多孔金属材料吸声性能测试系统设计与实现

摘要

多孔金属材料是一种具有多功能特性的新型材料，可应用在尖端科技和各种恶劣环境当中，多孔金属材料的声学特性包括吸声系数，传递损失，表面声阻抗率，特性阻抗，复波数，有效密度和体积模量等，现有的标准化测试系统主要以测试材料吸声系数、传递损失及表面声阻抗为主。本文围绕多孔金属材料的声学特性，旨在应用双传声器传递函数法设计搭建声学材料性能测试系统。
　　 第一，介绍了系统设计基础知识及阻抗管中材料声学性能测量公式的详细推导。具体包括声学和声学测量基础知识及声学特性衡量参数和预测模型，阻抗管内平面波理论，阻抗管内复反射系数、表面声阻抗、吸声系数的公式推导和传感器交换技术的理论基础。
　　 第二，详细介绍了普通声压级和高声压级条件下声学性能测试系统的构建，具体包括阻抗管的设计，功率放大器与扬声器的配接研究及选择，传声器的类型及选择。通过选择大功率扬声器和功率放大器来提高声压级，设计了号角扬声器来进一步提高声源的辐射能力。讲述了本系统的具体测量步骤，提出了测量过程中要注意的问题，选择标准多孔金属材料试样，基于MATLAB软件实现其算法，分析结果与丹麦B&K公司设备测量值基本一致，证明了本测量系统的有效性。第三，基于本阻抗管系统研究材料的特性阻抗和复波数。具体详细推导了特性阻抗和复波数的测量公式，采用多孔金属材料样品进行测试，得到了特性阻抗和复波数在低频和高频条件下的实验结果，通过特性阻抗和复波数可以推出有效密度，体积模量，表面声阻抗和吸声系数，分别用Johnson-Allard模型和Delany and Bazley模型进行理论预测，结果表明了此设备和方法的可行性，并进行了误差分析。得到了一次性测量材料的特性阻抗，根据阻抗转移公式可以推测任意空气层下的吸声系数。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究概况

1．3 论文的主要研究内容和技术路线图

第二章 多孔金属材料声学性能测量系统设计基础知识

2．1 声学和声学测量基础知识

2．2 多孔材料性能衡量参数

2．3 本章小结

第三章 在阻抗管中多孔金属材料声学性能测试原理

3．1 阻抗管内平面波理论

3．2 阻抗管中测量声学特性的测量理论

3．3 本章小结

第四章 多孔金属材料声学性能预测模型

4．1 Delany和Bazley模型

4．2 Johnson-Champou×-Allard模型

4．3 Umnova-Attenborough等效流体模型

4．4 高声压条件下预测模型的研究

4．5 本章小结

第五章 普通声压级下多孔金属材料声学性能测试系统设计与实现

5．1 吸声性能测试系统的构建

5．2 本系统吸声性能测试原理与有效性验证

5．3 本章小结

第六章 高声压级下多孔金属材料声学性能测试系统设计与实现

6．1 高声压级声源的设计

6．2 本章小结

第七章 实验研究与分析

7．1 基于阻抗管系统研究材料的特性阻抗和复波数

7．2 结果分析与讨论

7．3 本章结论

第八章 论文总结与展望

8．1 全文总结

8．2 工作展望

参考文献

致谢

附录

个人简介及攻读硕士学位期间论文发表情况