石墨烯薄膜扬声器热声特性分析及应用

发布时间：2020-07-14 22:57

【摘要】：石墨烯薄膜扬声器主要由附着在基底上的石墨烯组成,这类扬声器利用热来产生声音,提高热声效率是未来石墨烯薄膜扬声器的主要设计目标。本文围绕热声效率对石墨烯薄膜的声场特性和温度场特性展开研究,探究石墨烯薄膜声源在有源噪声控制中的可行性。主要研究内容和成果如下:(1)考虑基底热损耗和薄膜热容量的影响,建立石墨烯薄膜扬声器热声模型,推导得到近场和远场声压公式;搭建声学实验平台对多个石墨烯薄膜扬声器进行声场测量,分析其声学特性。理论预测值与实验值吻合较好,验证了理论模型的正确性。(2)在验证理论模型正确的基础上,利用灵敏度分析法系统、全面的研究了石墨烯薄膜扬声器相关参数对热声效率的影响。研究表明:石墨烯薄膜厚度(5nm~15nm)的灵敏度系数小于0.02;基底蓄热系数的灵敏度系数大约为1.7;气体密度的灵敏度系数可高达2.7,热导率以及比热的灵敏度系数分别为0.98和0.8。(3)考虑基底热损耗和空气自然对流的影响,建立石墨烯薄膜扬声器传热模型,对温度变化和热量转移进行讨论;搭建实验平台,对石墨烯薄膜进行温度场测试,分析其瞬态温升及稳态温度分布。研究表明:薄膜表面温度在中间达到最高,并向四周衰减;用于热致发声的温度振荡极其微弱,故石墨烯薄膜的热声效率低下。(4)将石墨烯薄膜扬声器视为单极子初级声源和次级声源,构建有源噪声控制模型;控制声场总辐射径向声强,分析有源降噪效果与两薄膜声源间距和输出声频率的关系。研究表明:两声源相距越近,输出声频率越低,有源控制后的声强越小。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN643
【图文】：

石墨烯及其衍生物

石墨烯耳机

石墨烯热声扬声器声场示意图

【参考文献】

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本文编号：2755613