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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(lái)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(guò)計(jì)算，也可查圖表，計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)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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