有源声吸收单元吸声量计算及吸声机理研究

多个有源吸声单元可构成有源吸声层，用于吸收任意方向入射的低频声波。本文利用声弹性理论研究吸声单元的声场与振动特性，从理论上计算了有源控制前后吸声单元的吸声性能，研究了影响吸声效果的诸因素以及吸声机理。     

有源吸声结构近场声学特性

有源吸声结构是近年来提出的吸收低频反射声的有效方案,对其近场声学性能的分析将为系统优化设计、次级源和误差传感器布放及控制目标选取等关键问题提供理论支持。本文在最小反射声功率条件下,对控制前后吸声结构近场观察面声强及吸声系数的变化进行了数值仿真。仿真结果从近场法向声强的幅值、辐射形式及空间分布等方面分析了有源吸声结构的近场声学特性,并从结构表面吸声系数变化的角度进一步加以验证。     

有源吸声结构近场声学特性

有源吸声结构是近年来提出的一种利用有源控制技术吸收低频反射声的智能结构,对其近场声学性能的分析将为系统优化设计、次级源和误差传感器布放及控制目标选取等关键问题提供理论支持。本文在最小反射声功率条件下,对控制前后吸声结构近场观察面声强及吸声系数的变化进行数值仿真。仿真结果从近场法向声强的幅值、辐射形式及空间分布等方面分析有源吸声结构的近场声学特性,并从结构表面吸声系数变化的角度进一步加以验证。     

平板型有源吸声结构物理机制研究

有源吸声结构是近年来提出的吸收低频反射声的有效方案,对其物理机制的分析将为系统优化设计、次级源和误差传感器布放及控制目标选取等关键问题提供理论支持.在最小反射声功率条件下,从控制前后初、次级结构的反射声功率和净声强的变化,以及反射声场中声强的分布来阐述吸声降噪中的物理机制.结果表明,吸声降噪中的能量转换分为能量抑制、能量吸收以及能量抵消3种机制.从近场声强的角度看,有源吸声主要是通过声强幅度抑制和声强方向调整两种机制体现,控制前大部分区域反射声波的法向声强为负值,控制后则变为正值,即声能量在控制前向远场传递,控制后则流向吸声结构.     

有源吸声尖劈的实验研究

提出了一种利用有源控制改善吸声尖劈低频声吸收的方法。实验研究了正入射下,有源控制系统对吸声尖劈低频段吸声性能的补偿效果;比较了用有源控制分别对吸声尖劈正面和背面声阻抗与空气阻抗进行匹配两种误差策略,发现将误差传声器放置在尖劈前更合理,既能保证较好的低频吸声效果,又能占用较少的空间。实验结果表明,有源控制系统与20cm长的传统尖劈相结合所构成的总长约40cm的有源吸声尖劈,在100-1000Hz频率段,吸声系数可以达到0.98-1.00,和80cm长的传统尖劈的吸声性能相当。     

平面结构有源声吸收理论研究

构建了平面结构的有源吸声结构,以吸收空间任意方向入射的声波,使结构对入射声波的反射最小,实现有源吸声降噪,考虑初、次级结构间耦合声场对结构反射声功率的影响,并利用声功率近场计算方法推导了在斜入射平面波作用下,有源控制前后结构的反射声功率计算公式;并以反射声功率最小准则,得出结构最优吸声效果.通过计算机仿真分析,研究了不同情况下结构的吸声效果.     

基于压电智能材料的自适应吸声实验研究

提出了用压电材料进行水下主动宽带低频吸声的方法,用PVDF复合智能材料作为主动吸声系统中的吸声材料,在滤波-X LMS算法基础上,研究了一种在工程中实现简便的次级通道建模方法——通道时延估计法。构建了数字时延控制系统,直接从实际声场中分离入射声波与反射声波作为控制系统的参考信号和误差信号,在脉冲声管中进行了管道声有源吸声控制实验。实验结果表明,在施加控制的情况下PVDF压电智能材料能有效地对低频入射声进行吸收。     

《基于混响法测试架空水膜的吸声特性》

对于水声特性的研究有很多,但目前主要集中在其传声及反射声特性的研究。有关水与其他吸声材料复合使用时吸声特性的研究和报道很少。基于架空薄膜吸声原理,提出在架空薄膜上铺水膜的新型构造和通过改变水膜厚度调节复合材料吸声特性的方法。 并利用混响室法实验测试该复合结构的扩散吸声系数,测试结果很好地说明了该复合材料具有较好的吸收低频声能力,且吸收特性与水膜厚度有关。     

基于结构表面声压的自适应有源声吸收控制研究

研究了实际系统中有源声吸收自适应控制方案。首先提出三种控制准则：反射声功率最小、弹性板表面声压平方和最小及有限点声压平方和最小;然后根据求声功率的近场方法、求耦合声波／振动方程的声弹性理论及无约束最优化技术,推导了三种准则下声吸收的计算公式;最后通过仿真实例,研究了采用不同准则时,次级力源与监测传感器个数和位置对吸声效果的影响     

基于Cymbal单元的压电复合智能材料设计

本文使用有限元法对Cymbal换能器单元的设计结构进行了仿真分析,并将换能器单元谐振频率与实际测量值进行了比较。将Cymbal换能器单元进行阵列,设计了一种新型的10kHz以下的低频薄板水声智能材料。对两块不同尺寸和结构的Cymbal压电复合智能材料的发射性能进行了测量与标定。并将用Cymbal压电复合智能材料作为主动吸声系统中的吸声材料,在脉冲声管中进行了管道声有源吸声控制实验。研究结果表明,Cymbal压电复合智能材料是一种高效的薄型低频宽带水声材料。     

声管脉冲回波法吸声系数测量技术

利用可控脉冲声信号,采用回波方法,在圆形声管中测量了样本材料的吸声系数.依据回波信号和入射声波的功率谱密度先解算反射系数,然后计算吸声系数.与B&K 4206阻抗管测量结果相比,在200 Hz～5 kHz频段内吸声系数差别在10%以内.所用脉冲声具有波形规则、脉冲时间短、频带宽的特点,测量精度比同类方法显著提高,特别是低频区域数据可靠.测量系统装置简单、重复性好.测量装置的不确定度主要源于样品在声管中安装的精密性.     

简支矩形板声辐射的有源控制

文章以简支平板为例 ,通过声辐射模态研究结构声辐射的有源控制。首先分析了声辐射模态的数学和物理意义。由于在中、低频时 ,声辐射模态对应的辐射效率随着模态阶数的增加而迅速降低。在此基础上 ,文中提出了一种新的控制策略 ,即抵消前k阶声辐射模态的伴随系数 ,使得前k阶声辐射模态的声功率为零。文中以压电陶瓷作动器作为控制力源进行了数值计算研究。并与传统的控制策略———声功率最小化策略进行了比较。     

在管道消声系统中水雾吸声的实验研究

关于水雾对声波的吸收作用,前人已做了大量的研究工作。研究的目的是如何将水雾对声波的吸收这一现象应用到管道消声中来,并通过搭建实验平台验证其可行性。实验中水雾的产生是通过5个超声换能器来实现,且其雾化量的大小可通过改变电压来控制。实验方法是采用传递损失法,即验证水雾的存在与否对声波是否具有吸收作用。实验的结果表明在雾柱长度1m左右,对频率为200Hz以上的声波具有吸收作用,且频率越高,吸收越强烈。鉴于实验结果的良好性,以及雾化量的可控性,实验的方法可望推广到管道的主动噪声控制中。     

基于PVDF薄膜的智能材料回声控制实现

提出了用高分子压电材料——PVDF薄膜作为激励声源，将其内嵌于基体材料聚氨酯橡胶中制成具有特殊功能的消声材料。通过声时延的方法，用布置在消声样件前方的两传声器检测出平面入射声波和反射声波，利用压电材料PVDF薄膜的逆压电性能，对其施加具有一定幅值和相位的电压，实现样件材料的声阻抗和介质声阻抗的匹配，以使得反射声波达到最小或零，从而实现回声控制的目的。最后对不同频率的入射声波进行了基于声阻抗管的回声控制实验测试并对结果进行了分析。     

双层板有源隔声结构物理机理研究

基于声振耦合动力学方程建立双层板有源隔声结构理论模型,以辐射板声功率为控制目标,求解最优控制力强度。对控制前后隔声结构近场观察面声强分布做数值仿真,从近场声强的角度对仿真结果进行分析,初步得出有源隔声结构的控制机理。