加工误差对微穿孔板吸声性能的影响
摘 要 随着科技的发展，各种各样的新式设备以迅雷不及掩耳之势呈现在我们的生活中，而当他们给我们的生活带来极大便利时随之而来的也有许多问题，既本世纪初开始被重视的白色污染，光污染之后，噪声污染已经越来越受到重视。因为在这个人们神经越来越紧绷的时代，睡眠已经显得比以往更为重要，而噪音却是睡眠的天然杀手，为了解决这样的问题，从上个世纪开始就有先见者已经着手研究方案，相比从前的穿孔板后加上吸声材料的笨重和较为严重的安全问题，只需要加上与墙之间的间距的微穿孔板就显得非常简便和安全了。微穿孔板吸声体从提出至今，就凭借他它的硬度高、质地轻便、耐腐蚀性强和环境友好等众多优点，在大型厅堂、消声器、飞机、船舶等众多领域受到广泛的运用。 微穿孔板是由板后的空腔和冲压出的大量小孔径的薄板组成的。但是任何加工工艺都必然会在加工时存在各种误差，而加工误差对微穿孔板吸声体吸声性能可能会存在影响，因此有必要研究其对于微穿孔板的影响，同时探索加工误差对微穿孔理论的适用性是否会产生影响。 本文通过MATLAB模拟仿真软件建立了微穿孔板模型，随后引入加工误差，建立计入加工误差的模型，并将模拟仿真结果与理论值进行对比分析，通过对比得出其影响，从而希望能为进一步优化微穿孔板结构尽绵薄之力。
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 课题的提出及研究意义 1
1.1.1 问题提出 1
1.1.2 研究意义 2
1.1.3 研究过程 2
MATLAB及其模块介绍 3
2.1 MATLAB编程理论 3
2.1.1 变量的使用和计算 4
2.1.2 MATLAB的矩阵计算 4
2.2 MATLAB程序 4
微穿孔板简介 6
3.1 微穿孔板的发展历程及研究方向 6
3.2 微穿孔板的实质 6
3.3 微穿孔板的相关理论 6
3.3.1 基于普通穿孔板的微穿孔板理论 7
3.3.2 微穿孔板的构造原理 8
微穿孔板加工误差的模拟仿真 12
4.1 微穿孔板吸
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
声结构的简化模型计算方法 12
4.2 加工误差 13
4.3 仿真步骤设计 13
4.4 模拟仿真 14
仿真结果分析 21
5.1仿真结果表格统计 21
5.2数据分析与总结 22
针对实际工业生产吸声问题的探究 24
6.1 问题的产生 24
6.2 针对50150赫兹频段降噪的微穿孔板结构参数构造 24
6.3 加工误差产生的影响举例 23
6.4 对于工业用板加工误差的简单分析结果 25
总结 27
致谢 28
参考文献 29
第1章 绪论
1.1 课题的提出及研究意义
1.1.1 课题提出
微穿孔板吸声结构，经过长久以来的实践，已经被证明具有非常好的降噪功能。但是这些设计都只是针对孔径大于零点一毫米的微穿孔板吸声结构，马氏理论曾经提到这个问题，随着微穿孔板孔径的减小，微穿孔板吸声结构可以获得很宽的吸收频段，几乎可以达到吸收带宽极限，因此对于微孔极小的情况下的超微孔板吸声结构的研究是很有意义的探索。
但是由于当时工业技术的限制，利用机械冲孔打出来的孔，孔径一般会在零点二毫米以上,而即使利用激光技术来打孔，制作出来的孔径为零点一微米以下的超微孔会存在很多误差，除此之外，用激光技术进行打孔时需要对孔间距进行严格的限制，否则会使其结构被破坏：在制作超微孔时，为了保证能够有比较好的打孔质量，那么孔间距就必须要保持在四百微米以上，这样一来微穿孔板结构参数的设计就变得极为困难了。
而在微穿孔板的研究史上，孔径为零点一毫米的微穿孔板是吴少华等研究人员利用莫尔斯加工工艺最先制作出来的，但是同样的由于技术条件限制，所以并没有能够对孔径小于零点一毫米的超微孔板吸声结构作进一步深入地研究。
然而即使是作为公认的最为精准的微加工工艺的莫尔斯工艺，在制作超微孔板时也仍然会有微米量级的加工误差，对于传统的大孔径微穿孔板，也就是孔径为零点一毫米到一毫米，这种微米量级的加工误差基本上是可以忽略不计的，但是对于超微孔板而言，而在这种孔径极小的情况下，几微米的加工误差却会造成实际加工出的孔径与设计孔径之间会有比较大的偏差，如此大的加工误差让我们不得不质疑这种情况下的微穿孔板的吸声结构是否还能如理论一般起作用，作用效果会不会被削弱，我们有理由带着这样的质疑去探究加工误差是否会对微穿孔板的结构产生影响。如果放任不管的话，可能会导致微穿孔板的实际吸声效果比理论上要差很多，在实际使用中带来极大的不便，甚至会出现比较严重的问题，对加工误差的研究刻不容缓。
1.1.2 研究意义
由上文可以知道，加工误差可能会改变超微穿孔板的结构。但是由于实验器材受到限制，所以并不能实际制造出超微穿孔板并对其吸声性能进行检测，故而只能退而求其次，采用软件模拟仿真的方法进行研究。
本文在建立了微穿孔板的模型之后，又将加工误差计入又建立了一个新的微穿孔板理论模型，并假定声波以垂直入射的方式来计算吸声系数，从理论角度实验并分析了加工误差对超微孔板吸声结构适用性的影响，并研究微穿孔板吸声极限是否会达到。
任何详实、科学的理论都是由一群人年复一年的研究才得出来的，本文对于加工误差的研究也是基于微穿孔板的理论基础之上的，但是究竟结果如何在研究的开始谁都不知道，但是毫无疑问，这样的探究绝不是无意义的行为，因为如果不去探究，谁都不知道加工误差有没有对微穿孔板的吸声结构产生影响，而探究过后，即便结果是不产生影响或者影响几乎可以忽略不计，那么也是对于微穿孔板理论的一次小小的扩充，而如果会产生影响那么将通过误差的分析，调整微穿孔板的参数使影响降低到可控范围内。就如同世界上第一个尝试吃苹果的人一样，吃了不会死虽然看起来没有什么意义，但是从此人们就多了一种可以食用的水果，甚至某些情况下可以充饥；而倘若吃苹果的不幸身亡，便说明这东西有毒或者与其他什么东西相克不可共食，接下来会有人继续尝试知道得出结果，这正是人类社会能够不断进步发展所必然经历的过程。
对于能够进行这样的实践性探究我感到非常自豪，我也相信我的探究也是有利于微穿孔板理论的探究。
1.1.3 研究过程
本次毕业设计是一个软件模拟仿真的课题，但首先由于这个课题与我本身所学专业关系几乎没有，全部是新的知识与理论体系，所以在这过程中的第一件事也是最重要的一件事就是对微穿孔板的相关理论进行系统的了解，并对关键的理论进行深入的学习与探究，在这个过程中我遇到了很多很多问题，由于对这个领域的陌生，于是经常需要请教导师相关的问题，随着慢慢的学习，学到了很多知识，知识量很大，涵盖的方面很广，当然也耗费了很长时间，不过这也是值得的，前期的理论学习是一种积淀，这使得我在后面的过程中游刃有余。
后面我学习了MATLAB软件的基础知识，及其编程方法，这在下文中会简单介绍一部分，在学会了基本编程后，将之前所认识的微穿孔板的结构量化，使之能够成为函数模型，通过MATLAB将其结构模拟出来，直观地看到微穿孔板的吸声结构，这比一堆的算式要更加直观、清晰。
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 课题的提出及研究意义 1
1.1.1 问题提出 1
1.1.2 研究意义 2
1.1.3 研究过程 2
MATLAB及其模块介绍 3
2.1 MATLAB编程理论 3
2.1.1 变量的使用和计算 4
2.1.2 MATLAB的矩阵计算 4
2.2 MATLAB程序 4
微穿孔板简介 6
3.1 微穿孔板的发展历程及研究方向 6
3.2 微穿孔板的实质 6
3.3 微穿孔板的相关理论 6
3.3.1 基于普通穿孔板的微穿孔板理论 7
3.3.2 微穿孔板的构造原理 8
微穿孔板加工误差的模拟仿真 12
4.1 微穿孔板吸
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
声结构的简化模型计算方法 12
4.2 加工误差 13
4.3 仿真步骤设计 13
4.4 模拟仿真 14
仿真结果分析 21
5.1仿真结果表格统计 21
5.2数据分析与总结 22
针对实际工业生产吸声问题的探究 24
6.1 问题的产生 24
6.2 针对50150赫兹频段降噪的微穿孔板结构参数构造 24
6.3 加工误差产生的影响举例 23
6.4 对于工业用板加工误差的简单分析结果 25
总结 27
致谢 28
参考文献 29
第1章 绪论
1.1 课题的提出及研究意义
1.1.1 课题提出
微穿孔板吸声结构，经过长久以来的实践，已经被证明具有非常好的降噪功能。但是这些设计都只是针对孔径大于零点一毫米的微穿孔板吸声结构，马氏理论曾经提到这个问题，随着微穿孔板孔径的减小，微穿孔板吸声结构可以获得很宽的吸收频段，几乎可以达到吸收带宽极限，因此对于微孔极小的情况下的超微孔板吸声结构的研究是很有意义的探索。
但是由于当时工业技术的限制，利用机械冲孔打出来的孔，孔径一般会在零点二毫米以上,而即使利用激光技术来打孔，制作出来的孔径为零点一微米以下的超微孔会存在很多误差，除此之外，用激光技术进行打孔时需要对孔间距进行严格的限制，否则会使其结构被破坏：在制作超微孔时，为了保证能够有比较好的打孔质量，那么孔间距就必须要保持在四百微米以上，这样一来微穿孔板结构参数的设计就变得极为困难了。
而在微穿孔板的研究史上，孔径为零点一毫米的微穿孔板是吴少华等研究人员利用莫尔斯加工工艺最先制作出来的，但是同样的由于技术条件限制，所以并没有能够对孔径小于零点一毫米的超微孔板吸声结构作进一步深入地研究。
然而即使是作为公认的最为精准的微加工工艺的莫尔斯工艺，在制作超微孔板时也仍然会有微米量级的加工误差，对于传统的大孔径微穿孔板，也就是孔径为零点一毫米到一毫米，这种微米量级的加工误差基本上是可以忽略不计的，但是对于超微孔板而言，而在这种孔径极小的情况下，几微米的加工误差却会造成实际加工出的孔径与设计孔径之间会有比较大的偏差，如此大的加工误差让我们不得不质疑这种情况下的微穿孔板的吸声结构是否还能如理论一般起作用，作用效果会不会被削弱，我们有理由带着这样的质疑去探究加工误差是否会对微穿孔板的结构产生影响。如果放任不管的话，可能会导致微穿孔板的实际吸声效果比理论上要差很多，在实际使用中带来极大的不便，甚至会出现比较严重的问题，对加工误差的研究刻不容缓。
1.1.2 研究意义
由上文可以知道，加工误差可能会改变超微穿孔板的结构。但是由于实验器材受到限制，所以并不能实际制造出超微穿孔板并对其吸声性能进行检测，故而只能退而求其次，采用软件模拟仿真的方法进行研究。
本文在建立了微穿孔板的模型之后，又将加工误差计入又建立了一个新的微穿孔板理论模型，并假定声波以垂直入射的方式来计算吸声系数，从理论角度实验并分析了加工误差对超微孔板吸声结构适用性的影响，并研究微穿孔板吸声极限是否会达到。
任何详实、科学的理论都是由一群人年复一年的研究才得出来的，本文对于加工误差的研究也是基于微穿孔板的理论基础之上的，但是究竟结果如何在研究的开始谁都不知道，但是毫无疑问，这样的探究绝不是无意义的行为，因为如果不去探究，谁都不知道加工误差有没有对微穿孔板的吸声结构产生影响，而探究过后，即便结果是不产生影响或者影响几乎可以忽略不计，那么也是对于微穿孔板理论的一次小小的扩充，而如果会产生影响那么将通过误差的分析，调整微穿孔板的参数使影响降低到可控范围内。就如同世界上第一个尝试吃苹果的人一样，吃了不会死虽然看起来没有什么意义，但是从此人们就多了一种可以食用的水果，甚至某些情况下可以充饥；而倘若吃苹果的不幸身亡，便说明这东西有毒或者与其他什么东西相克不可共食，接下来会有人继续尝试知道得出结果，这正是人类社会能够不断进步发展所必然经历的过程。
对于能够进行这样的实践性探究我感到非常自豪，我也相信我的探究也是有利于微穿孔板理论的探究。
1.1.3 研究过程
本次毕业设计是一个软件模拟仿真的课题，但首先由于这个课题与我本身所学专业关系几乎没有，全部是新的知识与理论体系，所以在这过程中的第一件事也是最重要的一件事就是对微穿孔板的相关理论进行系统的了解，并对关键的理论进行深入的学习与探究，在这个过程中我遇到了很多很多问题，由于对这个领域的陌生，于是经常需要请教导师相关的问题，随着慢慢的学习，学到了很多知识，知识量很大，涵盖的方面很广，当然也耗费了很长时间，不过这也是值得的，前期的理论学习是一种积淀，这使得我在后面的过程中游刃有余。
后面我学习了MATLAB软件的基础知识，及其编程方法，这在下文中会简单介绍一部分，在学会了基本编程后，将之前所认识的微穿孔板的结构量化，使之能够成为函数模型，通过MATLAB将其结构模拟出来，直观地看到微穿孔板的吸声结构，这比一堆的算式要更加直观、清晰。
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