拓展单层微穿孔板吸声体频带宽度的研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangligang987123
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
微穿孔板吸声体是我国声学专家马大猷教授提出的,它是由穿孔直径在1毫米以下的薄板和板后空腔组成的共振吸声结构。与多孔吸声材料相比,微穿孔板吸声体具有不受材料限制、能够适应高温高湿、高速气流等恶劣环境、经久耐用、清洁无污染等优点,因而被广泛应用于噪声控制的各个领域,被誉为21世纪理想的绿色吸声材料。   普通单层微穿孔板吸声体的结构参数固定以后,吸声频带有限(约为1~2个倍频程),难以应对复杂的噪声环境。拓展频带宽度的有效方法是设计两层或多层的微穿孔板结构,但这种做法无疑提高了结构的复杂度,增加了制造成本;另一种方法是进一步缩小微穿孔板吸声体的穿孔直径,根据马氏理论,当孔径减小到丝米量级(小于0.1mm),有望达到微穿孔板吸声体频带宽度的极限(约3~4个倍频程),但相应的打孔密度会大大增加,传统的打孔工艺成本较高,不适于批量化生产。同时随着穿孔直径的减小,微穿孔板吸声体的共振峰朝高频移动,对低频噪声的吸收能力相对减弱。增大微穿孔板背后的空腔深度可以改善其低频性能,但实际工程应用中,由于空间距离条件的制约,单层微穿孔板吸声体低频段的吸声性能仍然不足。   本文重点围绕拓展单层微穿孔板吸声体的频带宽度,尤其是低频的吸声频带,展开相关的研究。   主要的研究内容包括以下几个方面:   1.有效吸声频带宽度是微穿孔板吸声体吸声性能的主要评价指标,由自身的结构参数决定。本文通过MATLAB数值仿真,分析了微穿孔板吸声体的各结构参数对频带宽度的影响。然后运用MEMS技术加工了不同孔径的超微孔硅基微穿孔板,并在驻波管中测试它们的垂直入射吸声系数,实验发现其有效吸声频带宽度是常规孔径微穿孔板吸声体的2倍以上。   2.超微孔硅基微穿孔板吸声体频带宽度增加了,但随着穿孔直径的减小,其共振峰朝高频移动,对低频噪声的吸收能力减弱。因此本文提出了基于PVDF压电薄膜的微穿孔板吸声体(PVDF-MPPA),PVDF压电薄膜具有良好的柔性,入射声波的作用会引起薄膜的振动。利用薄膜的振动效应和微穿孔效应的耦合作用可以提高低频的吸声性能。基于有限柔性微穿孔板理论,设计合理的PVDF-MPPA结构参数,并根据设计的结构参数加工了实验样品,对实验样品的垂直入射吸声系数进行了测试,结果发现其有效吸声频带确实拓宽了。   3.基于PVDF压电薄膜的柔性微穿孔板,不仅具有良好的柔性,而且具有独特的压电效应。结合压电分流阻尼技术,在PVDF-MPPA两端接入分流电路可以进一步拓展低频的吸收频带。根据Hagood和Von Flotow提出的压电分流结构的数学模型和参数优化方法,设计了针对单个模态的纯电阻电路以及共振分流电路;并在驻波管中测试了PVDF-MPPA在分流电路开路、短路、接入纯电阻分流电路、共振分流电路条件下的吸声系数曲线,实验发现:通过调节分流电路的参数,进一步拓展了PVDF-MPPA在某个低频段的吸声频带。   4.利用PVDF压电薄膜的压电效应,也可以将其应用于主动噪声控制领域(ANC)。文中阐述了经典ANC的基本原理以及研究现状,并针对PVDF-MPPA这一具体结构,提出了相应的主动噪声控制方案。将PVDF-MPPA的被动吸声与主动噪声控制结合,有望显著提升单层微穿孔板吸声体对宽频噪声的吸收能力。
其他文献
.NetMicroFramework(以下简称MF)是微软公司基于.NET平台设计的新型嵌入式架构,主要针对硬件资源有限的嵌入式应用而设计。本文研制了基于MF的智能显示终端软件系统。首先分析了
数字磁通计是测量磁通量的一种测量仪器。数字磁通计广泛应用于磁体表面磁场测量、磁性材料生产加工以及磁性测试技术等领域。目前国内市场上的数字磁通计采用电子积分原理制
作为一项有着巨大前景的研究课题,自然场景图像中的文字检测与识别从一开始就受到国内外研究者的关注。它不仅对于基于文字内容的图像分析具有重要的作用,存在巨大的商业应用价
内燃机车微机控制系统担负着对内燃机车的控制和对关键设备进行故障诊断与维护的任务。在我国,随着机车的全面提速和内燃机车电气结构越来越复杂,作为内燃机车“神经中枢”的微
忆阻器是电阻器,电感器和电容器之外的第四个基本部件。由于忆阻器具有尺寸小、兼容性良好、可集成性高、功耗低等优势特性,它被认为是替代现有的晶体管从而延续摩尔定律的有力
近年来,随着通信技术、传感器技术、复杂网络理论的飞速发展和日益成熟,具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器网络成为了当前的研究热点之一。无线传感网络被誉为对人
虚拟手术作为虚拟现实技术在医学领域的一个重要应用,可以提供人体手术仿真和手术程序的模拟演练,降低医务工作者的培训成本,提高医疗水平,还可以帮助医务人员提前熟悉复杂手术的
直线电机具有可靠性强,结构简单,精度高,速度快等优点,目前已广泛地应用于工业、民用、军事及其它各种直线运动的场合。然而,直线电机系统具有强非线性和不确定性,如何对其有效的进行控制是当前一个热门的研究课题。本文以Hiwin双轴直线电机龙门系统为研究对象,结合D1驱动器,PMAC运动控制卡等装置构建了直线电机龙门控制实验系统。首先采用了无模型自适应控制,该方法属于典型的数据驱动控制,它无需知道被控系统
目前,人们对计算机虚拟现实技术模拟真实世界的质量以及准确度要求越来越高。纹理映射技术作为真实感虚拟场景绘制的一种重要技术,具有增加模型表面细节信息的作用,纹理映射技术
在工业过程中,为了减少产品的不合格率,满足日益增加的安全性需要和环境要求,对产品质量的要求越来越高。随着产品生产周期越来越短,国际竞争越来越敏锐,如何提高产品的质量