单层微穿孔板吸声体吸声带宽极限的
摘要 随着城镇化与工业化进程的快速发展，噪声污染问题也越来越严重，噪声的主要来源有交通噪声、建筑噪声、工业噪声还有生活噪声，对于生活在市区或工业区的居民来说，更是饱受噪声污染危害[1]。 噪声污染问题日益严峻，长期生活在噪声污染的环境下会对人们的身心健康产生不利影响，因此防治和解决噪声污染问题已经刻不容缓。 传统的普通穿孔板吸声结构的制作过程把穿以大量小孔的薄板间隔一定距离贴在墙上，在板后到墙面形成的空腔内填充多孔性吸声材料，这种吸声结构能够起到一定的降噪效果，并且在演播室和厅堂中有着广泛的应用。但是普通穿孔板吸声体在设计、制造和实际应用中有着诸多问题，而且很难满足越来越严格的高吸声系数和宽吸声频带的要求。微穿孔板吸声体作为一种新的降噪结构，由微穿孔板和板厚空腔组成，不需要添加多孔性材料，它的亚毫米量级微孔特性决定了它具有宽频范围内的良好吸声和降噪性能。 为了研究微穿孔板吸声体的吸声性能，在本次毕业设计中我首先学习和研究了马氏理论，然后运用MATLAB仿真工具分别研究了各个结构参数对吸声带宽极限的影响，最后是探究对于不同频率噪声的微穿孔板结构设计。 经过较为详细的仿真研究和对比，最终得到了我的研究成果：第一，要获得高频噪声的良好吸声降噪效果，应该选择小孔径、小板厚值、小空腔深度和大穿孔率；对于低频噪声，则应该取大孔径、大板厚值、大空腔深度和小穿孔率。第二，要根据实际需求来设计微穿孔板结构以平衡吸声系数和吸声倍频程这两个特性参数。第三，微穿孔板吸声体比较适用于吸收中、高频噪声。
目 录
摘要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1噪声污染的现状 1
1.2 降噪的主要途径 1
第二章 马氏理论模型 3
2.1 单层微穿孔板吸声体的构造与结构参数 3
2.2单层微穿孔板吸声体吸声特性参数 6
2.2.1单层微穿孔板吸声体垂直入射吸声特性 6
2.2.2 单层微穿孔板吸声体随机入射吸声特性 7
第三章 单层微穿孔板吸声体吸声性能的参数化研究 9
3.1微穿孔板吸声体声学性能研究 9
3.2 孔径对吸声特性的影响 9
3
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
.3 板厚对吸声特性的影响 11
3.4 穿孔率对吸声特性的影响 13
3.5 空腔深度对吸声特性的影响 16
3.6 共振频率对吸声特性的影响 18
3.7 本章小结...19
第四章 单层微穿孔板吸声体结构设计 20
4.1 概述 20
4.2 平台设计实例 21
4.2.1 极低频吸收的微穿孔板吸声结构设计 22
4.2.2 低频吸收的微穿孔板吸声结构设计 24
4.2.3 中频吸收的微穿孔板吸声结构设计 26
4.2.4 高频吸收的微穿孔板吸声结构设计 27
4.2.5 极高频吸收的微穿孔板吸声结构设计 29
4.2.6 宽吸声倍频程的微穿孔板吸声结构设计 30
4.3 微穿孔板的制作 .............................................................................................................. 31
4.4 本章小结 33
第五章 总结与展望 32
5.1 总结.......................................................................................................................................32
5.2 展望.......................................................................................................................................33
参考文献 34
致谢 35
第一章 绪论
1.1噪声污染的现状
社会发展在给人类带来诸多便利的同时，也带来了很多负面的影响，噪声污染便是其中之一，伴随随着科技发展程度和人口密集程度的不断提高，人们周围多多少少都充斥着噪声，尤其是生活在市区或工业区的居民们，更是饱受噪声污染的危害。
那么噪声是如何定义的呢？站在物理学的角度，振幅和频率杂乱无章即无规律的声震动就是噪声；从环境保护学的观点来看，任何对人的学习、工作和休息产生干扰的声音都是噪音[2]。当噪声超过了人们可以忍受的范围，就产生了噪声污染。
噪声污染的主要来源有[2]：
机动车辆、火车、地铁、飞机、船舶产生的交通噪声，尤其是近年来机动车车量迅速地增加，使得交通噪声成为城市的主要噪声来源。
建筑机械运作发出的建筑噪声，我们可以看到城市里很多地方都在搞房地产建设，产生的建筑噪声多发生在人口密集地区，其强度也很大，严重影响居民的正常生活。
工厂里各种设备产生的工业噪声，工业噪声一般由电气或机械设备快速运转所致，因而其声级很高，会对工厂里的工人和周围居民带来很大影响。
人们的日常生活活动、家用电器等产生的生活噪声，生活噪声强度和声级虽然不高，但是由于它和人们的日常生活联系密切，使人们在休息时得不到安静，容易让人产生消极和愤怒的情绪。
噪声污染按声源的机械特点可分为固体震动产生的噪声、气体扰动产生的噪声、液体撞击产生的噪声和电磁作用产生的电磁噪声。噪声按声音的频率可分为：<400Hz的低频噪声、4001000Hz的中频噪声以及>1000Hz的高频噪声[3]。
噪声污染扰乱人们日常生活、工作和休息，无形之中损害着人们的身体健康，它会使人听力受损，睡眠质量下降，食欲不振，情绪烦躁不稳定，从而诱发诸多疾病如神经衰弱，血压和心率升高，噪声还对胎儿和儿童的智力发育产生影响，长期工作在噪声污染的环境中还会影响安全生产，降低劳动生产率，阻碍经济发展[4]。
总之，噪声污染对人类的方方面面都会产生危害，它已经成为四大世界性环境公害之一，防治和解决噪声污染问题已经刻不容缓。
1.2 降噪的主要途径
由于噪声污染已经越来越为人们所诟病，如何有效的降噪成为了亟待解决的问题，现在主要有三种控制噪声的方法：首先是在源头上控制噪声，其次是采取有效措施来控制或者切断噪声的传播途径，最后是在噪声源头和人群之间建立隔离或者吸声挡板，以减小噪声对人群的危害[5]。目前，利用吸声材料隔离噪声与人群来降噪是控制噪声污染的主要途径。
比较常用的吸声材料是多孔吸收材料和共振吸声结构。多孔吸声材料的吸声原理是当声波进入空隙之后，由于摩擦和粘滞阻力的作用，声能转变为热能，表现为噪声被吸收[6]。多孔吸声材料的孔隙比较大，主要是吸收高频噪声，对低频噪声的吸收效果比较不明显。多孔吸声材料制造成本低，主要用于室内噪声的控制，不适用于高温高湿的环境，因为在吸入水汽之后吸声性能会降低。
共振吸声结构中应用比较广泛的是穿孔板共振结构[7]，穿孔板共振结构由板上穿孔和板后空腔组成，根据孔径大小，可以分为普通穿孔板吸声体和微穿孔板吸声体。普通穿孔板吸声体的孔径比较大，一般为几毫米宽，有的甚至达到几厘米，这种结构决定了它声阻比较小而声质量比较大，因而它的吸声带宽比较窄，所以一般需要在空腔内添加多孔吸声材料来拓宽吸声频带；微穿孔板的孔径非常小，可以达到亚毫米级，因而其声阻很大和声质量小，吸声频带很宽，不需要添加多孔吸声材料就可以具有很好的宽频带吸声效果。微穿孔板吸声体不仅结构简单、制作材料多元，还可以适应各种恶劣环境。由于具有诸多优势，微穿孔板吸声体有着极为广阔的发展前景。
第二章 马氏理论模型
2.1 单层微穿孔板吸声体的构造与结构参数
目 录
摘要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1噪声污染的现状 1
1.2 降噪的主要途径 1
第二章 马氏理论模型 3
2.1 单层微穿孔板吸声体的构造与结构参数 3
2.2单层微穿孔板吸声体吸声特性参数 6
2.2.1单层微穿孔板吸声体垂直入射吸声特性 6
2.2.2 单层微穿孔板吸声体随机入射吸声特性 7
第三章 单层微穿孔板吸声体吸声性能的参数化研究 9
3.1微穿孔板吸声体声学性能研究 9
3.2 孔径对吸声特性的影响 9
3
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
.3 板厚对吸声特性的影响 11
3.4 穿孔率对吸声特性的影响 13
3.5 空腔深度对吸声特性的影响 16
3.6 共振频率对吸声特性的影响 18
3.7 本章小结...19
第四章 单层微穿孔板吸声体结构设计 20
4.1 概述 20
4.2 平台设计实例 21
4.2.1 极低频吸收的微穿孔板吸声结构设计 22
4.2.2 低频吸收的微穿孔板吸声结构设计 24
4.2.3 中频吸收的微穿孔板吸声结构设计 26
4.2.4 高频吸收的微穿孔板吸声结构设计 27
4.2.5 极高频吸收的微穿孔板吸声结构设计 29
4.2.6 宽吸声倍频程的微穿孔板吸声结构设计 30
4.3 微穿孔板的制作 .............................................................................................................. 31
4.4 本章小结 33
第五章 总结与展望 32
5.1 总结.......................................................................................................................................32
5.2 展望.......................................................................................................................................33
参考文献 34
致谢 35
第一章 绪论
1.1噪声污染的现状
社会发展在给人类带来诸多便利的同时，也带来了很多负面的影响，噪声污染便是其中之一，伴随随着科技发展程度和人口密集程度的不断提高，人们周围多多少少都充斥着噪声，尤其是生活在市区或工业区的居民们，更是饱受噪声污染的危害。
那么噪声是如何定义的呢？站在物理学的角度，振幅和频率杂乱无章即无规律的声震动就是噪声；从环境保护学的观点来看，任何对人的学习、工作和休息产生干扰的声音都是噪音[2]。当噪声超过了人们可以忍受的范围，就产生了噪声污染。
噪声污染的主要来源有[2]：
机动车辆、火车、地铁、飞机、船舶产生的交通噪声，尤其是近年来机动车车量迅速地增加，使得交通噪声成为城市的主要噪声来源。
建筑机械运作发出的建筑噪声，我们可以看到城市里很多地方都在搞房地产建设，产生的建筑噪声多发生在人口密集地区，其强度也很大，严重影响居民的正常生活。
工厂里各种设备产生的工业噪声，工业噪声一般由电气或机械设备快速运转所致，因而其声级很高，会对工厂里的工人和周围居民带来很大影响。
人们的日常生活活动、家用电器等产生的生活噪声，生活噪声强度和声级虽然不高，但是由于它和人们的日常生活联系密切，使人们在休息时得不到安静，容易让人产生消极和愤怒的情绪。
噪声污染按声源的机械特点可分为固体震动产生的噪声、气体扰动产生的噪声、液体撞击产生的噪声和电磁作用产生的电磁噪声。噪声按声音的频率可分为：<400Hz的低频噪声、4001000Hz的中频噪声以及>1000Hz的高频噪声[3]。
噪声污染扰乱人们日常生活、工作和休息，无形之中损害着人们的身体健康，它会使人听力受损，睡眠质量下降，食欲不振，情绪烦躁不稳定，从而诱发诸多疾病如神经衰弱，血压和心率升高，噪声还对胎儿和儿童的智力发育产生影响，长期工作在噪声污染的环境中还会影响安全生产，降低劳动生产率，阻碍经济发展[4]。
总之，噪声污染对人类的方方面面都会产生危害，它已经成为四大世界性环境公害之一，防治和解决噪声污染问题已经刻不容缓。
1.2 降噪的主要途径
由于噪声污染已经越来越为人们所诟病，如何有效的降噪成为了亟待解决的问题，现在主要有三种控制噪声的方法：首先是在源头上控制噪声，其次是采取有效措施来控制或者切断噪声的传播途径，最后是在噪声源头和人群之间建立隔离或者吸声挡板，以减小噪声对人群的危害[5]。目前，利用吸声材料隔离噪声与人群来降噪是控制噪声污染的主要途径。
比较常用的吸声材料是多孔吸收材料和共振吸声结构。多孔吸声材料的吸声原理是当声波进入空隙之后，由于摩擦和粘滞阻力的作用，声能转变为热能，表现为噪声被吸收[6]。多孔吸声材料的孔隙比较大，主要是吸收高频噪声，对低频噪声的吸收效果比较不明显。多孔吸声材料制造成本低，主要用于室内噪声的控制，不适用于高温高湿的环境，因为在吸入水汽之后吸声性能会降低。
共振吸声结构中应用比较广泛的是穿孔板共振结构[7]，穿孔板共振结构由板上穿孔和板后空腔组成，根据孔径大小，可以分为普通穿孔板吸声体和微穿孔板吸声体。普通穿孔板吸声体的孔径比较大，一般为几毫米宽，有的甚至达到几厘米，这种结构决定了它声阻比较小而声质量比较大，因而它的吸声带宽比较窄，所以一般需要在空腔内添加多孔吸声材料来拓宽吸声频带；微穿孔板的孔径非常小，可以达到亚毫米级，因而其声阻很大和声质量小，吸声频带很宽，不需要添加多孔吸声材料就可以具有很好的宽频带吸声效果。微穿孔板吸声体不仅结构简单、制作材料多元，还可以适应各种恶劣环境。由于具有诸多优势，微穿孔板吸声体有着极为广阔的发展前景。
第二章 马氏理论模型
2.1 单层微穿孔板吸声体的构造与结构参数
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