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      消聲器原理


       一、微孔板吸聲結(jié)構(gòu)的理論

      在板厚小于1.0mm的薄板上穿以孔徑小于等于1.0mm的微孔,穿孔率為1~5%,
      后部留有一定的厚度(5-20cm)空氣層,該層不填任何吸聲材料 ,這樣即構(gòu)成了微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。它是一種低聲質(zhì)量,高聲阻的共振吸聲結(jié)構(gòu),其研究表明,表征微穿孔板吸聲特性的吸聲系數(shù)和頻帶寬度,主要由微穿孔板的聲質(zhì)量m和聲阻r來決定,而這兩個(gè)因素又與微孔直徑d及穿孔率p有關(guān)。微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的相對(duì)聲阻抗Z(以空氣的特性阻抗ρC為單位)用式(1)計(jì)算:
      Z=r+jwm=jctg(WD/C)(1)
      公式中:
      ρ--空氣密度(kg/cm3);
      C--空氣中聲速(m/s);
      D--腔深(mm);
      m--相對(duì)聲質(zhì)量;
      r--相對(duì)聲阻;
      w--角頻率,W=2πf(f為頻率);
      而r和m分別由式(2)(3)表達(dá):
      r=atkr/dzp(2)
      m=(0.294)×10-3tkm/p(3)
      式中:
      t--板厚(毫米)
      d--孔徑(毫米)
      p--穿孔率(%)
      kr--聲阻系數(shù)kr=(1+x2/32)1/2+(2x)1/2/8×d/t
      km--聲質(zhì)量系數(shù)km=1+{1+[1/(9+(x2/2))]}+0.85d/t
      其中x=abf,a和b為常數(shù),對(duì)于絕熱板a=0.147,b=0.32;對(duì)于導(dǎo)熱板a=0.235,b=0.21。聲吸收的角頻帶寬度,近似地由r/m決定,此值越大,吸聲的頻帶越寬。r/m=(l/d2)×(kr/km)(4)
      式中l(wèi)--常數(shù),對(duì)于金屬板l=1140,而隔熱板l=500。上式也可以用式(5)表達(dá):
      r/m=50f((kr/km)/x2)(5)
      而kr/km的近似計(jì)算式為:
      kr/km=0.5+0.1x+0.005x2(6)
      利用以上各式就可以從要求的r、m、f求出微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的x、d、t、p等參量。由于微穿孔板的孔徑很小且稀,基聲阻r值比普通穿孔板大得多,而聲質(zhì)量m又很小,故吸聲頻帶比普通穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)大得多,一般性能較好的單層或雙層微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲頻帶寬度可以達(dá)到6~10個(gè)1/3信頻程以上。這就是微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。
      共振時(shí)的最大吸聲系數(shù)α0為α0=4r/(1+r)2(7)
      具體設(shè)計(jì)微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)時(shí),可通過計(jì)算,也可查圖表,計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果相近。在實(shí)際工程中為了擴(kuò)大吸聲頻帶的寬度,往往采用不同孔徑、不同穿孔率的雙層或多層微穿孔板復(fù)合結(jié)構(gòu)。
       
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