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  • 2013-1023
  • 吸声材料——共振吸声结构基本类型

    作者:吸音板

由于多孔性材料的低频吸声性能差,为解决中、低频吸声问题,往往采用共振吸声结构,其吸声频谱共振频率为中心出现吸收峰,当远离共振频率时,吸声系数就很低。在实际应用上,共振吸声结构有以下几种基本类型:

共振器:是一个有颈口的密闭容器,相当于一个弹簧振子系统,容器内空气相当于弹簧,而进口空气相当于和弹簧连结的物体。当入射声波的频率和这个系统的固有频率一致时,共振器孔颈处的空气柱就激烈振动,孔颈部分的空气与颈壁摩擦阻尼,将声能转变为热能,它的共振频率f0(赫)可由下式求得:

式中V为共振器空腔体积();L为颈的实际长度(米);r为颈口半径(米);c为声速(米/秒)。

穿孔板吸声结构 :在打孔的薄板后面设置一定深度的密闭空腔,组成穿孔板吸声结构,这是经常使用的一种吸声结构,相当于单个共振器的并联组合。当入射声波频率和这一系统的固有频率一致时,穿孔部分的空气就激烈振动,加强了吸收效应,出现吸收峰,使声能衰减。穿孔板的共振频率f0(赫)为:

式中c为声速(米/秒);L为穿孔板的厚度(米);r为孔半径(米);h为板后空气层厚度(米);P为穿孔率(孔面积与总面积之比)。通常穿孔率超过20%,穿孔板将不起共振吸声作用。

穿孔板共振吸声频带比较窄,在穿孔板后面加上一层多孔材料纺织品,可以加宽吸收峰的宽度;同时使用几种共振峰互相衔接的穿孔板,也可以得到较宽的吸声频带。如果将孔径缩小到1毫米以下,板厚在1毫米以下,穿孔率13%,则穿孔板与板后空腔可组成微穿孔板吸声结构。由于它比穿孔板声阻大,质量小,因而在吸声系数和吸声带宽方面都高于穿孔板。

薄板吸声结构:在薄板后设置空气层,就成为薄板共振吸声结构。当声波入射时,激发系统的振动,由于板的内部摩擦,使振动能量转化为热能。当入射声波频率与系统的固有频率一致时,即产生共,在共振频率处出现吸收峰。其共振频率f0(赫)为:

式中m为板单位面密度(千克/米);h为板后空气层厚度(米);ρ空气密度(千克/);c为声速(/)。从式内可以看出,增加板的单位面密度或空腔深度时,吸声峰就移向低频。在空腔内沿龙骨处设置多孔吸声材料,在薄板边缘与龙骨连接处放置毛毡或海绵条,以增加结构的阻尼特性,可以提高吸声系数和加宽吸声频带。

柔顺材料

是内部有许多微小的、互不贯通的独立气泡,没有通气性能,在一定程度上具有弹性的吸声材料。当声波入射到材料上时,激发材料作整体振动,为克服材料内部的摩擦而消耗了声能。它的吸声频率特性是高频声吸收系数很低,中、低频的吸声系数类似共振吸收,但无显著的共振吸收峰而呈复杂的起伏状态。 

 

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