作者

62 牛 这个精品，手动做不了，上铣床才行 0 0

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 发消息  阿a顿 发表于 2012-2-19 00:51:51 |只看该作者 写的不错 谢谢楼主分享咯 顶顶顶

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野战精英 发表于 2012-3-15 13:40:11 |只看该作者

0 0 3581 学习学习 继续学习 主题 好友 积分

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0 0 83 11楼 血舞千寻 发表于 2012-4-1 18:07:48 |只看该作者 极品啊。。。这个XD们肯定做不了了。。。

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 发消息  野百合也有春天 发表于 2012-4-20 09:30:50 |只看该作者 太复杂了看不太懂，要是简单一点就好了

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0 0 262 13楼 猎猎兔 发表于 2012-4-22 13:10:02 |只看该作者 我就知道 多看帖多学习就有可能成为高手 多顶帖就能发帖

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转打左眼 发表于 2012-4-25 01:28:50 |只看该作者

0 0 844 唉

高科技 工具 才能办到的 东西 一般的 吹友 是做不到的！ 而且那个 东东必须 要用线管才能达到哪精度！ 滑膛管 别想过那几道 缓冲室！ 主题 好友 积分 职业猎手

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0 0 635 15楼 zwlucker 发表于 2012-4-26 09:50:05 |只看该作者 楼主牛B，新人口水ING。 主题 好友 积分 职业猎手

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