声学材料的吸声特性测量方法研究

摘要

在声环境控制和改善领域，吸声材料具有非常重要的作用和广泛的应用。但是在声场预测中，通过传统常用驻波管和混响室测试方法得到的吸声材料的声特性，不能满足对声场预测的精度要求，因而本文探索了一种新的吸声材料声阻抗的测量方法。 文章首先对吸声材料在声场计算中的处理方法和边界元等数值方法在声场计算中的应用的发展历史和研究现状进行分析，在总结前人工作的基础上，从驻波场的基本理论出发，推导出了在非刚性壁面的矩形空间中，截止频率以下的低次模式和截止频率以上的高次模式声波的声场表达形式和边界阻抗率的表达形式，并由此设计实验，通过实验对上述测量方法进行验证。 实验设计了截面为矩形的管道，在管道相对两侧面贴有吸声材料，通过扬声器向管道中辐射指定频率的声波，测量管道中轴线方向各处的声压级，利用理论推导的声波表达式和吸声材料的声阻抗表达式，反演计算得到管道内非刚性边界(贴有吸声材料)的声阻抗率。 然后详细介绍了传统常用的吸声材料声学特性参数的测试方法：驻波管法和混响室法，并利用两种传统方法对相同的吸声材料的声学特性参量进行测量，并同本文探讨的方法的结果进行比较分析。 为了能够直观的比较两种传统方法和本文探讨的方法测得的同种吸声材料的三个声学特性参数在声场预测上的差异和优劣，本文设计了一个几何形状不规则的箱体结构，在箱体所有内壁面上，铺设有与进行了声学特性参数测试的材料相同的吸声材料，在箱体内一个角落放置点声源，实验分别使用200Hz和315Hz单频纯音信号发声，在箱体的三个不同高度平面分别均匀布置六点进行采样测量。 最后，简要介绍了声学边界元法的基本理论，引入边界条件，使用加权余量法推导了内场的声学边界元的边界积分方程；利用边界元对箱体进行边界元建模计算，分别使用三种方法测量得到的吸声材料的特性参数作为边界条件代入到边界元中，采用Sysnoise软件计算箱体内的声场分布，并同实验测量结果进行比较分析。分析表明本文探讨方法测量的吸声材料声学特性参数，较之两种传统方法的测量结果，对声场的预测精度最高。关键词：吸声材料，声阻抗率，声场，驻波管，混响室，边界元法

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第1章绪论

1.1立题的依据和研究意义

1.2吸声材料测量方法研究现状

1.3声辐射数值计算问题研究现状

1.3.1声辐射计算的边界元方法

1.3.2有限元法、边界元法相结合的实际应用

1.3.3其他计算方法

1.4商业软件的应用

1.5本文研究主要内容

第2章吸声材料声阻抗率的理论研究

2.1非刚性壁管中声波

2.2管道中的平面声波

2.3管道中的高次模式声波

2.4本章小结

第3章吸声材料声阻抗率理论计算与实验结果分析

3.1驻波管法测吸声材料的垂直入射吸声系数αp和法向声阻抗率Zs

3.2混响室法测吸声材料无视入射吸声系数

3.3本文处理方法

3.3.1数据处理方法分析

3.3.2实验设计

3.3.3实验结果分析

3.3.4实验结果计算

3.3.5三种方法结果比较

3.4本章小结

第4章声学边界元的基本理论及计算结果

4.1声学边界元基础理论

4.2实验和理论计算

4.2.1实验设计

4.2.2实验结果分析比较

4.2.3 200 Hz实验值和三种方法计算结果等声压级曲线图

4.2.4 315 Hz实验值和三种方法计算结果等声压级曲线图

4.3本章小结

第5章总结与展望

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果