新型吸声体的研究

　　[提 要] 介绍一种耐潮湿、可清洗、吸声频带宽的新型吸声体的吸声原理、特点与应用。

　　一、前言

　　吸声降噪一直是噪音治理工程中应用最广泛的主要措施之一,就其吸声机理而言,可分为有源吸声法和常规吸声法二类。

　　有源吸声是利用电子线路供给反相声音因而降低局部噪声的方法。这种方法随着计算机的发展而迅速发展,但目前尚处在研究阶段,工业应用还需一段时间。

　　常规吸声法又可分为多孔吸声材料吸声和穿孔板共振吸声结构吸声。多孔吸声材料吸声机理是材料内部有很多与大气相通的微孔和通道,对气体或液体流过时产生阻尼的作用,这是由于空气在材料微孔中粘滞,热传导与驰豫现象,使声能转换为热能。常用的多孔吸声材料有玻璃棉、矿棉、岩棉和泡沫塑料等,用这类吸声材料做成的吸声体,吸声系数较高,吸声频带宽,但由于材质的纤维直径太细,约4mm,如此细的纤维非常易断落,对人体健康有影响,另外,这类材质一旦受潮,吸声系数马上下降,因此,它不适宜用于食品、医疗行业或湿度较大的工作场所。常规的穿孔板共振吸声结构,因其吸声频带太窄,很难满足机器设备宽频带的吸声要求。为满足食品、医疗等行业及湿度较大工作场所的吸声要求,我们专门研制了一种新型吸声体,其原理、特点如下。

　　二、新型吸声体的吸声原理

　　1.共振吸声器

　　图1是共振吸声器的典型例子,由一根短管与一个空腔组成,它们的声学作用各有不同。当声波传播到短管时,管口与管内的空气随声波一起来回振动,它的声学作用主要是声质量ma。空腔内的声压随空气胀缩而变化,它的声学作用主要是一个声顺Ca。此外,当空气在壁面附近来回振动时,由于粘滞阻尼和热传导作用,会使声能损耗,它的声学作用是一个声阻Ra,其等效线路见图2。

　　2.穿孔共振吸声结构与共振频率

　　穿孔板共振吸声结构见图3所示,它是由钢性壁面前一定距离处,平行装置一声穿孔板,穿孔和版后的空气层就组成了一个共振吸声结构。穿孔板上每一个穿孔与其相对应的空气层组成的系统类似于短管与空腔组成的共振吸声器,穿孔板共振吸声结构可以看成由这些互相独立的共振吸声器/并联0而成。穿孔板共振吸声结构的共振频率也就是单个共振吸声器的共振频率。

　　有关文献给出了共振吸声结构的共振频率计算公式:

式中c--声速m/s

　　D--空气层深度,cm

　　δ--穿孔板的穿孔率

　　l--穿孔的有效长度

　　b--穿孔板厚度,mm

　　β0--末端修正系数

　　d--穿孔孔径,mm