多种组合吸声材料的设计与实验研究

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1、2015年第5期物理通报物理技术研究多种组合吸声材料的设计与实验研究高洁舒玉娇(陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西西安710062)(收稿日期:20141224)摘要:本文针对几种普通常见材料进行了改变厚度、不同材料叠加、在材料后加空气层和在材料表面加孔等措施,研究不同情况下组合材料的吸声性能变化情况.结果表明:加厚与预留空气层都能提高材料在低频的吸声系数,同等厚度情况下,加厚对吸声系数的提高能力更大.多层材料叠加时,容隙率大的材料放在前面,组合结构在高频的吸声系数变大.材料两层叠加时,将吸声系数大的放在前面,组合结构低频处的吸声系数增大,反之吸声

2、系数位于两者之间.对简单材料进行重新组合和表面处理可以有效地提高材料的吸声性能,这些结果对实际工程中吸声材料的优化选择和充分利用有很好的参考意义,能有效节约成本.关键词:吸声材料吸声结构驻波管噪声有很好的吸声性能,而多孔性吸声材料的吸声1引言频率范围主要在中、高频.因此在进行噪声控制设计随着现代工业、建筑业和交通运输业的迅速发时,合理地将共振吸声结构与多孔性吸声材料相结展,各种机械设备、交通运输工具在急剧增加,噪声合,可以获得较宽频带的吸声效果.大量实验证明材污染日益严重.噪声影响人们的正常工作和休息、危料的厚度和容隙率、在材料后预留空气层以及多层[

3、3~6]害人体健康,同时也是导致发生各种事故的主要根材料叠加可以提高材料的吸声性能.薄板、穿孔[1]板和微穿孔板共振吸声结构[7~8]等常见的共振吸声源.如今噪声污染已成为继水污染、空气污染和固体废弃物污染的第四大坏境公害,因此必须对噪声结构也能提高材料的吸声性能.但它们对材料的吸进行控制.其中,使用吸声材料是控制噪声的重要途声性能究竟有何影响则需要实验的进一步验证.[2]本文拟采用驻波管法,对5种吸声性能表现一径之一.吸声材料按吸声机理分为多孔性吸声材料和共般的简单材料进行穿孔、叠加、重构等改造设计,使振吸声结构材料两大类.多孔性吸声材料是目前应这

4、些简单材料的吸声性能得到改善,并寻找材料吸用最广泛的吸声材料.其内部具有无数细微孔隙,孔声性能的改善规律,以求为实际应用中吸声材料的隙间彼此联通,且通过表面与外界相通,当声波入射优化利用研究找到一条新思路.到材料表面时,激发其孔隙内部的空气振动,使空气2吸声结构的设计及改善和固体筋络间产生相对运动并发生摩擦作用,由空气的黏性在孔隙内产生相应的黏性阻力,使得振动本文选择几种常见的、具有一定吸声性能的材空气的动能不断转换为热能,从而使声能量转换成料进行加工、改造,研究材料改造的吸声规律,并基热能而衰减.共振吸声结构是在声源发出声波的激于空气层吸声的原理设

5、计出一种特殊的吸声结构,励下,振动的结构或物体由于自身的内摩擦和与空来进一步完善设计.选择一些在生活中较常见的软气的摩擦,会把一部分振动能量转变成热能而消耗质材料来进行结构组合、改善设计.基础材料共5掉,从而降低了噪声.共振吸声结构主要对中、低频种,分别是橡胶,泡沫,纸板,海绵(1,2),毛毡.其中—96—2015年第5期物理通报物理技术研究橡胶正反两面不同,有一些凹凸不平但分布均匀的反射系数r的关系可写成小槽,反面是光滑的.纸板表面光滑,中间有一些并2(3)α=1-r联的管道结构.定义驻波比G为设计的方法主要有以下几种:pmaxG=(4)pmin(

6、1)加空气层.在海绵、泡沫和纸板后预留不同吸声系数可用驻波比表示为厚度的空气层.首先观察分析预留空气层对材料吸4G声系数的影响,再观察分析预留空气层厚度的改变α=2(5)(1+G)对吸声系数的影响.因此,只要确定声压极大和极小的比值,即可计(2)穿孔.在纸板、橡胶和泡沫的表面穿孔.首算出吸声系数.如果实际测得的是声压级的极大值先观察分析穿孔后吸声材料吸声性能的变化,再观[4]和极小值,记两者之差为L.察分析孔的大小、疏密和孔穿透与否对材料吸声性L4×1020α=L(6)能的影响.(注:大孔直径0.25cm,小孔直径0.2(1+1020)2cm)采用J

7、TZB吸声系数测试系统进行测试,该系(3)叠加.将纸板和橡胶、纸板和泡沫以及纸板统主要包括:驻波管,信号发生器,功率放大器,频谱和海绵两层或三层叠加,观察分析组合材料吸声性分析仪.其中驻波管有3类:低频管,主要用于测试能的改变.200~2000Hz,直径为100mm,长1500mm;中(4)在材料后预留空气层会影响多孔性吸声材频管主要用于测试2500~4000Hz,直径为50料的吸声性能,这里设计一种空气层放在材料中间mm;高频管主要用于测试5000~6300Hz,直径的吸声结构,把两个空腔泡沫相对放在一起组成泡为29mm;系统总长3700mm.测试

8、简图如图1所沫空腔,其中间有一个空气柱.研究泡沫空腔的吸声示.特性.3吸声系数测试测量吸声系数总共有3种方法