人工漂珠制备吸声材料的降噪性能研究

中低频噪音污染已是影响人类身心健康的重要环境污染之一,开发中低频吸声系数高、制造成本低的吸声材料一直以来都是降噪行业的重要目标。人工漂珠(简称漂珠)既可以通过收集矿石开采后废弃的小颗粒矿砂获得,又可以通过粉碎矿石形成所需粒径的矿砂,然后再经矿砂预热、煅烧等工艺获得。其表面和内部具有大量孔隙,因而具备潜在的吸声性能,但其用作吸声材料的潜力尚未得到充分的探索。本工作旨在探讨由漂珠制成的吸声材料的吸声性能。采用不同粒径搭配不同用量的漂珠和粘合剂制备四种吸声材料样品,对其微观形貌进行表征,统计孔隙面积分布,并用阻抗管测量四种材料的吸声系数。结果表明,在本工作所涉及的参数范围内,四种吸声材料在400~1000 Hz频率上均可有效吸收噪声(吸声系数大于0.2)。随着粒径小、孔隙小的漂珠用量的增加,漂珠制备的材料的吸声能力逐步增强,主要是由于孔隙的减小延长了声波在材料内部的传播路径。此外,不同粒径搭配不同漂珠用量还会影响材料吸声系数峰值所对应的频率;换言之,可以通过漂珠配比的针对性设计,加强吸声材料对某一给定频率噪声的敏感度。本研究可为开发以漂珠为主要成分的低成本吸声材料提供新的思路。

主动式声学超表面研究及其控制系统设计

为克服目前声学超表面存在可重构性差、功能单一以及稳定性较差等不足,基于声学理论并结合可编程逻辑控制器设计了一种可精密调节的多模式共振腔型声学超表面.首先建立了超表面狭缝宽度与相位变化的理论模型,并利用此模型分别计算出实现连续可调的声聚焦及声折射功能所需的狭缝宽度,且基于执行系统中的电机最大速度对其进行修正;其次设计包含单主多从模式硬件平台和电机运动软件算法的控制系统;最后利用自主研发的声场测试试验台对该超表面进行声波波阵面调制试验,并基于有限元方法分别对超表面调节入射平面波的声场进行数值模拟.试验和数值仿真结果表明,设计的控制系统可精确同步调控超表面狭缝宽度实现多种功能,设计的算法误差在0~1.1%,系统运行平顺性和鲁棒性得到提高,提出的主动式声学超表面解决了传统声学超表面可重构性差和因流体波动性导致共振腔室体积时变问题,增强了超表面的实际应用性,对声学超表面在主动声波操控方面提供了一定的指导.