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吸声尖劈的工作原理及应用

已有 833 次阅读  2018-10-12 14:46

  吸声尖劈是一种特殊吸声体,它要求入射其表面的声波几乎全部吸收。 它是应用逐渐过渡的原理,当声波从尖端入射时,由于吸声层逐渐过渡的性质,材料的声阻抗与空气的声阻抗能较好地匹配,从而获得高效的吸收。尖劈由基部和劈部两部分组成,前者为底部断面不变的部分;后者为从尖端开始逐渐增大的部分。尖劈的基部与劈部长度的比例通常控制在1:4左右,过大和偏小都是不适宜的。

  吸声尖劈主要用于建立自由声场的消声实验室内,要求正入射吸声系数达到0.99,也即要求吸收全部入射声能。尖劈对中、高频的吸声系数所决定。尖劈垂直入射吸声系数αо≧0.99时的最低频率被称为尖劈的截止频率。一般来说,尖劈截止频率与它的长度(包括安装的空腔深度)有如下的关系:fL=c/4L。由此可见,尖劈的长度越短,截止频率越高,但实际上尖劈的截止频率除了与其长度有关外,还与形状、制作的吸声材料等有关。因此,尖劈的截止频率均通过特别的驻波管测量确定。

  尖劈的吸声性能与它的形式、长度(劈部和底部)、内填吸声材料的密度和护面材料等有关。目前均通过方形的大驻波管所测得的正入射吸声系数来表征。由于测试尖劈的驻波管截面面积较大,其高频的截止频率较低,大约在300~400Hz,低频的截止频率取决于驻波管的长度,管越长,其低频的截止频率就越低。尖劈的吸声特性主要是指400Hz以下的吸声频率特性。

  不同尖劈优劣设计吸声尖劈时,必须考虑其用途,绝大多数尖劈主要用于建立消声室,就必须根据所要求的截止频率进行设计,并通过各种对比试验最后确定其形式、用材和长度。尖劈的吸声性能均通过驻波管测定求得,对比试验测定结果表明:

  a.在尖劈总长度相同的情况下,平头尖劈的吸声性能优于尖头劈;

  b.相同的尖劈,底部空腔深度200mm和150mm吸声性能很接近,但比100mm空腔在160~400Hz频段内有明显的提升;

  c.在尖劈长度和底部空腔相同的情况下,劈内所填吸声材料的容重为90kg/m³与85kg/m³相比,在频率为125Hz上、下各有高低,但均在0.99以上,这说明差别不大。 根据上述测定结果,就可确定尖劈的形式、长度和所用多孔性材料的容重,进行加工制作了。

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