PVDF压电薄膜新型微穿孔板主动吸声方法的仿真研究.pdf

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1、机械设计与制造第2期MachineryDesign&Manufacture2014年2月PVDF压电薄膜新型微穿孔板主动吸声方法的仿真研究段秀华，王焕钦，钱玉洁，孔德义(中国科学院合肥智能机械研究所传感技术联合国家重点实验室，安徽合肥230031)摘要：普通的单层微穿孔板结构参数固定后，吸声频带有限，多层微穿孔板可以拓宽吸声频带，但增大了吸声体的体积，同时增加了结构的复杂度。为此，提出了一种基于压电薄膜的新型单层微穿孔板结构，该结构利用形变可控的PVDF压电薄膜制作MPP，MPP的结构参数如孔径可以随入射频率的变化实时调节，并且PVDF压电薄膜本身可以作为

2、主动吸声控制的执行器。同时提出了针对该结构的主动吸声方法，即通过跟踪入射频率的变化来控制孔径的微形变使其吸声系数实时最优化。通过对四种典型PVDF—MPP结构的数值仿真，表明该主动吸声方法的有效性，为工程上构建轻薄、高效的吸声体，提供了新思路。关键词：PVDF压电薄膜；微穿孔板；孔径；吸声系数；主动吸声中图分类号：TH16；TB5文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)02—0024—04SimulationofActiveSoundAbsorptionofaNewPVDFMicr0一PerfOratedPlateStructureDUANX

3、iu-hua，WANGHuan—qin，QIANYu-jie，KONGDe-yi(StateKeyLaboratoryofTransducerTechnology，InstituteofIntelligentMachines，ChineseAcademyofSciences，AnhuiHefei230031，China)Abstract：Thetraditionalsingle-layerMPPhasalimitsoundabsorbingband，andmulti—layercanexpandthebandsofabsorption，butitincre

4、asesthevolumeandcomplexityofabsorber，SOanewmicro-pelforatedplatestructurewasproposedbasedonthePoinylidenefluoride(PVDF)piezoelectriclm(namedPVDF-MPP)，ofwhichtheadvantageispiezoelectricthinfilmthatCanbeusedfortheactuatorofactiveabsorptioncontro1．AnactivecontrolmethodWasproposedbase

5、dOnthisstructure，bytrackingthesoundwavefrequency'svariationandcontrollingthemicro—deformationofaperture，toachievethemaximumofthesoundabsorptioncoefficientintime．ThesimulationresuhstothefourtypicalPVDF—MPPstructuresshowedthevalidityofthecontrolmethod，whichCanprovideanewstrategytoma

6、keathinnerandmoreeficientsoundabsorber．KeyWords：PVDFPiezoelectricFilm；MPP；PoreSize；SoundAbsorptionCoeficient；ActiveAbsorption且由于采用了复杂耗时的自适应算法，需要用昂贵的控制器才能实1引言现，限制了该结构的实际应用。在国内，文献Ⅱ也对微穿孔板的主动微穿孔板共振吸声结构由我国声学专家提出文献。因其具吸声进行了研究，通过实时调节微穿孔板背后的空腔深度，保证微有防潮、耐高温、耐腐蚀，能承受高速气流冲击等优点而得到迅速穿孑L板的共振频率与人

7、射声波的频率相等，从而使得微穿孔板在任发展[3-5]。一个单层的微穿孔板，当结构参数固定后，其共振频率是一频率入射声波下的吸声系数达到最大。这种控制方法算法简单，固定的，吸声频带有限，难以应用于复杂的噪声环境。为此，文献但需要附加作动器移动刚性壁来调节空腔深度，对于低频的入射噪提出在微穿孔板的空腔内放置多孔吸声材料或吸声薄膜形成复声需很大的空腔深度才能满足共振条件。提出一种基于PVDF压合降噪结构来提高吸声效果；文献f7]对多层微穿孔板的结构参数电薄膜的新型单层微穿孔板结构(PVDF—MPP)，并提出针对此结进行了优化设计。这些方法虽然在一定程度上拓宽了吸

8、声频带，但构的主动吸声方法，通过追踪入射频率的变化来控制孔径的微变