本發(fā)明涉及一種寬頻穿孔板的性能測試方法，屬于噪聲控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，一些研究機構(gòu)提出主被動結(jié)合微穿孔吸聲體的簡化形式，即將基于壓電分流阻尼電路的揚聲器放置于微穿孔的空腔中，這種微穿孔結(jié)構(gòu)適用于吸收中高頻噪聲，而對于寬頻的噪聲吸聲效果較差。

普通的微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)只具有一個共振吸收峰，在不增加任何聲學(xué)修飾的情況下不能改變單一吸聲峰。對于傳統(tǒng)大孔徑單層微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)，吸收寬度為共振頻率附近的2個倍頻程，因而普通微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)的共振吸聲特性本身限制了微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)。因此，如何引入多個吸收峰克服微穿孔板的自身局限性，是本發(fā)明的關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種寬頻穿孔板的性能測試方法，本發(fā)明的寬頻穿孔板可以有效拓寬吸聲帶寬，吸聲性能高；本發(fā)明的性能測試方法簡單實用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種寬頻穿孔板，包括背板，背板上設(shè)置有多個第一空腔體和多個第二空腔體，每相鄰的兩個第一空腔體之間設(shè)置有一個第二空腔體，第一空腔體包括a孔板，第二空腔體包括b孔板，a孔板和b孔板均為一種設(shè)置有多個小孔結(jié)構(gòu)的吸聲板，a孔板與背板之間的距離大于b孔板與背板之間的距離。

前述的這種寬頻穿孔板中，所述第一空腔體還包括隔板，隔板與背板垂直連接。隔板用于形成第一空腔體和第二空腔體，同時起到支撐a孔板和b孔板的作用。

前述的這種寬頻穿孔板中，所述a孔板上設(shè)置的小孔的孔徑大于或者小于b孔板上設(shè)置的小孔的孔徑。

前述的這種寬頻穿孔板中，所述a孔板上相鄰兩個小孔之間的距離大于或者小于b孔板上相鄰兩個小孔之間的距離。

一種寬頻穿孔板的性能測試方法，寬頻穿孔板的性能由吸聲系數(shù)頻譜α表征，吸聲系數(shù)頻譜α由下述公式1得到，

式中，ztotal表示微穿孔總體聲阻抗,ztotal根據(jù)公式2得到，

式中，

n表示小孔的種數(shù)，x表示空腔體的種數(shù)，

zn表示一種孔徑小孔的聲阻抗，不同種小孔的孔徑尺寸不同，

δp表示吸聲板兩側(cè)的聲壓差，δp＝p1-p2，

p1為吸聲板一側(cè)的聲壓，p2為吸聲板另一側(cè)的聲壓，

ηm表示一種空腔體上吸聲板的穿孔率，不同種空腔體上吸聲板與背板之間的距離不同，

表示深度為dm的空腔體的聲阻抗率，

j表示虛數(shù)單位，ω表示角頻率，ω＝2πf，f表示聲音頻率，

公式2通過將寬頻穿孔板結(jié)構(gòu)等效為電路圖后，根據(jù)電路原理計算得到。

前述的一種寬頻穿孔板的性能測試方法中，根據(jù)公式1，可得到如圖4所示不同類型寬屏穿孔板的垂直入射吸聲系數(shù)曲線。

本發(fā)明寬頻穿孔板的性能測試方法的理論分析如下：

在建立吸聲板兩側(cè)流量連續(xù)的條件下進(jìn)行分析，流量分布示意圖如圖5所示。

圖5中，p1和p2為吸聲板兩側(cè)聲壓，吸聲板兩側(cè)的聲壓差可表示為δp＝p1-p2；v1和v2是兩種孔徑下的平均流速；根據(jù)流量連續(xù)的原理，平均流速可以表示為：

η1和η2分布表示板的穿孔率，兩種小孔的聲阻抗為：

如圖6所示，對于深度為d的空腔，其聲阻抗率可以表示為：

在沒有隔板分割開的情況下，所有聲波最終匯入單一腔體聲阻抗率zd上，因此中間沒有隔板的寬頻穿孔板結(jié)構(gòu)可以用串并聯(lián)電路原理進(jìn)行分解，即沒有隔板的寬頻穿孔板結(jié)構(gòu)聲阻抗率先并聯(lián)再與空腔串聯(lián)，由此可以得到微穿孔總體聲阻抗表達(dá)式為：

反之，如果具有不同種孔徑寬頻穿孔板的空腔被隔板分開，且每個空腔對應(yīng)的小孔孔徑均不同，那么不同的微孔聲流通過小孔匯入與之對應(yīng)的空腔體內(nèi)，若腔深d不變，則聲阻抗率保持不變，仍為zd。此時，可以理解為吸聲板不同孔徑的聲阻抗率先與各自空腔串聯(lián)再相互并聯(lián)，由此得到表達(dá)式為：

由此，將上述具有兩種孔徑且分別對應(yīng)相同深度空腔體的寬頻穿孔板結(jié)構(gòu)采用等效電路的形式進(jìn)行簡化，等效電路圖如圖7所示：

從圖7可以看出，吸聲結(jié)構(gòu)引入了兩個共振吸收峰，且由于不同孔徑的小孔具有不同的聲阻抗特性，因此每種小孔與各自對應(yīng)空腔所構(gòu)成的共振結(jié)構(gòu)的吸聲特性曲線不一致，并聯(lián)后可以作用于不同的頻帶區(qū)域，因而可拓寬吸聲帶寬，從而提高該寬頻穿孔板對于寬頻噪聲的吸聲性能。

根據(jù)圖7的等效電路圖得到計算公式為：

由上所述，本發(fā)明的寬頻穿孔板的結(jié)構(gòu)形式如圖1、圖2所示，

本發(fā)明寬頻穿孔板是將吸聲板進(jìn)行階梯狀彎折，并利用隔板分割空腔，從而形成如圖2所示的結(jié)構(gòu)，圖2中孔徑d1大于孔徑d2。

本發(fā)明寬頻穿孔板結(jié)構(gòu)的等效電路圖如圖3所示，根據(jù)電路圖原理，可以得到微穿孔總體聲阻抗表達(dá)式為：

根據(jù)圖3得到計算公式為：

其聲阻抗表達(dá)式為：zpp＝(r1+r2)^-1

其中，

吸聲系數(shù)為：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明寬頻穿孔板采用與背板不同距離的a孔板和b孔板，并在a孔板和b孔板上設(shè)置孔徑尺寸不同的小孔，大大提高了寬頻穿孔板對于寬頻噪聲的吸聲性能；本發(fā)明的性能測試方法通過將寬頻穿孔板結(jié)構(gòu)簡化為等效電路圖后，根據(jù)電路原理計算得微穿孔總體聲阻抗公式2和吸聲系數(shù)公式1，從而根據(jù)吸聲系數(shù)公式1獲得具有不同孔徑尺寸的寬頻穿孔板的吸聲系數(shù)頻譜，并根據(jù)吸聲系數(shù)頻譜反映的吸聲系數(shù)曲線，對不同的寬頻穿孔板進(jìn)行性能分析，本發(fā)明測試方法簡單，預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確。

附圖說明

圖1是本發(fā)明寬頻穿孔板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的局部二維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2的等效電路圖；

圖4是本發(fā)明的吸聲系數(shù)頻譜；

圖5是本發(fā)明中的流量分布示意圖；

圖6是本發(fā)明中的不同孔徑小孔對應(yīng)相同深度空腔的寬頻穿孔板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是圖6的等效電路圖。

附圖標(biāo)記：1-背板，2-第一空腔體，3-第二空腔體，4-a孔板，5-b孔板，6-小孔,7-隔板。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

具體實施方式

本發(fā)明的實施例1：一種寬頻穿孔板，包括背板1，背板1上設(shè)置有多個第一空腔體2和多個第二空腔體3，每相鄰的兩個第一空腔體2之間設(shè)置有一個第二空腔體3，第一空腔體2包括a孔板4，第二空腔體3包括b孔板5，a孔板4和b孔板5均為一種設(shè)置有多個小孔6結(jié)構(gòu)的吸聲板，a孔板4與背板1之間的距離大于b孔板5與背板1之間的距離。

本發(fā)明的實施例2：一種寬頻穿孔板，包括背板1，背板1上設(shè)置有多個第一空腔體2和多個第二空腔體3，每相鄰的兩個第一空腔體2之間設(shè)置有一個第二空腔體3，第一空腔體2包括a孔板4，第二空腔體3包括b孔板5，a孔板4和b孔板5均為一種設(shè)置有多個小孔6結(jié)構(gòu)的吸聲板，a孔板4與背板1之間的距離大于b孔板5與背板1之間的距離。第一空腔體2還包括隔板7，隔板7與背板1垂直連接。a孔板4上設(shè)置的小孔6的孔徑大于b孔板5上設(shè)置的小孔6的孔徑。a孔板4上相鄰的兩個小孔6之間的距離大于b孔板5上相鄰的兩個小孔6之間的距離。

本發(fā)明的實施例3：一種寬頻穿孔板，包括背板1，背板1上設(shè)置有多個第一空腔體2和多個第二空腔體3，每相鄰的兩個第一空腔體2之間設(shè)置有一個第二空腔體3，第一空腔體2包括a孔板4，第二空腔體3包括b孔板5，a孔板4和b孔板5均為一種設(shè)置有多個小孔6結(jié)構(gòu)的吸聲板，a孔板4與背板1之間的距離大于b孔板5與背板1之間的距離。第一空腔體2還包括隔板7，隔板7與背板1垂直連接。a孔板4上設(shè)置的小孔6的孔徑小于b孔板5上設(shè)置的小孔6的孔徑。a孔板4上相鄰的兩個小孔6之間的距離小于b孔板5上相鄰的兩個小孔6之間的距離。

本發(fā)明的實施例4：一種寬頻穿孔板的性能測試方法，寬頻穿孔板的性能由吸聲系數(shù)頻譜α表征，吸聲系數(shù)頻譜α由下述公式1得到，

式中，ztotal表示微穿孔總體聲阻抗,所述ztotal根據(jù)下述公式2得到，

式中，

n表示小孔的種數(shù)，x表示空腔體的種數(shù)，

zn表示一種孔徑小孔的聲阻抗，

δp表示a孔板和b孔板兩側(cè)的聲壓差，δp＝p1-p2，

p1為a孔板和b孔板一側(cè)的聲壓，p2為a孔板和b孔板另一側(cè)的聲壓，

ηm表示一種空腔體上的孔板的穿孔率，

表示深度為dm的空腔體的聲阻抗率，

j表示虛數(shù)單位，ω表示角頻率，ω＝2πf，f表示聲音頻率，

本實施例中公式2是通過將寬頻穿孔板結(jié)構(gòu)等效為電路圖后，根據(jù)電路原理計算得到。

根據(jù)公式1可獲取如圖4所示的四種噪聲方向垂直射入寬頻穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)曲線，吸聲系數(shù)越高吸聲性能越好，由此可以看出具有兩種或者三種或者四種孔徑的寬頻穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于沒有隔板單一孔徑的吸聲結(jié)構(gòu)。