声学测试系统原理与搭建及多孔氧化硅声学性能初步研究

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波是自然界中物质集体运动的一种形式。其中,声波是最常见的形式之一。由于声波能为人耳直接感知,与人类健康、高品质生活息息相关。在一定频率范围内,根据实际需求开发对声波增强或声波减弱材料,探寻精细控制声波的实验方案,澄清不同微观结构与声波相互作用机制拥有理论和应用意义。多孔材料因具有大量微观孔隙结构,可与声波发生较强的相互作用,拥有丰富的声学性质,已被人们广泛研究。这些性质主要来源于多孔材料中黏性、热传导、吸附等因素对声波传播的影响。由于孔结构的随机性,具体结构参数对声波的影响过程复杂,研究过程难以将不同效应的影响区分开来。目前,大多数关于多孔材料的声学研究是使用阻抗管或者亥姆霍兹共振腔来完成,鲜有利用腔体与扬声器耦合的封闭系统。对于闭箱扬声器系统,填充在腔体中的多孔材料对声波的影响可以集中体现在频率响应、阻抗曲线中。宏观系统表现出的等效声顺等物理量反映了微观过程中的声-物质相互作用。为了研究多孔二氧化硅的声学性能,本论文工作搭建了一套基于Labview的声学测试系统,对腔体填充的微型闭箱扬声器测试方法进行了研究。实验中,多孔二氧化硅被填充到封闭腔体中,腔体与微型扬声器组成闭箱扬声器系统,并且采用电学性能测试系统来研究其频响特性。主要研究结果如下:(1)测试系统搭建·针对声学测试庞大数据流,编写了可自定义采样配置的数据采集程序、数据导出程序。·设计前级放大、信号调制滤波和差分输入电路,将受恒压源驱动的传声器所采集电压数据输送至数据采集卡。·在10 V恒压驱动下,系统灵敏度为0.14 V/Pa(灵敏度级-17 d B),比传声器元件自身灵敏度50 m V/Pa(灵敏度级-26 d B)提高了9 d B。(2)多孔二氧化硅声学性能测试方法研究·通过改变多孔二氧化硅颗粒的填充量,完成了微型闭箱扬声器系统在100-4000 Hz频率范围的实时响应性能。·1000 Hz处表现出了最强的吸声性能,并随填充量增加而增加,最大实现了6.6 d B的消声。·在低频处,高填充量出现反常增强,经分析认为是孔结构对空气分子吸附所致。
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