微穿孔板吸声布局的理论战设想

发布时间: 2019-08-02 

  年 月 中 阁 砰 荃 第 期 科学 技 术 成 果 微 穿孔 板 吸 声结 构 的理 论 和 设 计 马 大 献 中 国 科 学 院 物理 研 究所 一 摘 一 要 , , , , 薄 板 上 穿 以 大 量 的孔 板 后 留一 适 当 距 离 拆 到墙 上 内琪 多 孔 性 吸 声 材 料 这 就 形 成 通俗 穿孔 板 吸 声结 构 它是 正在 环 境 保 护 中控 制 噪 声 的 有 效 手 段 正在 厅 堂 音质 控 制 中也 可 用 来 改 进 室 内 声音 的 质 量 微 穿孔 板 吸 声 布局是 我 们 正在 善 通 穿 孔 板 结 构 的 基 础 上 所 做 的新 发 展 把 穿 孔 的曲 径 减 小 到一 毫 米 以 下 而 取 消 板 后 的 多 孔 性 材 料 这 样 不 仅 大 大 简 化 穿孔 板 结 构 的 构 制 并 显 著 地 提 高 它 的性 能 吸 声 系 数 和 频 率 范 围 微 穿孔 板 吸 声 结 构 的 特 点是 设 计 严 格 构 制 简 单 成 本 低 加 工 简 便 并 且 乎 几 可 以 正在 任 何 环 境 下 使 用 正在 实 践 中证 明 使 用 效 果 优良 文 中 论 述 了 微 穿孔 板 结 构 的 , , , , , , , , 吸 声 原 理 和 特 性 并 把 成果 画 成 设 计 图 表 以 简 化 它 的 设 计 步 骤 供 设 计 工 做 者使 用 , , 一 穿 孔 板正在 使 用 中 最 大 问 题 是 另 加 声 阻 , 、 引 〔 , 言 并 已 正在 播 音 室 和 少 数 厅 堂 中使 用 通俗 , 穿 孔 板 吸 声结 构 已有 完 整 的 理 论 和 设想 数 据 穿 孔 板结 构 的 声 阻 要 和 大气 中的 声阻 相 匹 配才 能 获 得 普 通 穿 孔 板 本 身 达 不 到 这 个 要求 因 降低 声 质 量 同 时 使 声 阻 过 低 只 能 另 加 , 高 吸 声 系 数 而 其 声 质量 则 须 尽 量 降 低 以 加 宽 吸 收 频 带 为 所 用 孔 径 比 较大 几 毫 米 甚 至 几 厘 米 以 便 于 制 制 , , , 玻 璃 绵 矿 渣 绵 等 多 孔 性 材料 以 补 充 声 阻 加 几多 也 只 能 用 试误 法 决 定 , 这就使穿 孔板的 实 用 穿 孔板 有 时 只能 价值 有 限 了 因 为 多孔性 材 料 本 身就 是 宽 频 带 吸 声 材 料 何 必 另 用 穿 孔 板 呢 用做 护面板 , 〔〕 是 否 可 以一反常规 正在 穿 孔板 本身上 解 决声 阻问 题 , , 这 正在 理论 上是可 能 的 经 , , 验 证 明 穿 孔 板 的 声 质量 大 致 只 和 穿 孔 率 有 关 而 声 阻 则 并 取 孔 径 成 反 比 因 此 声 阻 和 声 质 量 能够别离节制 构 , 如 果 把 孔 径 减 小 到 丝 米 级 就 可 以 获 得 脚 够 的 声 阻 做 成 宽 频 带 的 优良 吸 声 结 , 而不 必 另 加 多孔性 材 料 , , 这就是微穿孔板 的概念 , , 这 样 不 仅 简 化 了 设 计 和 制 制 过程 , , , 使 穿 孔 板 更 便 于 使 用 因为 取 消 了 多 孔 性 材 料 正在 无产 阶层活动 中 , 结 构就不 怕 风吹 水洗 , 若是 用金属 或 耐火材 料 制制 也不 怕 高 温 或 短 时 间 的 火 焰 使 穿孔 板 的使 用 提 高到 新 的 程度 微 穿 孔 板 是 科学 研 究 使 用 部 门 和 生 产 单 位三 结 合 的 产 , , 物 为 了 完成 正在 有 气 流 高 温 , 、 、 火 焰 而 又 潮 湿 的 环 境 下 适 用 的 吸 声 结 构 的 研 制 任 务 工 人 同志 创 制 了 巧 妙 的 加 工 方 法 很 快 地 做 出脚 够 的 样 品 正在 混 响室 内进 行 大 面 积 测 量 从 而 证 明 上 面 估 本文 年 月 日收到 本 文 尝试 部 分 都 是 物 理 研 究 所 噪 声组 同志 们 做 的 这 个 概 念 正在 北 欧 国度 有 人 提 到过 但 是 未 见 到理 论 分 析 正在 实 际 应 用 中 仍 是正在 板 后 贴 一 层 玻 璃 棉 以 控 制 声 阻 , , 第 期 , 马大献 微 穿 孔 板 吸 声 结 构 的 理 论和 设想 计 完 全 正 确 并 使 微穿 孔 板 达 到 实 用 阶 段 吸 声 特征 受 风 的 影 响 较 小 以 后 又 正在 排 气 和 通 风 消声 器 使 用 时 证 明 微 穿 孔 板 , 二 电 如 图 、 微 穿孔 板 的 声阻 抗率 , 微 穿 孔 板 吸 声 结 构 系 由穿 以 大 量 丝 米 级 小 孔 的 薄 板 再 加 板 后 的 空 腔 组 成 其 构 制 和 等 效 所示 卫 山 。 甘 , 下 , 图 微 穿 孔 板 吸 声结 构 及 其 等 效 电 , , 微 穿 孔 板 可 以 看 做 大 量 微 管 的 并 联 如 孔 间 距 离 比 孔 径 大 得 多 时 可 假 设 各 孔 即 各微 管 的 特 性 互 不 影 响 微 穿 孔 板 的 声 阻 抗 简 单地 即 等 于 单 孔 的 声 阻 抗 除 以 孔 数 , 正在 另一 方面 如 孔 , 间距离 比波长小得 多时 习 , 孔 间板 面临 声 波的 反 射 也可 以 忽 略不 计 〔」 , 正在这 种环境下 。 可 以应 用 对 微管 中的 声波 的分 析 结 果 的 简 化 推 导 如 下 把 圆 管 中的 空 气 看 成 由 大 , 量 厚度 极 薄 的 同轴 圆柱层 构成 的 每 层 沿 轴 向 的 运 动 要 受 其 惯 性 和 取 轴 向 速 度正在 径 向 的 梯 度 运 动 方程 式 即 为 一 成 正 比 的 粘 畅 阻 力 的 如 微管 两头 间 的声压 差 为 △ 。、 兰立 , ? 一 石甲 咎 的 函数 正在管 , 式中 为空气密度 , , 刃 为空 气 的 粘畅 系数 , “ 为 空 气 沿 轴 向的 质 点 速 度 为 向径 , 壁上 为零 管心 上 最 大 ‘ 为管 长 考虑正弦式活动 口 十 ‘ 式 时 间微 分 可 代 以 脚 乘积 而 写做 , 里盆 式的解 为 , 。 — — 一 十 斤 一 一 生 平 , 型 夕 卫 刃 一 分 冬 桑 刀友 ‘ 一 立 。 华 典 又 友 。 」 由于正在 管壁上 , , , 一 八 “ , 速 度必 须 为 零 一 一二 式中 一 , 。 了 代表零阶 函数 五〔 业 业 、 管 中的 平 均速 度 为 二 卜体 龟 △。 几二 、 , “ 「 , 一 “ 左 二逐个 万 下 石 , 友 。 。 又 火 。 式中 , 为一阶 泪 函数 ‘ 根 据定 义 微管 的声 率 为 , 一 弩 一 画 卜 一 干 六 捻弃 一’ , 中 国 科 , 学 、 年 式中 比 , 二 为 ‘ 应 叮 , 。 一 ‘ 压、 产 , ‘ 丫 , 压 功 为粘 畅性 附 面 层 厚 度 故 为 丫万半 径 取 附 面 层 厚 度 的 产 为运 动 粘畅 系数 可 为孔 的 曲 径 式 正在 细 管 和 粗管 的 近 似 值 分 别 为 斗 乙 ‘ ‘、 、 、 夕 如、 、 了 管 的 粗 细是 按 值的大小区 分 的 一 一 劣 一 脚 田 不 宁 一 宁一 ‘ , 一 尸‘ , 。 一 , 挽 一 了 、 , 二 ‘ 、 , 矛 万一 介 这就是 , 和 正在 会商 穿 孔 板 和 多孔 性 吸 声 材 料 时所 引 用的 式 子 率 由以 上结 果 可 以 看 出 , 的 实 数 部 分 是 声阻 率 虚数 部 分 是 声 抗 率 是 声 质量 五 拉 一 而 一 十 互 玉 切 ‘ 正在 , 时 约正在 , , 凡 。 , 吸 收频带宽度可 以达 到 很 大 的 值 一 逐个卫二一 ‘。 丫万 ’ 而正在 , 时 , 吸 收 频 带就 很是 窄 了 取 之间 , 普 通 穿 孔 板 结 构 需 另 加 吸 声材 料 式 可得 , 原 因 就正在 此 微穿孔板就 使 , 因此 不 用 其 它吸 声 材 料就 使 吸 收 频 带 较 宽 取一 式 正在 小 时 趋近 式 而正在 大 时 趋近 一 架 厂富 , , 十 田 沁 , 十 将 此值 取 准 确值 的 式 比 较 二 者 符 合 甚 好 最 大 误 差 为 、 户 并 式适合于任何 , 值 可取代 , 二 式 为 更 好 的 近 似值 管长 即穿 孔板 厚 , 当然 不 能 太 大 正在 管 中 呈现 横 波 时 , 的式子就 无 用了 声 质量 的 末 端 , , 若是不 是比管径 , 大得 多 就须 要加上结尾更正值 改 正 值 是 由 末 端 的 声辐 射 而 来 , 使 有 效 管 氏增 加 计较 两 端辐 射 声阻 的 末 端更正 因 此 可 求 得‘ , 是 由 于 空 气 出 入 微 管 时 有一 部 分 沿 障板 流 动 因 而 产 生 磨 擦 损 失所 致 外 都 是 无 穷 平 面 障 板 时 声 阻 率 增 加 了万 石 这 两 部 分 都 应 加于 不万 微穿孔板 的声 率 , , 两头 式 ‘ 如 果 假 设 各 孔 间 互 不 影 响 就 等 于 单管 的 声 阻 抗 率 包 括 末 端改 正 以 空气的特征声阻 ’ 值 除以 穿 孔 率 每单元板面 积 上孔 的 总面 积 为声速 为单元 , 穿 孔 板 的 相对 声 阻 抗 就 等 于 切 , 其 中相 对 声 阻 和 相 对 声 质 量 分 另 为 , 一 送习 厂 不 户 ‘ ‘ 十 述舀 习 弓 第 期 马大酞 微 穿孔 板 吸 声 结 构 的 理 论 和 设 计 和 , 八 。 , “? 一 十 卜声 二 十 了 米 秒 , , 的 一 ‘ 将 已 知 值 代 入 以 卜两 式 并 取 , ‘ 群 弓 一, 米 秒 , , 了 的 单元 用 毫 米 , 为百 分数 ‘ 少 夕 , 如 孔 排 成 方格 即 为 孔 间 距离 , 毫米 于是得 二二 二 一 夕 。 — ‘ 毛 , 一 户 一 乙 气 们 其 中声 阻 常 数 和声 质 量 分 别 为 、一 丁 乏 了万 十 二 ’ 。 友 一 兰 而 瓜 拜 、 为频次 所得 , , , 毛 左 都 是 相对 值 纯数 , , , 的单元 为秒 , 乘以 。 后 为纯数 友 左 是 , 。 和 ‘ 的 函数 见 图 , 按准 确值 式画的 」 升 甲 火怎月 平一侧一戈 「 布 价甲一计 八 一 甲 卜 卜 丫又 、 斗 卜 、 、 、 亡二 二 』 二二 刀 山干 , 曰 目 , 目‘ 习互 于 刁一 、 二 典二竺 、 ‘ 卜 夕 , 尸厂寸下 八 介 、 ? 飞 , 蕊 严二 户 妇 狡— 下石 矶 八 午 入 、 一 丫 耳以 入一 入一 火 户 气叭 注 址议 晒 卜 二 犷一 、 、 〕 一 一 谬一 戈戈 勺 议议 动 一 ‘ 份 月逐个一叮 刃 逐个山 卜逐个逐个一 ’ 一声汉 , 、 一 , ‘ 、 一友冬一于 琴 、 一 一 寸 下东 一 ‘ 尸产 一 护 人 矛 图 丫 汀 付 仪公扮 月 丈 二 一 一 、 一 一卞 火 二三 习 火 一 心 妇 一 寸 厂一 长 、 二拆一扮忙长 长 狡 一 声 阻 常 数 和 声质 量 常 数 由 和 式 可得 一 年 尸 逐个一 争 ) 一 左 碑 , 夕 毛庆 的 曲 线 也 画 正在 图 式可 见 , 上 , 。 接 近 穿 孔 板 结 构 的 吸 收 角 频 带 宽 度 频 带 宽度 乘 以 种 因而 , 由 越小 , , , 越大 只要 注 小于 毫 米 时 才 容 易 获得 宽频 带 吸 收 , 等 于 毫 米 时 吸 收 频 带 可 达到 几 千 赫 的 宽 度 以 上 各 式 只 限于非金属 板 , , 正在这范畴 内 从 到 毫 米 是可满脚一 般 对 吸 收 结 构 的 要 求 这 就 是 微 穿 孔 板 的 概念 热 传 导 系数 非 常 小 的 情 况 微 穿 孔板 如 果 用金 属或热 传 导很 , 大的薄板制制 还应计入热传导的影响 会商 , , 对 于 金 属 管 的 声 学 特征 , , , 曾有 比 较 详 细 的 热量 , 正在 正 常声场 中 空 气 的 压 缩 是 绝热 过程 , , 但 是正在 金属 管 中 接 近 管 壁 的 空 气 即 连结 恒 这 项 加 大 等 于 把 以 上 各 式 中的 , 温 任 何 热 量变 化 立 即 被 管 壁 传 开 , 如 果管 非 常 细 整个 管 内 的 空 气 就 处 于 恒温 状 态 拌 的 传 导代 表能 量 损 失 因 此管 内的 阻 尼 要 加 大 为空气的温度传 导 系数 一 值改 为拼十 叭 为 , 温 度梯 度 为 , ℃ 米时 , 又 每 秒 钟 单 位厚 度 空 气 的 温 度 的 增 加 米 , 米 秒 , 二者相加 , 户 , , 一, 秒 所 取 的值 比这 个 值 稍小 把这 个值代人 二 式 就 得 到 金属 微穿孔板 的 公 式 弓 二 二 一 — 乙 —叮 户 一, , , 、 一。 二友 , 、 , 左 。 ? 岁 饥 、 ’ 天 和 毛 仍为 , , 乙 斗 和 式 但 , 二 一 丫了 二式可画成 图 ’ 一 图 仍可 应 用 求 犷 和 。值 假设 值或 值 已知 的 子 ? , 和图 图 为声 质量 。 一 一 二 霓 , 一 一 一 一 。 ‘ 尸 一 未 , 一 , 斗 三 扛 江一 君 布一 逐个逐个牛 乙 一 屯 , 。 一 , 目盆 。 口目 一 图 微 穿 孔板 声质 髦 计 算 图 表 第 期 , 马大献 名, ‘ 微 穿 孔 板 吸 声 结 构 的 理 论 和 设想 ‘ 计较 图 由 能够按照 或 和 的 , 瓦 可 以 求得 。 和 犷 , 值 也可 互 求 能够互求 , 图 为 声阻 计较 图 称 , 。 己 。 ’ , 或 用图 左面 求得 和 这 样就 把 穿 孔 板 的 计 算 都 用 图 表 完 成了 毛 刃 。 上 图 , 肚 微 穿 孔 板 声阻 计 算 图 表 轴 上 左 面 合用 于导 热 板 左 面 适 用 于 隔 热 板 正在 设 计 微 穿孔 板 时 一 般 是 , , 。, 已知 , 求微穿 孔板约 , , , , 才 等值 这 个问 题 ‘ 不 能 由 各式曲 接 求 解 响较 小 因而 但从 图 能够看 出 产 毛 毛 次要取 , , 值相关 , ‘ 值 的 变 化 对 已影 和 式都可 写做 或 拼 值 相抵 消 一 ” 乎 二 而 按照 图 , 玉 、 的 十 、 式可 画 成如 图 例 弓 的 列线 图 , 操纵图 , 弓 进 行 计 算 的 步 骤 现 举 例说 明 一斗 求正在 中 斗 赫时 轴和 。 , 的微 穿孔 板 轴 订交 , , 正在图 。 轴上取所给值 穿过二点画一曲线 取 , 知 二 一 ” 再 由此 点和 频 率 式 子 , 为 朽 。的 点画 一 曲线 正在 轴 上 求得 近 似 值 ‘ 把这 个值和频次 知 毛 毛 毫米 而 友 一 , , 代入 已知 , 式 求得 。 , 取 可读 出 , 毫米 因此知 咒 尤 一 , 由 因此 一 及 毛 反 则由图 取 一 一 天 一 , , 按照 札 毫米 则 , , 和 盆 值 由图 , , 可求得 多 如穿 孔排成 方格 则 一 斗 , 取 , 一 于是应求 的 微 穿 孔板 的 参量 为 犷 毫米 , 毫 这 些值是 , 米 , 一 弓毫 米 , 把 这 些 值 代入 图 一 , 可 求 得 准 确值 和 、 一呜 正在 赫 否满脚 要 求 要根 据对 微穿 孔板 吸 声结 构的 吸 收 特征 要求而定 见后 现实制制 时 用 毫 一 年 “奋 呼 论 加 巧 丁 上 丰 十 图 , , 求 二 值 的 近 似值 的 图 表 , 米 钢 板 或 铝板 每 , 毫 米 冲或 压 。 毫 米 的 孔 板 后 因 冲压 而 凸 起 的 部 分 不 加处 理 , 无效厚 度即 接近 毫米 三 , 、 微 穿 孔 板 吸 声 布局 , 微 穿 孔 板 吸 声 结 构是 共 振 吸 声 体 刀 由图 一 一 的 等效 电 可 以 求 得 其 吸 声特 性 图中 为 板后空腔的声率 其值按一般计较为 正在 正 入 射 的 条 件 下 吸 声 系数 被 吸 收 的 声功 率 取 人 射 声 功 率 的 比 值 亦 即 被 吸 收 的 声 功 率 取 , , 其极大值 的比 为 天 刀 , 。材 一 户。 。 喀 。 。 , , “ 二 , 一 二 , , , 式巾 ‘ 一 。 波长 , 一 ‘ 由 式 可 求 得 频 率变 化 时 最 大 吸 声 系 数 , 内 一 石不万 一 忆 。 ? 吸 声 系数 最 大 的 频 率即 共振 频 率 满 脚 , 兀 , 式中 。 夕 一 , 。 几 。 几 为相 应的 波 长 。 为发 生最大 接收的频 率 或 共振频 率 第 期 马 大酞 微 穿 孔 板 吸 声 结 构 的 理 论 和 设想 吸 声 系数 为最 大 值 的一 半 时 的 二 值 满脚 , 一 一 , 二 夕, 一 , , 和 二 二 式中 一 又 兄 , , , 犯 九 ‘ 九 , , 为 吸 声 系 数 等于 丙 , 的频 率 , 从 凡 为 响应 的 波 长 , 一 称 为吸 收 频带 能够换 一 个 写法 切切 。 , 。 为微 穿 孔板 的 相 对 声抗 取空 腔 相 对 声 抗 的 参 数 之 比 表 征 穿 孔 板 吸 声 结 构 的 形成 相 当于 资 料 〔 板 的特征就是 , 能够看 出 , 文 中的 比力小 二 , 但后 者 只 用近似法 求得 , , 大于 , 的环境 而 微穿 孔 这 虽 然 只 是 数 量 的 差 别 但 已 构成 质 的 不 同 因 为 只 有 微 穿 孔 板 吸 声 正在 、 结 构 才 可 能 正在 宽频 带 内 有 较 大 的 吸 声 系 数 宽了 接收就 很低 能够 看 出 宽度 , , 大时 从 , 的 图上 也 可 以 看 出频 带 , 这是 量 转 化 为 质 的 一 个 例 子 值很大时 , , 式 三 个 解 比 较 小 这 时所 需 要 的 , 值较小 频 带 , 一 , , 也小 , 这 时 经验值 为 二 一 一 丁 艺江 成果误 差 小于 外 公式 , 的 余 切 可近似地 写 为 , 乙兀 因此获得三 式的近似解 为 一 既 生 一 习 逐个 十 贾 一 , ? 兀 , 去 、 万 、 , 一 、 尹 , 匕 — — 气 一 一 一 一 、 ‘ 十 十 十 — 一 、 十 匕 气 十 气, 、 而 弓 夕 了 、 、 边 一 丸 玉 一 年 ? 勺 气 , , ? 厂 十 — 五立 一 丫 省 丫 而 。 、 卜 一 丫 一 丽 、了 丽 , 上 面 四 个 近 似 式 可 用 来 做 穿 孔 板 结 构 的 任 何 计 算 或 设想 穿 孔 板 结 构 结 果 和 。 的 图表 正在 附近 但 计 算 是 曲 接 了 当 的 , 式可画成暗示 , 和 , , 彼此关 系 的 图 轴旁 加 注 夕。 一 又。 和 。 。 。 的值 见 和 式 这 样 所 有 穿 孔 板 特 性 和 设 计 都 归 纳到 斗 中 , 国 , 夕 年 一 张 图 中 了 求得 所 需 犷 和 “ 值 后 可 按 上 节方 法 求 得 穿 孔板 的 参 数 , 如 要求 接收 系数高 频带宽 , 则 值较 小 以 上 的近似 式就不靠得住了 , , , 可 以 另求三 式 的严 格解 图 为 微 穿 孔 板 吸 声 结 构 的 全 部 特征 图 坐 标 为 。 。, 最 大 吸 声 系数 丙 取 。 值相 应 式 , 一 八 和 , 。 。 , 。 取 , 值响应 , 取不 同常 , 少 弋 添 本 渺 一 熬 麟 雳 平 上 取 朴 卜 韦 卡 上 针 上 数值时 正在 而 , 平 面 上 得 一 组曲 线 【 取不 同 常 数 值 时正在 式 。 平 面上得 另 一 组 曲线 仁 分歧 体 , 由二组曲 线 的交 点 得 另 二组暗示 工 儿 一 九 值的线 微 穿 孔 板 吸 声 结 构是 共 振 吸 声 “ 由图 可知 , , 它 的 吸 声系 数 随 频 率 变 化 的 曲 线 和 一 般 共振 值 , 曲线 相 似 但 因 为 它 的 所 以 吸 收 峰 比力 宽 , ” 即 。。 , 值 很小 , , 九 值能够很大 值小时 相对 带 宽 获得 同 , 随 犷 添加 。 , 随 添加 而 减 小 样接收 , 频 带 可 以 宽得 多 , 所 以 添加 削减“ 是有 利 的 要 达 到 这 个 要 求须 把 穿 孔减 小 到 一 定 程 度 这 就是使 用微 穿孔板的原 因 制 制不 要 求细密 , , 微 穿孔 板 的 , 。 尹 和 , 值 有 些 出 人 对 吸 收特 性 只 要 平 均值 影 响 较 小 孔 径 不 均 匀 孔 距 有 出人 份 。 沐 恰 当 影 响就 更 小 了 , 设想举例 图 要求 , 至 里 , 赫间吸 声系数 正在图 夕 一 〔十 劝 时穿孔板布局特征图表 , 不 小于 。, , 朽 的 微 穿 孔板 吸 声结 构 一 为 , 以 上 要求 即 丙 呈 , 里 , 起首 知 九 弓和 , 上可找到 , 满 脚要求的点 正在 , , , , 一 的线以上 正在 一 两条线之间 能够任选一点 , 取 ? 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  微穿孔板吸声布局的理论和设想_高档教育_教育专区。年 月 中 阁 砰 荃 第 期 科学 技 术 成 果 微 穿孔 板 吸 声结 构 的理 论 和 设 计 马 大 献 中 国 科 学 院 物理 研 究所 一 摘 一 要 ,