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    基于 自适应 穿孔 吸声 声阻抗 调节 装置 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201510116994.8

    申请日:

    2015.03.17

    公开号:

    CN104715749A

    公开日:

    2015.06.17

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G10K 11/172申请日:20150317|||公开
    IPC分类号: G10K11/172 主分类号: G10K11/172
    申请人: 中国科学院合肥物质科学研究院
    发明人: 王焕钦; 李子博; 朱利凯; 孔德义; 刘淑梅; 段秀华; 李山山; 殷世平
    地址: 230031安徽省合肥市西郊董铺岛1130号信箱智能所
    优先权:
    专利代理机构: 合肥天明专利事务所34115 代理人: 奚华保
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510116994.8

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.01.19|||2015.07.15|||2015.06.17

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置及调节方法,所述声阻抗调节装置包括噪声探测器、自适应控制器、压电薄膜驱动电路和压电薄膜微穿孔板吸声体。所述声阻抗调节方法是根据噪声探测器实时探测的入射噪声源信号,利用自适应控制器分析信号的频率及声压,并控制压电薄膜驱动电路输出优化的激励电压,驱动压电薄膜微穿孔板产生一定的振动速度,进而改变吸声器的声阻抗。本发明能实时优化微穿孔板共振吸声结构的吸声系数,大幅扩展微穿孔板共振吸声结构的有效吸声频带,实现按需降噪。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置,其特征在于:该调节装置包括噪声探测器、自适应控制器、压电薄膜驱动电路和压电薄膜微穿孔板吸声体;
    所述的噪声探测器,探头放置于噪声环境,其输出端与自适应控制器的输入端相连;所述的自适应控制器,其输出端与压电薄膜驱动电路的输入端相连;所述的压电薄膜驱动电路,其输出端与压电薄膜微穿孔板吸声体的外部电极相连;
    所述的噪声探测器,用于实时探测入射噪声源信号;
    所述的自适应控制器,用于获取入射噪声源信号的频率及声压,并根据入射噪声源信号的频率及声压,给出吸声频带的中心频率点和频带宽度,从而推算出压电薄膜微穿孔板吸声体在吸声降噪性能最优时的声阻抗;结合吸声体的原有声阻抗计算声阻抗的调节量,进而推算出压电薄膜驱动电路的驱动电压,并输出相应的控制信号至压电薄膜驱动电路;
    所述的压电薄膜驱动电路,用于根据自适应控制器的控制信号,输出相应的驱动电压,基于压电薄膜的逆压电效应,驱动其产生期望的振动速度,使压电薄膜微穿孔板吸声体的声阻抗发生相应的改变,并使压电薄膜微穿孔吸声体的吸声系数与频带实优化,实现按需降噪。

    2.  根据权利要求1所述的一种基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置,其特征在于:所述的自适应控制器包括信号分析??楹妥杩沟鹘谛藕偶扑隳??;所述的信号分析???,其输入端与噪声探测器的输出端相连,其输出端与阻抗调节信号计算??榈氖淙攵讼嗔?;
    所述的阻抗调节信号计算???,用于根据入射噪声源信号的频率及声压,给出吸声频带的中心频率点f0和倍频程n;还用于在压电薄膜微穿孔板吸声体结构参数确定后,利用公式(31)和公式(32)计算出满足吸声降噪性能需求的声阻抗Z',并结合吸声体的原有声阻抗Z,计算声阻抗的调节量△Z,
    2πf0m-cot(2πf0D/c)=0  (31)
    n=long2[(12(ωD/c)(1+r)+14(ωD/c)2(1+r)2+1)12)2]---(32)]]>
    其中,r表示吸声体的声阻,m表示吸声体的声质量,D表示吸声体的空腔深度,ω为入射噪声的角频率,c为空气中的声速;
    还用于利用公式(33)和公式(34)推算出压电薄膜驱动电路的驱动电压V,并输出相应的控制信号至压电薄膜驱动电路;
    ΔZ=Pvc---(33)]]>
    vc=-iωd33κV  (34)
    其中,P为压电薄膜微穿孔板表面的声压,υc为压电薄膜微穿孔板的振动速度,ω为入射噪声的角频率,d33为压电薄膜材料的压电常数,k为与机械负载和内应力产生的声压效应有关的物理量,常取值1。

    3.  根据权利要求1所述的一种基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置,其特征在于:所述的压电薄膜驱动电路包括双路直流稳压电源、信号功放电路和音频变压器;所述的双路直流稳压电源,用于为信号功放电路供电;所述的信号功放电路,其输入端与自适应控制器的输出端相连,其输出端与音频变压器的输入端相连;所述的音频变压器,其输出端与压电薄膜微穿孔板吸声体的外部电极相连。

    4.  根据权利要求1~3任意一项所述的一种基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置的调节方法,其特征在于:包括以下步骤:
    (1)噪声探测器实时探测入射噪声源的信号;
    (2)自适应控制器中的信号分析??槭凳被袢∪肷湓肷吹钠德屎投杂Φ纳?;
    (3)自适应控制器中的阻抗调节信号计算??橄雀萑肷湓肷葱藕诺钠德始吧?,给出吸声频带的中心频率点f0和倍频程n,压电薄膜微穿孔板吸声体结构参数确定后,再利用公式(31)和公式(32)计算出满足吸声降噪性能需求的声阻抗Z',并结合吸声体的原有声阻抗Z,计算声阻抗的调节量△Z,
    2πf0m-cot(2πf0D/c)=0  (31)
    n=long2[(12(ωD/c)(1+r)+14(ωD/c)2(1+r)2+1)12)2]---(32)]]>
    其中,r表示吸声体的声阻,m表示吸声体的声质量,D表示吸声体的空腔深度,ω为入射噪声的角频率,c为空气中的声速;
    利用公式(33)和公式(34)推算出压电薄膜驱动电路的驱动电压V,并输出相应的控制信号至压电薄膜驱动电路;
    ΔZ=Pvc---(33)]]>
    vc=-iωd33κV  (34)
    其中,P为压电薄膜微穿孔板表面的声压,υc为压电薄膜微穿孔板的振动速度,ω为入射噪声的角频率,d33为压电薄膜材料的压电常数,k为与机械负载和内应力产生的声压效应有关的物理量,常取值1;
    (4)压电薄膜驱动电路根据自适应控制器的控制信号,输出相应的驱动电压,基于压电薄膜的逆压电效应,驱动其产生期望的振动速度,使压电薄膜微穿孔板吸声体的声阻抗发生相应的改变,并使压电薄膜微穿孔吸声体的吸声系数与频带实优化,实现按需降噪。

    5.  根据权利要求4所述的声阻抗调节方法,其特征在于:步骤(1-2)中,所述的入射噪声源的信号,先经模数转换后,输送至自适应控制器,再利用声学信号的分析方法,从中提取出入射噪声源信号的频率和幅度,并利用噪声探测器的灵敏度,推算出入射声源信号在各个频率下的声压。

    6.  根据权利要求4所述的声阻抗调节方法,其特征在于:步骤(4)中,所述的压电薄膜驱动电路的驱动电压为100Hz~20KHz的单频或多频的交流激励信号。

    说明书

    说明书基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置及调节方法
    技术领域
    本发明涉及微穿孔板吸声器技术领域,具体涉及一种基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置及其调节方法。
    背景技术
    当今社会,科学技术迅速发展,社会前进步伐加快,然而随之而来的辐射噪声也给人们生产生活的各个方面带来了大量的危害。研究和控制噪声既是?;せ肪车钠惹行枰?,也是提高工业产品质量、减小能耗所必须解决的问题。
    噪声控制主要有三种措施,一是控制噪声源;二是在控制噪声的传播途径;三是在接受者身上采取隔离措施,减少噪声对接受者的危害。在传播途径上加以控制是一种传统有效的技术,包括吸声、隔声、隔振、阻尼减振等。其中利用吸声材料或吸声结构来吸收声能,降低噪声强度是常用的最简洁、有效的控制方法
    著名的声学专家、科学院院士马大猷教授提出的微穿孔板共振吸声体是一种常用的吸声结构。微穿孔板共振吸声结构具有高频吸声性能好,不含多孔性纤维材料,不怕水和潮气,耐温防火,不霉,不蛀,清洁,无污染,可耐高温,耐腐蚀,能承受高连气流冲击,装饰效果好,经久耐用等优点。众多科学家研究并制作出各种材质、各种结构的微穿孔板共振吸声结构,解决了许多吸声降噪问题,如人民大会堂的音质问题,德国议会大厅的声学缺陷问题等。同时,在解决高噪声的特殊环境下的吸声问题上,如火箭、导弹发射时的高噪声污染,微穿孔板共振吸声结构也起到了重要的作用。现在,随着不同材料、不同结构、不同加工工艺逐渐被引入到微穿孔板的制作中,微穿孔板共振吸声结构的应用范围也得到了拓展。
    但是,普通单层微穿孔板吸声体,其穿孔直径d、穿孔率p、板厚t和空腔深度D等结构参数固定之后,根据经典的微穿孔板理论可以预测其吸声性能(最大吸声系数以及有效吸声频带)。如目前大量使用的微穿孔板吸声体孔径在0.8mm左右,穿孔率介于3%~5%之间,其频带宽度约为1~2个倍频程,有 效吸声频带较窄。这表明,一旦设计好结构的各种参数,吸声体的中心频率固定且吸声频带有限。而如今,使用微穿孔板吸声体来进行吸声降噪的环境更复杂,如大型动力设备、道路等开放环境,噪声信号具有频带宽且频谱复杂的特征。在这种情况下,一个传统的微穿孔板吸声体,难以应对这些复杂的应用环境,因此迫切需要拓宽微穿孔板吸声体的有效吸声频带。目前拓宽单层微穿孔板吸声体的有效吸声频带有四种主要的方法。第一种方法是采用多层复合的微穿孔板吸声结构,每一层的结构参数(穿孔率、穿孔直径、空腔深度以及板厚)可以不同,各层综合作用的效果显著提升了微穿孔板吸声体在全频段的吸声性能。但多层复合结构明显增加了结构复杂度,也大大增加了材料和加工成本,在实际工程应用中还受到空间距离的限制。第二种方法是在单层的微穿孔板背面放置吸声材料,但增加吸声材料会带来整个结构的二次污染,发挥不了微穿孔板作为绿色环保型吸声材料的优势。第三种方法是基于压电分流阻尼技术拓展单层微穿孔板吸声体的有效吸声频带?;诜至髯枘峒际醯脑肷刂埔话闶钦攵缘推档ジ稣穸L?,对低频吸声效果改善的频带较窄,基于多个模态的分流电路可以拓宽低频的吸收频带,但分流电路结构较为复杂。第四种方法是主被动结合的复合吸声结构。将单层微穿孔板吸声体与后覆空腔内的主动吸声控制系统相结合组成复合吸声结构,可实现宽频带的高吸声性能。但主动吸声控制系统致使整个吸声器的结构过于复杂,实际应用中更容易受到空间距离的限制。
    发明内容
    本发明的目的在于提供一种基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置及其调节方法,该调节装置及其调节方法能够根据入射噪声声波特征实时优化微穿孔板共振吸声结构吸声系数,并大幅扩展微穿孔板共振吸声结构的有效吸声频带。
    为实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:
    一种基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置,该调节装置包括噪声探测器、自适应控制器、压电薄膜驱动电路和压电薄膜微穿孔板吸声体。
    所述的噪声探测器,探头放置于噪声环境,其输出端与自适应控制器的输 入端相连。所述的自适应控制器,其输出端与压电薄膜驱动电路的输入端相连;所述的压电薄膜驱动电路,其输出端与压电薄膜微穿孔板吸声体的外部电极相连。
    所述的噪声探测器,用于实时探测入射噪声源信号。
    所述的自适应控制器,用于获取入射噪声源信号的频率及声压,并根据入射噪声源信号的频率及声压,给出吸声频带的中心频率点和频带宽度,从而推算出压电薄膜微穿孔板吸声体在吸声降噪性能最优时的声阻抗;结合吸声体的原有声阻抗计算声阻抗的调节量,进而推算出压电薄膜驱动电路的驱动电压,并输出相应的控制信号至压电薄膜驱动电路。
    所述的压电薄膜驱动电路,用于根据自适应控制器的控制信号,输出相应的驱动电压,基于压电薄膜的逆压电效应,驱动其产生期望的振动速度,使压电薄膜微穿孔板吸声体的声阻抗发生相应的改变,并使压电薄膜微穿孔吸声体的吸声系数与频带实优化,实现按需降噪。
    进一步的,所述的自适应控制器包括信号分析??楹妥杩沟鹘谛藕偶扑隳??;所述的信号分析???,其输入端与噪声探测器的输出端相连,其输出端与阻抗调节信号计算??榈氖淙攵讼嗔?。
    所述的阻抗调节信号计算???,用于根据入射噪声源信号的频率及声压,给出吸声频带的中心频率点f0和倍频程n?;褂糜谠谘沟绫∧の⒋┛装逦褰峁共问范ê?,利用公式(31)和公式(32)计算出满足吸声降噪性能需求的声阻抗Z',并结合吸声体的原有声阻抗Z,计算声阻抗的调节量△Z,
    2πf0m-cot(2πf0D/c)=0  (31)
    n=log2[(12(ωD/c)(1+r)+14(ωD/c)2(1+r)2+1)12)2]---(32)]]>
    其中,r表示吸声体的声阻,m表示吸声体的声质量,D表示吸声体的空腔深度,ω为入射噪声的角频率,c为空气中的声速;
    还用于利用公式(33)和公式(34)推算出压电薄膜驱动电路的驱动电压V,并输出相应的控制信号至压电薄膜驱动电路;
    ΔZ=Pvc---(33)]]>
    vc=-iωd33κV  (34)
    其中,P为压电薄膜微穿孔板表面的声压,υc为压电薄膜微穿孔板的振动速度,ω为入射噪声的角频率,d33为压电薄膜材料的压电常数,k为与机械负载和内应力产生的声压效应有关的物理量,常取值1。
    所述的压电薄膜驱动电路包括双路直流稳压电源、信号功放电路和音频变压器;所述的双路直流稳压电源,用于为信号功放电路供电;所述的信号功放电路,其输入端与自适应控制器的输出端相连,其输出端与音频变压器的输入端相连;所述的音频变压器,其输出端与压电薄膜微穿孔板吸声体的外部电极相连。
    本发明还包括一种上述声阻抗调节装置的调节方法,该调节方法包括以下步骤:
    (1)噪声探测器实时探测入射噪声源的信号;
    (2)自适应控制器中的信号分析??槭凳被袢∪肷湓肷吹钠德屎投杂Φ纳?;
    (3)自适应控制器中的阻抗调节信号计算??橄雀萑肷湓肷葱藕诺钠德始吧?,给出吸声频带的中心频率点f0和倍频程n,压电薄膜微穿孔板吸声体结构参数确定后,再利用公式(31)和公式(32)计算出满足吸声降噪性能需求的声阻抗Z',并结合吸声体的原有声阻抗Z,计算声阻抗的调节量△Z,
    2πf0m-cot(2πf0D/c)=0  (31)
    n=log2[(12(ωD/c)(1+r)+14(ωD/c)2(1+r)2+1)12)2]---(32)]]>
    其中,r表示吸声体的声阻,m表示吸声体的声质量,D表示吸声体的空腔深度,ω为入射噪声的角频率,c为空气中的声速;
    利用公式(33)和公式(34)推算出压电薄膜驱动电路的驱动电压V,并输出相应的控制信号至压电薄膜驱动电路;
    ΔZ=Pvc---(33)]]>
    vc=-iωd33κV  (34)
    其中,P为压电薄膜微穿孔板表面的声压,υc为压电薄膜微穿孔板的振动速度,ω为入射噪声的角频率,d33为压电薄膜材料的压电常数,k为与机械负载和内应力产生的声压效应有关的物理量,常取值1;
    (4)压电薄膜驱动电路根据自适应控制器的控制信号,输出相应的驱动电压,基于压电薄膜的逆压电效应,驱动其产生期望的振动速度,使压电薄膜微穿孔板吸声体的声阻抗发生相应的改变,并使压电薄膜微穿孔吸声体的吸声系数与频带实优化,实现按需降噪。
    步骤(1-2)中,所述的入射噪声源的信号,先经模数转换后,输送至自适应控制器,再利用声学信号的分析方法,从中提取出入射噪声源信号的频率和幅度,并利用噪声探测器的灵敏度,推算出入射声源信号在各个频率下的声压。
    步骤(4)中,所述的压电薄膜驱动电路的驱动电压为100Hz~20KHz的单频或多频的交流激励信号。
    本发明的有益效果为:
    (1)与传统的多层复合微穿孔板共振吸声结构相比,本发明既可以满足宽频段吸声降噪的需求,又具有简单的结构和制作工艺流程,使得加工、维护成本更低廉。
    (2)与传统背面放置吸声材料的单层微穿孔板相比,本发明是基于自适应微穿孔吸声器的,并不会带来二次污染。
    (3)与传统外接阻尼损耗电路的微穿孔板吸声器相比,本发明有效吸声中心频率和带宽可以自适应调整,实现宽频范围内的吸声优化,更适合复杂环境的吸声降噪要求。
    (4)与传统的主被动结合的复合吸声结构相比,本发明可实现主动控制??橛胛⒋┛装骞舱裎峁沟募苫?,节省整个吸声装置安装时占用的空间。
    (5)本发明通过主动控制实时调节压电薄膜微穿孔板吸声器的声阻抗,根据入射噪声声波特征实时优化微穿孔板共振吸声结构吸声系数,并大幅扩展微穿孔板共振吸声结构的有效吸声频带。
    附图说明
    图1是本发明中基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置的结构示意图;
    图2是基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置在阻抗管中进行实验的原理示意图。
    其中:
    1、信号发生器,2、功率放大器,3、声源扬声器,4、阻抗管,5、B&K型号4190传声器,6、B&K型号4190传声器,7、B&K公司PULSE7700噪声与振动分析软件平台,100、噪声探测器,200、自适应控制器,201、信号分析???,202、阻抗调节信号计算???,300、压电薄膜驱动电路,301、双路直流稳压电源,302、信号功放电路,303、音频变压器,400、压电薄膜微穿孔板吸声体,500、噪声源。
    具体实施方式
    下面结合附图对本发明做进一步说明,本发明适用于单层或多层压电薄膜微穿孔吸声器:
    如图1所示的一种基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置,该调节装置包括噪声探测器100、自适应控制器200、压电薄膜驱动电路300和压电薄膜微穿孔板吸声体400。所述的自适应控制器200包括信号分析???01和阻抗调节信号计算???02。所述的压电薄膜驱动电路300包括双路直流稳压电源301、信号功放电路302和音频变压器303。所述的双路直流稳压电源301,用于为信号功放电路302供电。所述的压电薄膜微穿孔板吸声体400为外设电极引线的压电薄膜微穿孔板及后覆刚性背腔。
    如图2所示,信号发生器1、功率放大器2、声源扬声器3、阻抗管4、B&K型号4190传声器5、B&K型号4190传声器6以及B&K公司PULSE7700噪声与振动分析软件平台7共同构成了传递函数法测量吸声系数的装置。在阻抗管4中,压电薄膜微穿孔板正面暴露在垂直入射的声波下,背面为一空气腔;同时,压电薄膜微穿孔板通过电路引线端与外部的压电薄膜驱动器300进行连接,用于驱动压电薄膜微穿孔板产生振动;压电薄膜驱动电路300与自适应控 制器200相连,由自适应控制器200发出相应的控制信号,控制压电薄膜驱动电路300输出合适大小的电压;自适应控制器200又与噪声探测器100相连,噪声探测器100正面暴露在垂直入射的声波下,用于探测入射噪声信号,并传输给自适应控制器300进行运算,分析探测噪声并产生相应的控制信号;噪声探测器100、自适应控制器200、压电薄膜驱动电路300和压电薄膜微穿孔板吸声体400共同构成了自适应微穿孔吸声器。
    声阻抗调节及结构吸声性能检测实验的工作过程和原理为:信号发生器1产生噪声信号,经Classic牌型号4.0B的功率放大器2后传递至动圈式声源扬声器3,声源扬声器3在阻抗管4中输出噪声信号;噪声在阻抗管4中近似以平面波的形式传播,并垂直入射到压电薄膜微穿孔板共振吸声结构400的表面;同时噪声探测器100探测入射噪声信号,并传递给自适应控制器200;自适应控制器200综合输入信息,通过上述控制方法产生控制信号,控制压电薄膜驱动器300输出相应的电压来驱动压电薄膜微穿孔板共振吸声结构400中的主动控制执行器件——压电薄膜微穿孔板;基于逆压电效应,压电薄膜产生振动,进而可以改变表面辐射阻抗大小,调节压电薄膜微穿孔板共振吸声结构400的吸声系数;靠近压电薄膜微穿孔板共振吸声结构400表面的两个传声器5(6)同时将各自检测的声压信号传递到B&K PULSE7700系统,利用传递函数法计算压电薄膜微穿孔板共振吸声结构400的吸声系数,用于反馈微调理论计算得到驱动电压。
    本发明还涉及一种基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗的调节方法,该方法包括以下步骤:
    (1)噪声探测器实时探测入射噪声源的信号;
    (2)自适应控制器中的信号分析??槭凳被袢∪肷湓肷吹钠德屎投杂Φ纳?;
    (3)自适应控制器中的阻抗调节信号计算??楦萑肷湓肷葱藕诺钠德始吧?,给出吸声频带的中心频率点f0和倍频程n,根据以下公式:
    2πf0m-cot(2πf0D/c)=0  (1)
    n=log2[(12(ωD/c)(1+r)+14(ωD/c)2(1+r)2+1)12)2]---(2)]]>
    其中,r表示吸声体的声阻,m表示吸声体的声质量,ω为入射噪声的角频率,D表示吸声体的空腔深度,c为空气中的声速。
    压电薄膜微穿孔板吸声体结构参数确定后,利用公式(1)和公式(2)可以求出满足吸声降噪性能需求的声阻抗Z',结合吸声体的原有声阻抗Z计算声阻抗的调节量△Z,利用公式(3)和公式(4)推算出压电薄膜驱动电路的驱动电压输出相应的控制信号至压电薄膜驱动电路
    ΔZ=Pvc---(3)]]>
    vc=-iωd33κV  (4)
    其中,P为压电薄膜微穿孔板表面的声压,υc为压电薄膜微穿孔板的振动速度,ω为入射噪声的角频率,d33为压电薄膜材料的压电常数,k为与机械负载和内应力产生的声压效应有关的物理量,常取值1;
    (4)压电薄膜驱动电路根据自适应控制器的控制信号,输出相应的驱动电压,基于压电薄膜的逆压电效应,驱动其产生期望的振动速度,使压电薄膜微穿孔板吸声体的声阻抗发生相应的改变,并使压电薄膜微穿孔吸声体的吸声系数与频带实优化,实现按需降噪。
    所述的基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗的调节方法的详细工作原理为:
    假设初始时该压电薄膜微穿孔板共振吸声结构未进行主动调整,各结构参数(如微孔直径d0、微穿孔板厚度t0、穿孔率p0及空腔深度D)已知,推算出该结构的吸声性能(最大吸声系数α0和频程(f2/f1)0)。微穿孔板共振吸声结构的吸声特性参数——最大吸声系数α0和频程(f2/f1)0主要由微穿孔板结构的声阻抗率Z来决定:
    Z=R+jωM+ZD  (1)
    其中,R表示声阻,M表示声质量,ZD表示空腔特征阻抗,R、M和ZD均可由结构参数推出。
    整个微穿孔板吸声体的相对声阻抗(用空气阻抗ρc归一化)等于:
    z=Z/ρc=r+jωm-j cot(ωD/c)  (2)
    整个微穿孔板吸声体的垂直入射吸声系数为:
    α=4r(1+r)2+(ωm-cot(ωD/c))2---(3)]]>
    整个微穿孔板吸声体的垂直入射最大吸声系数为:
    α0=4r(1+r)2---(4)]]>
    f2/f1=(12(ωD/c)(1+r)+14(ωD/c)2(1+r)2+1)12)2---(5)]]>
    其中,ω为角频率,c为空气中的声速,f1和f2分别为吸声系数为最大值一半对应的频率点。
    采用基于自适应微穿孔吸声器的声阻抗调节方法后,整个吸声结构的声阻抗等于:
    Z'=Z+△Z  (6)
    其中,Z为自适应微穿孔板的声阻抗,ΔZ为振动速度引起的调节声阻抗。
    根据D.M.Photiadis等人采用相对坐标和集中参数的理论对该型材料结构的逆压电作动性能做了具体的分析,材料的振动速度υc和所施加驱动电压的关系是:
    vc=-iωd33κV  (7)
    ω为角频率,d33为材料压电常数,k为与机械负载和内应力产生的声压效应有关的物理量,常取值1。
    振动速度引起的声阻抗ΔZ与材料表面声压P的关系:
    ΔZ=Pvc---(8)]]>
    驻波管中材料表面声压可由探测到的入射噪声声压代替。
    本发明针对不同频率f的入射噪声,结合上述声阻抗调节方法,计算并将ΔZ调整到合适大小,使得压电薄膜微穿孔板共振吸声结构对此频率噪声的吸声系数达到最优,实现按需降噪。
    以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员 对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的?;し段?。

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    本文标题:基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置及调节方法.pdf
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