穿孔机械阻抗板的吸声特性研究

为提高低频吸声性能,在机械阻抗板(MIP)上穿少量微孔形成穿孔机械阻抗板(MIPMP)吸声结构。对MIPMP结构吸声性能进行初步研究,建立计算模型,用驻波管测量吸声系数。结果表明,MIPMP结构的吸声为机械阻抗和微穿孔的共同作用。吸声曲线出现两个吸声峰:一个在200~300 Hz,由机械阻抗引起,吸声系数可达0.95;一个出现在300~600Hz,由微穿孔引起。计算模型与实验结果所示趋势一致:随穿孔率的增大,机械阻抗单元吸声峰值先增大后减小,向高频移动,微穿孔单元吸声峰值逐渐减小,带宽增大,向高频移动;随背腔的增厚,机械阻抗单元吸声峰值变大,频率基本不变,微穿孔单元吸声峰值略减小,向低频移动。MIPMP与微穿孔板(MPP)构成的复合吸声结构在200~1 600Hz有好的吸声性能。     

多层微穿孔板的优化设计

影响微穿孔板吸声系数的结构参数很多,设计计算复杂,尤其是对多层微穿孔板复合结构的计算.针对3层及4层微穿孔板复合结构的吸声系数进行了计算,应用遗传算法对其结构参数进行了优化,在常用噪声频率范围内获得了非常饱满的吸声系数曲线,与双层微穿孔板复合结构相比,在吸声系数和吸声频带上都有了很显著的提高.     

Helmholtz腔-微穿孔板复合结构的吸声性能

针对微穿孔板的低频宽带吸声降噪问题,设计Helmholtz腔-微穿孔板并联结构,建立结构的声学有限元模型,基于声电类比法建立结构的理论模型;以300～1 000 Hz的平均吸声系数为优化目标,采用两种优化策略对并联结构进行吸声性能优化,使得结构的吸声性能得到明显提升。最终得到厚度为50 mm,在345～1 000 Hz吸声系数大于0.8的吸声结构。通过光固化打印、激光打孔制造实验样品,利用驻波管对样品的吸声性能进行测试。实验结果表明,并联结构具有优良的低频宽带吸声性能。     

多孔径微穿孔板的主动吸声仿真研究

提出一种基于多孔径微穿孔板的主动吸声方法,在微穿孔板的空腔内横向放置可上下移动的隔板。从理论上说明了移动隔板改变声阻抗的可行性,利用数值分析法进一步比较了两种隔板移动方法对3种典型参数多孔径微穿孔板吸声性能的影响。对于15mm背腔的多孔径微穿孔板,在800~1 900Hz频段内平均吸声系数的分析结果达到0.85,表明该主动吸声方法的有效性,同时也为拓宽微穿孔板吸声体的频带提供了新思路。     

微穿孔板结构特性理论对比分析

传统的声电类比法在单层微穿孔板吸声结构中的计算,得到广泛应用,但由于在双层微穿孔板结构中存在较大误差,于是提出用传递矩阵法对微穿孔板吸声结构进行分析。本文对比分析声电类比法与传递矩阵法在微穿孔板结构模型中的应用,从而有效设计微穿孔板吸声结构参数设计的实验方案。     

并联微穿孔板吸声结构研究

分析不同共振频率的微穿孔板吸声结构并联的结构模型,并计算了其组合吸声系数。理论计算结果与采用SYSNOISE软件,根据GB/T 18696对并联的微穿孔板吸声系数进行仿真实验得到的结果及已有实验数据进行对比。结果表明,该文中并联微穿孔板吸声结构的声阻抗率及组合吸声系数的计算方法是可行的。     

微孔分布范围对穿孔板吸声性能的影响

根据渗入工艺加工微穿孔板吸声结构产生的微孔不规则分布的特点,研究了微孔不同分布范围的穿孔板的吸声特性。研究发现,随着微孔分布范围的逐渐缩小,穿孔板的共振频率逐渐向低频方向移动。随着穿孔分布范围的变化,微穿孔板的表面法向声阻变化不大,表面法向声抗相对较大。利用穿孔板理论对微孔不同分布范围的穿孔板的吸声特性进行模拟,发现穿孔板理论仅适用于微孔分布范围较大的穿孔板。通过分析穿孔板阻抗的作用,使其在微孔分布范围较小的情况下,也能模拟穿孔板的吸声性能。     

结构参数对微穿孔板结构声学特性的影响研究

微穿孔板结构声学特性与结构参数密切相关,该文讨论了这些结构参数对吸声性能的影响.采用传递矩阵法计算微穿孔板结构的声学特性,在验证理论计算结果可靠的基础上,研究结构参数(如穿孔率、微孔直径、板厚和空腔距离)对微穿孔板结构吸声性能的影响规律.结果表明,穿孔直径、板厚和穿孔率主要影响吸声结构的共振吸声峰值,空腔厚度主要影响共振基频;共振吸声峰值随穿孔率、微孔直径和空腔厚度增加而降低,随板厚增加而增大.增加穿孔率,共振基频向低频移动;而增加微孔直径、板厚和空腔厚度,共振基频向高频移动;吸声频带宽度随穿孔率增大而增加,随微孔直径、板厚和空腔厚度增加而变窄.     

用统计方法分析微穿孔板吸声结构的声学特性

微穿孔板的发展已接近半个世纪。基于穿孔板吸声结构的基础,微穿孔板结构简化了穿孔板后的多孔材料,同时达到了提高本身吸声特性的目的。组成微穿孔扳的主要元素就是微管和空腔。通过分析微管和空腔的声阻抗率,近似计算出微穿孔板的吸声系数与吸声频带宽度,并讨论微穿孔板结构模型的来源。根据微穿孔板结构模型,分别计算不同的参数组合对吸声系数及频带宽度的影响。     

一种变截面微穿孔板实验的等效模拟

针对一种变截面微穿孔板进行了实验,并用传统微穿孔板理论对其实验结果进行了模拟。实验发现:对变截面微穿孔板的实验结果进行模拟近似后,其结果可以按照传统的微穿孔板理论进行设计,二者具有同样的吸声效果。模拟结果中的孔径都比较小,稍大于变截面微穿孔板的小孔孔径,比大孔孔径要小很多。模拟的板厚不一样时,孔间距会发生相应的变化。这些结果都有一个共性:这些模拟数据的传统微穿孔板是很难应用于实际工程中的,孔径、板厚和孔间距无疑限制了它的应用范围。所以此种设计的变截面微穿孔板可以实现无法在实际工程中应用的传统微穿孔板的吸声效果。     

柔性微穿孔板吸声体声学性能测试与分析

实验探究了高频段(1 500~6 500Hz)柔性微穿孔板吸声体的吸声特性,由于聚氯乙烯(PVC)薄膜具有柔韧性好,黏性不高,易通孔,成本低等特点,因此,该文以PVC为基材,利用阻抗管测试穿孔率分别为2.181%、3.407%、5.436%、7.666%的柔性微穿孔板吸声体的声学性能,并与马氏理论的计算值进行对比。实验结果表明,由于板的振动效应使柔性微穿孔板吸声体的共振峰向低频偏移,且在低频范围内吸声性能提高,高频范围内吸声性能无明显减弱。因此,拓宽了整体的吸声频带宽度,在1 500Hz时,吸声系数可提高约33.9%。     

双层微穿孔板双向吸声系数分析与优化

相比单层微穿孔板,双层微穿孔板具有吸声频带更宽,吸声效果更好等优点.本文利用传递矩阵法求解双层穿孔板结构的正反向吸声系数,并用有限元仿真验证理论模型的可行性.分析讨论了结构前后板参数变化对结构整体的双向吸声系数影响,应用遗传算法计算得到了结构板双向吸声系数最优解,为微穿孔板吸声结构的应用及发展提供参考.     

加工误差分布规律对微穿孔板吸声性能的影响

为了研究加工误差对微穿孔板吸声性能的影响,该文以微穿孔板理论和电声等效电路原理为基础,建立了考虑加工误差时,微穿孔板吸声的理论模型,数值分析了微孔尺寸成正态分布和平均分布两种形式时,微穿孔板吸声性能的变化情况。研究发现,当存在加工误差时,微穿孔板的吸声峰和吸声带宽都略有减小。     

基于AML的微穿孔板吸声体的声学软件开发

采用AML语言开发了一套微穿孔板吸声体的声学软件。该软件初始参数选择灵活,分析结果直观明了,为用户提供操作简单的界面,从而进一步提高微穿孔板设计效率和准确性,并对工程应用有一定的帮助。     

一种板线馈电背腔式振子馈源的设计

背腔式振子馈源体积小、结构简单、调节灵活、电气性能好等优点,并且采用板线的形式进行馈电后,可以实现良好的宽带匹配性能。这种馈源由辐射振子、反射腔及其馈电部分组成,馈电部分采用板线形式并且具有便于调节的短路片。实测结果表明,这种馈源具有较宽的匹配和方向图带宽。该馈源尤其适用于L波段或S波段等频率较低的频段,用作前馈反射面天线的馈源。     

背腔双负微带天线的仿真与实验研究

研究了以双负材料为衬底的背腔微带天线的设计方法与电磁特性.采用S参数法提取双负材料异质填充结构的本构电磁参数,基于腔模理论与HFSS仿真相结合的方法设计了背腔双负微带天线,并进行了加工制作和测试.给出了双负材料电磁特性参数的提取结果、背腔双负微带天线的辐射方向图、端口S参数的计算机仿真与实测结果,以及背腔双负微带天线的单站RCS仿真曲线.结果表明:背腔双负微带天线较背腔普通微带天线具有更好的带宽特性和散射特性.     

嵌入消声功能的低噪声罗茨鼓风机壳体设计

为摘罗茨鼓风机"噪声王"之帽,提出了壳体与消声器一体化的理念。采取主动吸声降噪措施,从源头降低产生噪声的概率,改变现有罗茨机在产生噪声后,不得不另加消声器控制的滞后被动方法。解决了现有消声器只能降低管道内气流噪声,不能降低壳体振动对壳外空间辐射噪声的问题。采用弧形内壁一体化设计,促使噪声成为无规入射,改变现有直筒消声器掠入射方式,避免高频失效问题;巧用多层微穿孔板各层错开吸声频率,空腔深度渐变等技术,拓展消声频带,使消声量得到大幅提升。它比现有同流量、同压力罗茨机的噪声低20~35 d B(A);体积约缩小为同等参数罗茨机系统的40%,节约了成本,节省了放置空间。     

光子晶体波导与微腔耦合的三通道波分复用器

为了实现对光波有效的选择输出,并且使光波的带宽很小,设计了微腔耦合的三通道波分复用器。对该器件采用时域有限差分法和微腔与波导间耦合模进行研究。首先,根据微腔选择不同频率的光波,设计光子晶体滤波器模型。然后,基于光子晶体耦合模理论,由定向耦合波导和一个高品质因子微腔构成的波分复用器。最后,为了提高输出光的透射效率,在波分复用结构的主波导的输出端,增加五个介质柱,形成一个反射层。实验结果表明:此结构能够通过微腔选择不同频率的光波,经过优化设计后的波分复用模型,光波的透射率得到了提高,波长λ=1.763μm的光波达到透射率将近90%。在光子晶体中取多个微腔可以选择输出更多波长的光波,所以这种结构在光子晶体集成器件的制作上有很好的应用前景。     

复合加载平面螺旋天线的设计

介绍了一种复合加栽的背腔式平面螺旋天线。通过宽带天线加载减小传输段长度,锯齿加载增加螺旋曲线辐射段有效长度,降低腔体高度等方法,对背腔式平面螺旋天线各参数进行综合优化设计,实现了一种小型化、宽频带、复合加载平面螺旋天线。测量结果显示天线在带宽为5：1频率范围内保持了良好的辐射特性。     

基于双频锁定的谐振式微光陀螺背散噪声抑制

经过十余年的发展,谐振式微光陀螺(RMOG)系统中的光学噪声依旧是制约陀螺输出精度的重要因素,其中背向散射噪声是谐振式微光陀螺系统中的主要光学噪声之一。本文首先分析了背散噪声产生机理,建立了谐振式微光陀螺系统背散噪声数学模型。其次,利用不同频率激光,将CW与CCW光路中的背散噪声与反向光信号的相干噪声信号移频至高频段并滤除,实现背散噪声抑制的方法。并利用双激光器双频锁定的方法进行了验证。实验结果显示,谐振曲线中背散噪声被有效抑制,从而使谐振式微光陀螺系统锁频精度提高了5倍,锁频精度达到6 °/h。