多层微穿孔板吸声材料的参数设计与优化

发布时间：2020-05-31 09:55

【摘要】：吸声系数的准确测量是评价吸声材料质量的基本前提,为了改善吸声材料测量值的准确可靠性,需建立声学标准样板、标准测量方法、被测材料的量值溯源途径,实现对吸声材料声学特性进行标准的量化评价。本论文针对目前吸声系数测量中缺乏声学标准样板的现状,提出采用金属微穿孔板制备多层结构的标准样板。主要研究了多层微穿孔板吸声材料的参数设计。根据声学标准样板的设计要求,选用了结构稳定、便于保存、吸声性能良好的金属板材进行参数优化设计,利用遗传算法分别建立了三个模型来优化微穿孔板的参数,采用激光打孔技术成功制备了铝质微穿孔板,并在声阻抗管中测量了吸声系数,结果表明测量值能较好地匹配理论模型。具体研究内容包括:第一,依据马大猷的微穿孔板基本理论,利用声电类比法类推出单层和双层微穿孔板的等效电路图,为制作标准板的优化工作奠定相关的理论基础。第二,利用遗传算法设计三个模型,分别为均值-方差法,面积比值法,面积最大法,对单层和双层微穿孔板的参数进行优化,将优化后的吸声系数与频率曲线进行对比分析,确定了单层和双层的模型二面积最大法优化后的参数均为最佳。第三,根据优化结果制备声学标准样板,采用阻抗管法测量其声学性能,测量结果表明声学标准样板的声学性能均能较好地匹配其理论模型,从实验结果和仿真结果来看,双层的微穿孔板较于单层微穿孔板具有更稳定的声学性能,满足作为声学标准样板的设计要求,同时对实验结果进行误差分析和不确定度分析,证明了测量系统的稳定性与可靠性。
【图文】：

等效电路图,微穿孔板,单层,等效电路图

声电类比法建立微穿孔板吸声结构模型.1 单层微穿孔板吸声结构模型单层微穿孔板由图 2.1（a）所示，b 为孔心之间的距离，小孔在板面上，相关计算公式为2 2p = 78.5 d /b，单位为毫米（mm），由声电类比法地推导单层微穿孔板的吸声系数，简化计算的过程，类推出单层微穿图[22]如图 2.1（b）所示。

等效电路图,微穿孔板,等效电路图

221)(cot(/))4rr ωmωDCα++ =（（2-22）2.4.2 双层微穿孔板吸声结构模型双层微穿孔板结构为单层微穿孔板前再平行安置一微穿板，第一层微穿孔板与第二层微穿孔板相隔的距离为空腔1D ，第一层与刚性壁面相隔距离为空腔2D ，由此可知单层微穿孔板由 4 个参数组合，双层微穿孔板由 8 个参数的组合。单层微穿孔板由于其单峰共振原理，吸声频带较窄，吸声性能不太好，而双层微穿孔板有两个共振频率，从整个频率范围来看，吸声频带宽，吸声效果好。由声电类比法直观地推导双层微穿孔板的吸声系数，简化计算的过程，，类推出双层微穿孔板的电路图如图 2.2（b）所示。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB34

【参考文献】