微穿孔板和微缝板吸声体研究进展

介绍了我国在新型吸声体微穿孔板和微缝板的特点、首创、理论分析、加工制作、多方面的应用情况，以及其在国外的影响。也讨论了这些吸声体的部分发展方向。     

薄板悬挂吸声体吸声性能的研究

本文提供并研究了薄板悬挂吸声体的吸声性能,研究结果表明：薄板悬挂吸声体低频段吸声性能较好,而中高频相对差点。     

内置谐振器的轻薄宽频吸声器结构设计与分析*

微穿孔板吸声器的吸声频带相较于亥姆霍兹谐振器更宽,但其低频吸声的实现需要较大的空气背腔,这对结构尺寸有限制的场合存在一定局限性。本文设计了一种轻薄吸声降噪结构(内置亥姆霍兹谐振器的微穿孔板吸声器,简称MPPHR),将微穿孔板吸声器与亥姆霍兹谐振器进行了结合,提升吸声器的低频吸声性能的同时兼具了微穿孔板宽带吸声的优点。首先基于微穿孔板和亥姆霍兹谐振器理论建立了等效电路模型并计算了结构的声阻抗。然后通过有限元对MPPHR的吸声特性进行了参数研究。最后验证了MPPHR的声阻抗模型和有限元仿真的准确性。研究结果表明：MPPHR结构拥有更宽吸声频带,厚度仅为30mm的MPPHR的半吸收频带可达1294Hz,相较于同等厚度下的微穿孔板吸声器宽近500Hz。此外,MPPHR拥有更好的低频吸声效率。     

关于微穿孔板吸声体频带宽度极限的讨论

依据马大猷教授的微穿孔板吸声体准确理论,利用计算机辅助设计对于该结构频带宽度极限情况从理论上进行了讨论,把极限频宽和最大吸声系数的制约关系量化,并得到此情况下应用于低频或高频环境孔径的选用范围,以及此情况下板厚和穿孔率与传统观念不同的特点。以上分析结果以及所提供的结构参数为宽频带微穿孔板的具体设计提供有价值的参考。     

对称折叠通道结构的低频通风吸声体*

为了消除或减少低频噪声,该文 提出了一种低频通风超材料吸声体,该吸声体由对称的折叠通道结构组成,具有深度亚波长、高通风空间占比和低频高效吸声的特性.通过传递矩阵方法、有限元模拟和四麦克风实验法,揭示了对称折叠通道结构通风吸声的物理机制.首先在理论上分析单个吸声体的通风吸声性能并进行了仿真模拟,在共振频率423 Hz附近,吸声系数大于0.9,通风空间占比高达40%.吸声单体的共振频率可通过改变折叠通道的长度来灵活调控,组合多个不同共振频率的吸声单体可以拓宽吸声体的有效吸声带宽.由四个吸声单体组合的通风吸声体可实现314－366 Hz频率范围内的高效声吸收(吸声系数大于0.8),且通风空间占比达到35%,而结构厚度仅为314 Hz时波长的1/10.该低频通风吸声体具有结构简单、结构强度高和容易制造等特点,在低频通风降噪领域有着潜在的应用前景．     

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。     

微穿孔板吸声结构水下应用研究

马大猷教授提出的微穿孔板吸声结构在空气噪声降低和隔离方面得到了广泛的应用,但未见水下应用的相关研究和报道。本文将空气中微穿孔板理论应用到水中,得到了水下微穿孔板吸声结构的吸声公式。通过理论分析,得出了微穿孔板结构直接应用于水中无法获得宽频吸收的结论。提出了通过匹配液将微穿孔板间接应用到水下的设想。设计了单层板和双层板吸声结构,并对它们的吸声特性进行了理论分析与仿真。结果表明,本文设计的微穿孔板吸声结构在水中能够获得优于空气中的宽频带吸声效果。实验测量了自制的微穿孔板吸声结构,吸声系数的测量值与理论曲线基本吻合,从而验证了理论分析的正确性。     

扩散吸声体的优化设计

由于扩散吸声体(Diffsorber)同时兼顾了扩散和吸声两方面的性能,在小房间的声学环境控制中有着特殊的功能。在比较成熟声吸收和声扩散理论的基础上,结合数论中的伪随机理论,提出利用吸声材料本身的声阻抗实现伪随机分布的新优化设计手段,并利用计算机编程实现,由此设计了多种不同吸声效果的扩散吸声体,以满足不同场合的需要。实验结果表明新方法的有效性。同时探讨了新型吸声扩散体的应用潜力。     

微穿孔板和小孔喷注——马大猷教授对声学的特殊贡献

微穿孔板吸声体是马大猷教授提出的一项特殊的设计技术,自上世纪80年代以来被广泛地应用在音质处理和噪声控制中。微穿孔板吸声体是一种无纤维的宽带吸声材料,它不仅能够应用在传统的建筑声学和噪声控制等领域中,更有意义的是它适用于高温、高速气流、高洁净、需要透明采光等一些极端条件下。当微穿孔板后面有一定的空腔时,它可以在低频的几个频程内具有很高的吸声系数。
在喷注噪声控制理论方面,马教授根据小孔喷注噪声与其压力和直径的关系,根据人的听觉生理和心理特性,提出了在气流或者蒸汽出口的颈部处设计合适的小孔结构,可以大大减少气流噪声对人的干扰作用可听声频段内的声辐射,降噪量一般来说可以达到20~60 dBA的降噪量。这就是小孔喷注理论。
本文回顾了马大猷教授在他学术生涯第二个春天里结出的这两颗硕果——微穿孔板和小孔喷注,关于微穿孔板在声场和声源噪声控制中的声学特性理论,主要回顾和讨论了微穿孔板结构的研究进展及其在噪声控制中的实际应用,以及小孔喷注噪声的主要能量转移到超声波频段内的物理概念,这一概念对现代喷注噪声控制的发展依然具有重要意义。     

水下弹性微穿孔吸声结构吸声系数研究

利用模态叠加法建立了水介质微穿孔板的数学模型,基于声电类比法得到其等效电路模型。研究了弹性微穿孔板和弹性背腔对垂直入射吸声系数的影响。与空气介质中的微穿孔板不同,水下微穿孔板因结构阻抗不足,难以取得满意的吸声效果,为此提出了增强型微穿孔吸声结构,并在水介质阻抗管内对理论结果予以验证。结果表明,随着增强型弹性微穿孔板弯曲刚度的增大,其在[20,2000]Hz范围内的平均吸声系数得到提高,逐步趋近于刚性微穿孔板的结果,弹性背板使微穿孔吸声结构的吸声峰向低频移动,低频吸声效果得到提高。     

基于二次剩余序列的扩散吸声体的研究

本文对基于二次剩余序列的声学结构的吸声性能进行实验研究，并定性分析了它的吸声机理．研究表明，除了结构振动所产生的损耗之外，更重要的吸收源是结构表面由于声干涉所形成的附加声阻抗的影响．     

耦合声阻抗在扩散吸声体设计中的应用研究

为解决小房间的音质设计问题,需要设计不同的扩散吸声体。利用共振吸声的边缘效应,通过不同共振频率的共振器耦合共振时的非线性声阻抗变化组合,形成既能高效吸声,又能均匀散射的声学界面。数值分析及实验结果表明,新型的扩散吸声体内部没有任何传统吸声材料的情况下,单位面积吸声量在中低频段可达1.3 m2,在高频段由于非线性声阻抗与共振器的辐射阻抗不匹配影响,相应吸声量降低到0.7 m2左右。耦合声阻抗的运用使得新型扩散吸声体吸声的效率高,频带宽,免去传统吸声材料的使用,在小房间的声学应用中具有突出的优势。     

在织造车间降噪上应用“吸声吊顶”的实效

我国目前纺织厂织造车间的噪声级均较高.应用吸声降噪原理,经四年多来的探研,通过模拟、中试和二顶试点三步的实践证明,对厂房建筑上进行声学处理,即架设大面积“强吸声吊顶”技术的方法,能使织造车间的噪声降低4—6dB(A),收到较好的降噪效果,受到工人们的欢迎.为纺织工业的织造车间噪声治理提供了实践经验.     

新型吸声材料──铝纤维吸声板通过专家评定

2000年6月25日由中国环保产业协会噪声与振动控制委员会主持,对上海良宇新型建材有限公司生产的新型吸声材料一锅纤维吸声板,通过了专家评定．出席会议的有章奎生、战嘉份、陈瑞五、钟祥璋、吕玉恒、刘皇驾、施国强、刘明明、蔡国本、唐明黎、朱立鹏等教授、高工采用特殊工艺将直径小于0．1mm的错纤维制成厚约1．0－1．6mm毡状软板,两面再覆压铝板网,从而加工成的铝纤维板是一种新型环保型吸声材料,它具有厚度薄、重量轻、防火、防水、防腐、吸声性能稳定、耐侯性能好、便于弯曲加工和清洗等特点,有良好的装饰效果经同济大学声学研究…     

加工误差对马氏理论关于超微孔微穿孔板吸声结构适用性的影响

从理论和实验上探讨了加工误差对马氏理论关于超微孔微穿孔板(micro-perforated panel,MPP)吸声结构适用性的影响。建立了计及加工误差的MPP理论分析模型,并应用MEMS工艺制作了超微孔MPP,由于工艺本身存在一定的加工误差,造成实际孔径与设计孔径10%-20%的偏差,在阻抗管中测量得到其垂直入射吸声系数。将实验结果和计及加工误差的理论预测值与马氏理论预测值进行对比发现,差别均较小,最大误差仍在6%以内,说明马氏理论在计及加工误差的情况下仍然适用。此外,对马氏理论关于加工误差的适用极限进行了仿真计算,结果表明,适用极限的大小具体依赖于超微孔MPP的孔径大小。     

金属橡胶材料吸声特性研究

理论及实验研究了金属橡胶材料吸声性能参数.由金属橡胶材料声学特性参数理论计算式,推导出金属橡胶材料吸声性能参数──声阻抗率和吸声系数的理论计算公式.实验研究了金属橡胶材料结构常数和压缩模量,并建立了结构常数、压缩模量与材料结构参数的关系式,结果表明:相同平均孔隙直径金属橡胶材料具有相同的结构常数值;在一般频率范围内,相同结构参数金属橡胶材料压缩模量近似为常量.通过金属橡胶材料吸声系数的实验测量和理论计算,理论结果与实验结果符合较好,验证了理论和实验研究方法的正确性.     

二十面体群C-G系数计算

本文简要介绍了计算Ｃ Ｇ系数的生群元矩阵方程法，给出计算二十面体群Ｃ Ｇ系数时采用的简化计算方法，并给出了Ⅰ群Ｃ Ｇ系数的计算结果。     

杭州电声厂混响室的声学设计和鉴测

使混响室获得扩散声场是声学设计中最主要的问题。在我国已建的混响室建筑中,虽然都做了各种为实现声扩散的努力,但能获得预期效果的不多,从而不得不追加扩散结构。电声厂混响室用不规则室形和球切面扩散结构相结合的方法,获得了良好声扩散效果。本文将着重介绍有关声扩散的设计,同时,对该混响室的声学设计和鉴测也作概要的叙述。     

三层微穿孔板的优化设计及特性分析

根据马大猷的微穿孔板理论,计算了三层微穿孔板的吸声系数。应用遗传算法对其结构参数进行了优化,并对其吸声特性进行了分析研究,与优化后的双层微穿孔板结构进行比较,结果表明:经过遗传算法优化后的三层微穿孔板在频域上能够获得更加饱满的吸声系数曲线,接近传统吸声材料的吸声性能。并且通过实验验证了优化设计的结果。