基于表面阻抗测量的声学覆盖层吸声系数测试及修正

[目的]鉴于采用传统的水声管试验方法测量潜艇声学覆盖层的表面阻抗要求较高,提出一种可简化试验的基于阻抗测量的吸声系数测试方法,并解决阻抗测量中非平面波反射的修正问题。[方法]首先,将覆盖层简化为阻抗率矩阵边界和结合流体边界条件,推导出覆盖层表面不同半径处的速度;然后,通过汉克尔积分变换建立非平面反射波压力与轴向速度的关系,得到修正非平面波反射的吸声系数公式;最后,对模型样品进行数值计算和表面阻抗测量,分别与理论计算和传统的水声管测试方法所得结果相互比较,以验证所提方法的有效性。[结果]数值计算结果表明:实心覆盖层得到的结果与理论结果一致;圆柱空腔结果与理论结果有明显差异。阻抗测量的结果经平面波处理后与水声管试验结果有较大误差,经修正后与水声管试验结果较为吻合。[结论]覆盖层空腔易引起非平面波反射,在阻抗测量中需要予以修正;经修正后的阻抗测量方法得到的吸声系数与传统的水声管试验方法在所关注的频段内一致,且简化了试验,具有一定实践价值。

应用传递矩阵法求解非均匀声学覆盖层吸声系数

针对含周期单元声学覆盖层的吸声系数计算方法展开研究,提出一种数值加解析的联合方法用于改善计算分析效率。首先,以声阻抗管三水听器双负载法测试原理为基础,建立声管有限元模型并获取覆盖层的等效传递矩阵,结合多层均匀介质声吸收解析理论计算覆盖层吸声系数。为验证算法的准确性,将有限元直接计算结果与数值加解析计算结果对比,结果显示本文算法在大部分频率范围内能准确预报吸声系数,并详细分析了计算误差的产生原因。该方法为有效提高声学覆盖层降噪性能优化提供理论支撑与方法指导。

使用脉冲声和矢量传声器的现场测量吸声系数

使用不同声源利用矢量传声器对毛毡材料进行现场吸声系数测试,研究了不同背景下不同声源的抗噪能力。矢量传声器可以同时测得声压和质点振速信号,进而可计算得到阻抗,利用自由空间和材料表面的阻抗可计算得到材料的吸声系数。在此次实验中,使用不同声源分别在无干扰和有一白噪声干扰源的两种情况下进行测试。结果表明,使用对数扫频脉冲和巴特沃斯脉冲测试所得的吸声系数曲线更平滑,说明脉冲声可以有效降低环境反射的影响,在高噪声背景下使用对数扫频脉冲测试所得的结果基本没有受到背景噪声的影响,说明对数扫频脉冲的抗噪能力更强。因此,使用对数扫频脉冲作为声源进行测试可有效减弱环境反射和背景噪声的影响。

阻抗管内非标准尺寸样品的正入射吸声系数测量

针对尺寸显著小于阻抗管横截面的非标准尺寸样品,提出了一种阻抗管内非标准尺寸样品的正入射吸声系数测量方法,分析了其参数对测量结果的影响,并与标准尺寸样品(与阻抗管横截面相同)比较。首先在其旁布置一种具有特定声阻抗的同厚度的声学材料(PAM),形成与阻抗管横截面相同的表面平整的非连续阻抗试件(IAIS),然后根据GB/T 18696.2—2002测得IAIS表面声阻抗,并基于声电类比法计算得到非标准尺寸样品的表面声阻抗及其正入射吸声系数。结果表明,非标准尺寸样品的面积率越大或声扩散边界长度越小,该方法精度越高;当非标准尺寸样品为多孔材料时,选择非刚性的、声阻抗与之接近的PAM也可提高测量精度;而非标准尺寸样品为共振吸声结构时,选择刚性PAM时,本文方法仍具有一定精度。

吸声系数管道脉冲法测量技术及其模型研究

在先前的研究基础上,利用管道脉冲法测量材料的吸声系数。从测量结果来看,在200Hz到6000Hz频率范围内,测量结果与B&K4206阻抗管法测得的数据具有很好的一致性;而在200Hz以下,较之阻抗管来讲,数据更为可靠。利用测得的试验数据建立中低频范围内材料的低频反射系数模型,用来表示材料的吸声系数,从而可以更好地研究材料的低频吸声效果。而且本方法采用单传声器法,测量装置简单,可用于吸声系数的现场测量。

环境与车辙影响下OGFC空隙率与吸声系数相关性

取配合比相同的OGFC车辙板,利用自主开发的“老化+水损害”环境模拟装置对车辙板分别进行单一热氧老化作用、单一水损害作用、老化-水分共同作用的环境处理,并进行车辙试验,试验后于车辙板胶轮碾压处取直径为50mm的圆柱体芯样。测试并计算各芯样空隙率及连通空隙率,后采用传递声函数法对所有芯样进行吸声系数测试。在此基础上分析试件空隙率、连通空隙率与吸声系数均值、吸声系数峰值的关系。结果表明,试件空隙率、连通空隙率与吸声系数峰值之间相关性更高,其中连通空隙率与吸声系数峰值的相关性优于空隙率。对比之前的研究得到,本实验对车辙板所做的环境处理及车辙试验对试件空隙率、连通空隙率与吸声系数峰值的相关性无明显影响,用吸声系数峰值表征环境及车辆荷载作用后的OGFC混合料的连通空隙率是更加有效的。

变截面圆柱形空腔覆盖层吸声系数的二维近似解

具有空腔周期性排列的粘弹性结构在水声工程中有着广泛的应用。将包含变截面圆柱形空腔周期性排列的吸声覆盖层的一个单元进行分段近似成多层圆柱管结构,并应用子域分割法在分段的接合界面处满足平均轴向位移和平均轴向应力连续,给出了变截面圆柱形空腔吸声覆盖层吸声系数的二维近似解。分析了高阶传播波和分段层数对吸声系数的影响,比较了不同空腔形状对覆盖层吸声性能的影响。研究结果表明,在一定频率范围内,主要是最低阶传播模式对吸声性能起作用,喇叭型空腔结构较圆柱型空腔结构吸声覆盖层的吸声性能更加优良。在覆盖层设计中,空腔的形状应有一个优化的过程。

声管脉冲回波法吸声系数测量技术

利用可控脉冲声信号，采用回波方法，在圆形声管中测量了样本材料的吸声系数。依据回波信号和入射声波的功率谱密度先解算反射系数，然后计算吸声系数。与B＆K4206阻抗管测量结果相比，在200Hz～5kHz频段内吸声系数差别在10％以内。所用脉冲声具有波形规则、脉冲时间短、频带宽的特点，测量精度比同类方法显著提高，特别是低频区域数据可靠。测量系统装置简单、重复性好。测量装置的不确定度主要源于样品在声管中安装的精密性。

阻抗管中吸声系数的传递函数测量法

介绍了在阻抗管中采用传递函数法测量材料吸声系数的原理,详细介绍了使用双传声器进行测量的方法,指出了测试的频率范围取决于阻抗管的管径大小和传声器布置的位置。

材料吸声系数双传声器测量的参数识别方法

本文提出了在普通房间中利用双传声器对多孔性和纤维性吸声材料吸声系数测量时的参数识别方法。利用Delany&Bazley经验模型对测量数据进行了参数识别,建立了材料的阻抗模型,并计算出材料全频带的吸声系数。与驻波管方法得到的吸声系数相比,在0～3000Hz范围内,二者都能较好地吻合。通过在不同的环境中进行对比测试,说明该方法具有较好的重复性和准确性。

水深与腔型对隔声去耦瓦吸声系数的影响

针对水下非均匀阻尼板与多层介质组成的吸声结构进行了研究.基于非均匀波导理论,导出了含空腔隔声去耦瓦的传递矩阵及多层结构表面吸声系数.采用Ansys软件计算了去耦瓦空腔结构在不同静水压力作用下的变形情况,最终得到了含空腔结构隔声去耦瓦的吸声系数随静水压力及腔体形状的变化特性.结果表明,隔声去耦瓦的吸声性能与空腔大小密切相关,是影响其声学特性的主要因素之一;随着水深的增加,隔声去耦瓦的低频吸声性能降低,在实际应用中,不可忽略静水压力对瓦体的影响.

声管中的宽带脉冲法的水声材料吸声系数测量

现有的水声管吸声系数测量的脉冲法,由于水声管高度的限制,存在低频限制。提出了基于"后置""逆滤波的宽带脉冲声测试方法,在测量获得系统的传递函数后,换能器发射宽频短脉冲信号,然后对接收到的标准反射体和待测样本的反射信号分别进行逆滤波处理,恢复未经传递系统"污染"的反射信号,计算待测样品的反射系数和吸声系数。仿真实验分析了"后置"逆滤波相对于传统"前置"逆滤波的在低频测试方面优势。对橡胶材料样品进行了实验测试,无论在低频段还是中高频段,宽带脉冲法和CW(Continuous Wave)脉冲法测试结果均吻合较好。宽带脉冲法是一种有效的测试方法,其低频测试能达到350 Hz,能有效拓展低频测试范围。

用传递矩阵法计算多层泡沫材料的法向吸声系数

泡沫材料在机械噪声控制工程中应用广泛。以方向相反的两列行波为端口参量,研究泡沫材料传递矩阵的实验辨识方法,研究由一层材料得到多层材料传递矩阵的计算方法,形成刚性背衬下多层泡沫材料吸声系数的计算方法。通过实验对测量计算方法进行验证,对材料厚度与吸声系数的关系进行了初步研究。研究结果表明:传递矩阵是材料本身固有的声学属性,不随其声学边界条件的改变而改变,以一层泡沫材料的传递矩阵参数为基础,通过计算可得到多层泡沫材料的吸声系数。

基于阻尼谐振子的吸声系数模型及其应用

建立了基于阻尼谐振子的吸声系数模型,给出了吸声峰值频率与该模型参数的关系。仿真计算表明:确定该模型参数时,模型阶次应等于或大于实测吸声系数曲线的波峰数目;用来确定参数的实测吸声系数曲线,应选择包含峰值且测量误差较小的中频段数据。极点参数比留数参数的估计值准确性好。建立对应于实测曲线的吸声系数模型后,利用所确定的模型参数能够对吸声系数进行低频延拓,从而获得难以准确测量的低频吸声特性。以微穿孔板试件为例,对有关结论进行了验证。

便携式吸声系数测量仪的设计

根据双传声器法的基本原理,设计一种便携式吸声系数测量仪。该仪器以TMS320VC5402和AT89S52作为控制芯片,通过两路完全对称的信号调理电路同时采集模拟声压信号,经ADS7862转换后送给DSP.然后,DSP完成傅里叶时频变换FFT并计算出吸声系数。最后,交给单片机显示并与上位机通信。系统具有便携、精度高、现场实时测量等优点。

多层吸声材料吸声系数的理论计算

目前由穿孔板和空腔以及多孔吸声材料组成的多层吸声材料的吸声系数还没有理论方法求解,本文提出了一种多层吸声材料吸声系数的理论解法。首先,对于由穿孔板和空腔或穿孔板和吸声材料组成的多层吸声材料,用等效声电类比图求出声阻抗,从而求得吸声系数;然后,对由穿孔板和空腔以及吸声材料组成的多层吸声材料,利用递推方法求得声阻抗,从而求得吸声系数。最后,对由不同层材料组成的多层吸声材料的吸声系数进行了理论计算,并与实验结果进行了对比,结果表明:用该方法理论计算多层吸声材料的吸声系数是可行的。

混响室法测量吸声系数的不确定度评价

通过对材料吸声系数混响室法测量分析,确定了该类方法测量结果不确定度的来源。对不确定度构成分量进一步分析,结果表明吸声系数的测量不确定度主要由混响时间测量的不确定度所决定,混响室体积、试件尺寸和声速测量的不确定度对吸声系数测量结果的不确定度贡献很小。混响时间测量结果的不确定度主要取决于混响室声场扩散程度,而测量装置本身引入的不确定度贡献较小。

基于LabVIEW的材料法向吸声系数测量实验系统的研制

采用双传声器传递函数法,运用NI声振信号采集系统及LabVIEW软件,完成了材料法向吸声系数测量软硬件系统的研制,实现了测量管道设计、信号采集系统确定及分析程序的开发工作,应用本系统对海绵吸声材料样品进行了实验测量,验证了系统的有效性。

基于倒频谱分析的吸声系数测量的一种新方法

根据吸声材料的反射系数是吸声材料吸声系数的一个重要参数的原理 ,提出了一种新的测量吸声材料吸声系数的方法 .对某一吸声材料进行了实验 ,并将实验结果与驻波管法测得的结果进行了对比 .

测量吸声系数的多传声器脉冲响应方法

脉冲响应法是测量吸声材料或吸声结构吸声系数的一种简单易行的方法 ,但使用单个传声器难以排除被测对象散射效应的影响 ,因此不能测量具有不平整表面构件的吸声系数。针对这一缺陷 ,本文提出了一种用多个传声器同时测量反射脉冲的实验分析技术 ,可以排除被测对象的反射与散射指向性对吸声系数分析的影响 ,故可用来测量具有不平整表面吸声结构在各种不同入射方向下的吸声系数。用该方法在半消声室内分析了一种表面呈锯齿形的声屏障斜入射吸声系数 ,结果表明本文提出方法可以满足工程应用的要求。