黏弹性材料的动态力学特性及其对覆盖层吸声性能的影响

本文利用标准化动态力学测量手段获得了某种高分子聚合物的动态杨氏模量,并根据时温等效原理对动态杨氏模量与声学测量在频段上的差异加以分析和转换,得到了500—7500 Hz频率范围内该黏弹性材料杨氏模量随频率变化的特性.基于所测得动态杨氏模量,采用有限元方法分析了均匀黏弹材料的吸声性能,并将仿真结果与样品声管实验数据进行对比,验证了测试所得参数的准确性.进一步仿真分析了含有局域共振结构的声学覆盖层吸声性能,并讨论了黏弹性材料的动态特性对其吸声性能的影响,提出了改进水声覆盖层低频宽带吸声特性的建议.     

普通话元音和辅音的频谱分析及共振峯的测算

本文介绍利用声学实验室常备仪器来作语音频谱的分析方法.根据包络峯内所包含的三个谐波的频率和振幅的关系来计算共振峯的频率、振幅和带宽值,给出便于计算的简单公式.文中讨论了难于分辨的共振峯,归纳为单、双两种共振峯结构,各分为不同类型,分别处理.最后提供普通话元音、浊辅音的共振峯数据和清辅音的能量集中区数据.     

维吾尔语方言识别及相关声学分析

根据语音识别和声纹识别等语音应用研究的实际需要,首次对和田方言的声学特性和识别进行研究。首先选取和田方言语音进行人工多层级标注,对元音的共振峰、时长和音强进行统计分析,描绘出和田方言主体格局及男性和女性的发音特点。然后运用方差分析和非参数分析法对维吾尔语3种方言的共振峰样本进行检验,结果表明3种方言的男性元音、女性元音及整体元音的共振峰分布模式存在显著差异。最后,分别构建基于GMM-UBM (Gaussian Mixture Model-Universal Background Model)、DNN-UBM (Deep Neural Networks-Universal Background Model)和LSTM-UBM (Long Short Term MemoryUniversal Background Model)维吾尔语方言识别模型,对基于梅尔频率倒谱系数及其与共振峰频率组合做输入特征提取的方言i-vector区分性进行对比实验。实验结果表明融入共振峰系数的组合特征可以增加方言的辨识度,且LSTM-UBM模型较GMM-UBM和DNN-UBM能提取到更具区分性的方言i-vector。      

阻抗复合消声器声学性能有限元预测方法及分析

为计算和分析具有复杂结构的阻抗复合式消声器的宽频消声性能,建立了一种高效声学有限元方法,给出了不同边界条件下的边界积分处理细节,得到有限元全局系数矩阵表达式,设计出计算程序框架以实现这些算法,其求解规模和计算速度与商业软件相比有优势。为计算阻抗复合式消声器的传递损失,通过阻抗管测量和数据拟合得到了吸声材料声学特性的经验公式。计算和测量了两通穿孔阻抗复合式消声器的传递损失,二者良好的吻合验证了声学有限元方法和计算程序的正确性。研究表明,插管长度影响消声器在中高频段的消声特性,右侧隔板上穿孔会消除共振峰,中高频消声性能随着出口管穿孔率的增加而提升。      

切向流对微穿孔共振吸声结构声学性能的影响

切向流对微穿孔共振吸声结构声学性能的影响可以分成三类:(1)对小孔辐射声抗的影响;(2)对结构斜入射吸声性能的影响;(3)对消声通道消声性能的影响。根据声学基本理论,详细讨论这些影响,得到对应的理论分析公式。定性而言,若声波的传播方向与气流的运动方向一致,小孔外侧的辐射声抗、空腔声阻抗函数coth (ξ)的宗量ξ赋值和消声通道的消声系数都会减小;同时呈现多普勒效应,使得结构的吸声系数共振峰频率向低频移动。理论分析得到相应实验研究的支持。      

吸声型薄膜声学超材料低频宽带吸声性能研究*

本文根据吸声型薄膜声学超材料的吸声机理，在传统的吸声型薄膜声学超材料结构的基础上引入质量非对称结构， 优化了不同厚度质量片的排布方式，并根据优化结果制备了能够实现低频宽带吸声效果的薄膜声学超材料样品。对其进行声学实验的测试结果显示，样品在 100-1000Hz 频率范围内的平均吸声系数达 0.25，并在 250-800Hz 频率范围内出现了多个共振吸收峰，且实验测得的吸声系数曲线与仿真曲线的趋势有较高的一致性。因此该样品实现了低频宽带吸声。     

薄膜型声学超材料对低频振动的隔声特性分析*

高效共振混合机工作频率为60 Hz,且系统处于共振,产生较大低频噪声。针对振动机械产生的有害噪声,分析了高效共振混合机低频高加速度共振混合过程的特点,得到了60 Hz低频声波穿透力强特点,相比传统的以吸声材料构建的50~100 mm厚度、隔声效果小于10 dB的隔声罩,分析了薄膜型声学超材料在低频减振降噪中的隔声特性。通过多物理场仿真分析,60 Hz时隔声量为31.4 dB,确定了硅橡胶弹性薄膜的预应力和质量块的面密度;采用3D打印机快速成型技术,构建了隔声实验装置,分析了独立隔声单元、面密度、薄膜尺寸等隔声特性规律。基于人耳在实际环境中感受到的噪声强度,提出了噪声衰减量和插入损失的分析方法,在距离声源380 mm和1000 mm的位置,60 Hz时隔声量分别为27 dB和38 dB。研究成果丰富了低频隔声特性理论,为薄膜型声学超材料的工程设计和优化提供了技术支撑。     

传感器驱动电压对声学温度计中声速测量的影响

声学温度计通过声速的精密测量得到热力学温度,是目前测量热力学温度不确定度最小的方法之一。压电陶瓷传感器结合端盖薄膜结构的声学传感器和传统麦克风传感器相比能够显著提高圆柱共鸣腔的共振频率测量信噪比。在圆柱共鸣腔中,纯轴向声学模式共振峰的幅值和信噪比随着压电陶瓷传感器驱动电压的增加而增加。压电陶瓷传感器驱动电压的变化对共振峰的频率和半宽影响较小,不会引起额外频率扰动。共振频率的随机偏差在气体压力低于150 kPa时随压电陶瓷传感器驱动电压升高逐渐减小;在气体压力高于150 kPa时驱动电压的影响不明显。该研究对于提高采用圆柱定程干涉法声学温度计测量热力学温度的精度具有重要的意义。     

中频电机的隔振

本文介绍了中频电机隔振设计的步骤,有效隔振的条件,绝对传递率的公式、双对称面隔振系统的六个固有频率公式. 电机的主要参数有:直径d=33cm,长l=67.5cm,重量W=245kg,转数2950转/分.机座振动加速度2.5g,主共振峰在2000Hz附近.以50Hz作为激振频率和实际设计的参数进行了数值计算.文中给出了隔振器安装前后的加速度测量值,垂直方向绝对传递率的理论计算和实测曲线,阐述了隔振设计中应该注意的一些问题.     

声学超材料对低频噪声的消声特性

针对低频噪声较难消除的问题,设计了亥姆霍兹共振腔与声学超材料薄膜耦合的消声结构,在利用有限元软件进行屈曲分析薄膜的临界状态得知声学超材料薄膜结构临界失稳力为0.087 N·m,利用COMSOL声固耦合模块研究薄膜形态对传递损失峰值频率的影响。结果表明:薄膜扭转角度由0°增加到30°时,薄膜总体刚度增加,传递损失峰值对应频率向右偏移了30 Hz,变化并不明显。为了扩大频率偏移范围,在扭转30°的基础上,对扭矩棒施加垂直向下的压力,压力由0 kPa增加到2 kPa,薄膜预应力增大,系统刚度增加,使得传递损失峰值向右偏移了170 Hz。最后搭建实验平台,验证了薄膜在扭转时的频率偏移与仿真基本吻合,在不同压力时频率偏移一致,进而可以实现较大范围的低频率噪声控制。为声学超材料的设计和控制提供有效的依据。     

简谐噪声激励下FitzHugh-Nagumo神经元的动力学行为

研究了简谐噪声激励下的FitzHugh-Nagumo神经元模型, 其放电形式、相干共振等动力学行为均受噪声阻尼参数和频率参数的影响.选择不同的参数所得到的神经元的放电形式不同.神经元存在共振特性,对某一频率的噪声有更强的响应,在此频率参数下的峰序列更有序,出现相干共振系数的极小值.噪声的阻尼参数越大,不同的频率成分越多,神经元的响应也变得杂乱,进而导致神经元与噪声的同步变弱,峰序列相干共振系数也相应增大.     

基于圆柱定程干涉法测量气体黏度的探索

黏度是流体的重要输运性质, 实验测量是获取黏度数据的基本手段. 圆柱定程干涉法是目前测量气相声速最精确的方法之一, 其测量参数为工质的声学共振频率和共振峰半宽. 共鸣腔中气相工质的黏性会导致共振频率的偏移和共振峰半宽的增加, 是声速测量中的重要非理想影响因素. 但通过对共振频率和共振峰半宽的精确测定, 并结合热边界层、进气导管、声学传感器及壳体振动等其他非理想因素的修正, 可以精确反推获得黏度. 本文从理论上探讨了应用圆柱定程干涉法测量共振频率或者共振峰半宽来得到黏度的新方法, 以氩 (Ar) 为例进行了实验验证, 测量结果与文献值具有较好一致性, 证实了方法的可行性. 关键词： 黏度 圆柱共鸣腔 共振频率 共振峰半宽     

简谐噪声激励下FitzHugh-Nagumo神经元的动力学行为

研究了简谐噪声激励下的FitzHugh-Nagumo神经元模型, 其放电形式、相干共振等动力学行为均受噪声阻尼参数和频率参数的影响.选择不同的参数所得到的神经元的放电形式不同.神经元存在共振特性,对某一频率的噪声有更强的响应,在此频率参数下的峰序列更有序,出现相干共振系数的极小值.噪声的阻尼参数越大,不同的频率成分越多,神经元的响应也变得杂乱,进而导致神经元与噪声的同步变弱,峰序列相干共振系数也相应增大. 关键词： 简谐噪声 FitzHugh-Nagumo神经元 相干共振 峰峰间隔     

局域共振复合单元声子晶体结构的低频带隙特性研究

本文提出了一种新型局域共振复合单元声子晶体结构, 并结合有限元方法对结构的带隙机理及低频共振带隙特性进行了分析和研究. 共振带隙产生的频率位置由所对应的局域共振模态的固有频率决定, 并且带隙宽度与局域共振模态的品质因子及其与基体之间的耦合作用强度有关. 采用局域共振复合单元结构可以实现声子晶体的多重共振, 在低频范围能打开多条共振带隙, 但受到共振单元排列方式的的影响. 由于纵向和横向局域共振模态的简并, 复合单元结构能在200 Hz以下的低频范围打开超过60%宽度的共振带隙, 最低带隙频率低至18 Hz. 这为声子晶体结构获得低频、超低频带隙提供了一种有效的方法. 关键词： 局域共振 低频带隙 复合单元 声子晶体     

基于压电材料的薄膜声学超材料隔声性能研究

针对低频噪声的隔离问题,设计了一种基于压电材料的可调控薄膜声学超材料,该材料由压电质量块嵌入弹性薄膜制成.建立了材料的有限元分析模型,并且计算了材料的各阶特征频率与20—1200 Hz频段的传输损失曲线,并通过实验验证了有限元计算的真实性.计算结果表明:此声学超材料在20—1200 Hz频段内隔声性能良好,存在两个50 dB以上的隔声峰与一个可调式的隔声峰.通过分析简单结构的首阶共振模态并构建其等效模型,从理论上探究了结构参数对薄膜声学超材料隔声性能的影响,并通过有限元计算验证了其等效模型的正确性;综合分析材料的特征频率与传输损失曲线,进一步讨论了结构的隔声机理,分析结果表明,在特征频率处,薄膜的"拍动"会导致声波在其后的传播过程中干涉相消,实现声波的衰减;通过Fano共振理论,探究了各共振点处传输损失曲线特征不同的原因;压电质量块与外接电路组成LC振荡电路,在电路的共振频率处,压电材料的振动可以吸收声波的能量从而造成一个隔声峰,同时可以改变外接电路的参数来调整电路的共振频率,从而实现对隔声性能的调控.最后,探究了压电质量块偏心量对材料性能的影响,并通过有限元计算验证了材料隔声性能的可调性.研究结果为可调式薄膜声学超材料的设计提供了理论参考.     

低速开式空腔自激反馈流场结构与流致噪声的风洞试验研究

本文主要针对低速开式空腔流动自激振荡产生噪声问题,在0.55 m×0.4 m航空声学风洞开展了不同低马赫数(0.1/0.15/0.2/0.25)条件下长深比为2的空腔腔内流场结构和噪声特性风洞试验研究。通过利用高频粒子图像测速技术捕捉腔内流场结构,分析了腔内声波传递路径;完成空腔远场噪声和壁面压力测试,分析了噪声自激振荡模态和简正波模态,并对空腔壁面脉动压力和远场噪声进行压/声相关性研究。结果表明:空腔内部除主涡外,在腔口前缘处剪切涡与腔口后缘处碰撞涡明显存在;在875 Hz,1288 Hz,1875 Hz,2050 Hz四个频率附近出现了由声腔共振所致的单频噪声;壁面压力与远场噪声密切相关,在壁面压力主频位置有明显单频噪声出现。      

侧倾-垂向双轴激励下的坐姿人体生物动力学特性

研究了侧倾-垂向双轴激励下的坐姿人体动力学特性。测取了8名被试者在单轴随机侧倾振动下的动力学响应,通过人椅交界面处的角加速度和力矩定义了视在惯量,识别了人体在侧倾方向上位于1 Hz和2.5 Hz方向的两阶共振。随后引入垂向振动,对侧倾-垂向双轴激励下的人体响应开展频响函数分析与偏相干分析,分析了人体垂向响应与侧倾响应的耦合关系。研究发现,侧倾振动在0～10 Hz测试频率范围内对人体动力学响应特性几乎没有影响,垂向振动在两阶侧倾共振频率附近对包括模态频率、视在惯量幅值等侧倾动力学特性几乎没有影响。最后,面向侧倾与垂向振动激励,建立了人体动力学模型并识别了其中的动力学参数,实现了单一模型对双轴激励下人体响应的预测。     

Fe/[NiFe/Cu]30多层膜线列阵的铁磁共振研究

用铁磁共振(FMR)技术研究Fe/［NiFe/Cu］₃₀多层膜线列阵的特性,线列阵采用激光全息光刻和离子束刻蚀技术加工,线密度为250线/mm和500线/mm.线列阵样品的FMR谱在稍高于主峰（声学峰）的共振场下有光学峰出现,相当层间交换耦合为反铁磁型.光学峰与声学峰的峰位间距沿易轴小于沿难轴.又,来自非磁Cu夹层的顺磁共振峰的幅度远大于原始的连续膜,说明线列阵加工致使层结构退化. 关键词：     

内嵌不同形状散射子的局域共振型黏弹性覆盖层低频吸声性能研究

最近研究表明,将声子晶体中的局域共振现象引入到水下吸声材料的设计中,可以观察到由局域共振引起的低频声吸收现象.为了进一步揭示局域共振低频吸声机理并获得更优的水下低频声吸收性能,研究了内嵌不同形状散射子的黏弹性声学覆盖层.利用晶格和散射子在空间排布的对称性,传统有限元方法得到简化,从而节约了计算时间和存储空间,并通过将简化有限元法计算得到的结果与传统有限元法计算的结果进行对比,验证了简化有限元方法的正确性.结合位移云纹图,考察了特定频率点上振动模态与相应的局域共振吸声峰之间的关系,揭示了内嵌圆柱形散射子的黏弹性覆盖层的吸声机理.进一步讨论了相同体积下不同形状的圆柱形散射子对黏弹性覆盖层吸声性能的影响,给出了提升覆盖层低频吸声性能的优化思路.通过讨论不同芯体材质对内嵌圆柱形散射子的黏弹性覆盖层吸声性能的影响,找到了改变第一共振峰位置的方法,从而可以通过调整第一共振峰来实现特定频率范围内的宽带吸声.     

微液滴在超疏水表面的受迫振动及其接触线的固着-移动转变

利用高速摄影技术对超疏水表面液滴振动的动态行为进行观测,研究液滴在不同频率下的振动特性. 实验发现,液滴的共振频率满足Rayleigh方程,微液滴在超疏水表面具有自由液滴的振动性质. 在80–200 Hz的驱动频率范围内,接触线出现了明显的固着-移动现象,液滴的振动频率是驱动频率的一半,液滴振动时的形变较大. 当驱动频率大于200 Hz时,接触线基本固着,液滴的振动频率近似等于驱动频率,液滴共振时的形态边缘始终有节点存在. 分析表明,液滴对外界驱动的不同响应与接触线的振荡行为和变形程度密切相关 关键词： 超疏水表面 受迫振动 共振 接触线