[发明专利]主被动混合双层吸声结构

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种主被动混合吸声系统，提出一种释压法主被动混合双层吸声结构，将误差传声器置入两层多孔吸声材料之间，分别优化各层的厚度，实现了采用较薄的吸声材料在较宽频带内获得较好吸声效果。

二、背景技术

自由行进的声波在传播路径上遇到与传输介质特性阻抗不同的障碍物时，该物体会对声波产生反射作用，反射声的控制在国民经济和国防建设中有广泛的应用前景。例如，在特定条件下减少尖劈的长度，降低消声室的截止频率；也可用于提高音乐厅、剧院等厅堂的低频音质，再现更真实的声场；在潜艇或水下武器的声隐身技术方面，实现全频段的声隐身。常利用多孔材料吸声来控制反射声，但传统的多孔材料被动吸声在低频段吸声性能并不理想，并且需要使用较厚的多孔材料来提高高频段的吸声性能，在应用中存在一定的空间限制。因此扩大吸声频率范围并降低吸声结构的尺寸有重大的意义。有源控制的低频效果好，常用的混合吸声主要有：释压法(P.Cobo，J.Pfretzschner，M.Cuesta，Hybrid passive-active absorption using microperforated panels，Journal of the Acoustical Society of America，2004，Vol 116，No.4，2118-2125.)和阻抗匹配法(史东伟，冯声振，邱小军，用有源控制改进尖劈低频吸声性能的初步实验研究，中国环境科学学会学术年会论文集(2009)，1337-1341.)。CN101521008公开了一种有源吸声尖劈及其制作方法，该方法以传统吸声尖劈截止频率为界，通过反射声有源控制改善传统吸声尖劈低频吸声，使用较短吸声尖劈形成宽带的吸声。CN101387547公开了一种散射声预测方法，通过在散射体表面上离散布放的传声器阵列预测空间各点的散射声，该预测值可用于散射声的有源控制。本发明中的有源控制采用控制方法简单的释压法实现，主要利用释压法对材料厚度敏感的特性，通过选择多孔材料厚度提高释压法的低频段吸声效果，利用优化选取双层多孔材料厚度提高吸声结构的中高频吸声性能，实现通过更小的有源控制端达到宽带内的吸声。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种释压法主被动混合双层吸声结构，利用释压法有源控制对材料厚度敏感并且对吸声结构低频段吸声补偿作用，将有源控制与传统吸声材料集成有源混合吸声结构，并改进传统吸声结构特点，使得有效吸声频带大幅扩展。与具有相近吸声性能的吸声结构相比，长度较短，体积优势明显。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

如附图1所示：

A)传统吸声材料组合构成双层吸声结构，将误差传声器放置在双层多孔材料之间，利用任何一种有源控制器控制误差传声器处声压为0，将有源控制与之相结合构成混合吸声结构；

B)计算对于已知流阻系数的多孔材料，释压法控制下不同频率的最优厚度为：d₁＝-(i×log₁₀(-(z₀+z_a)/(z₀-z_a)))/(2k_a)，实际应用中通过解析表达式计算最优厚度，以该计算值确定实际厚度的大致范围，再在此范围内使用穷举法得到误差较小的近似解；

C)对于不同频率下最优厚度不同，由于释压法对低频声控制较好，计算低频段的白噪声在各个最优厚度释压法控制下吸声系数的总和，综合比较选择合适的第一层多孔材料厚度；

D)释压法选择的多孔材料最优厚度较薄，并且考虑到吸声结构的尺寸，因此改进混合吸声结构，采用双层吸声结构。根据吸声材料的流阻系数选择吸声结构中第二层材料厚度约为第一层材料厚度的2倍，两层材料间留可放误差传声器的空间即可，一般2cm左右，次级源紧贴第二层玻璃棉背面放置。

本发明的有益效果是：利用释压法有源控制的对多孔材料厚度敏感的特性合理选择合适多孔材料厚度，对双层吸声结构低频吸声补偿；改进传统吸声结构采用双层多孔材料以实现很好的高频被动吸声性能。通过有源控制系统与吸声结构结合，集成释压法主被动混合双层吸声结构，比原吸声结构在更宽频带内有较高的吸声性能；而与具有相近吸声性能的吸声结构相比，体积更小。

四、附图说明

图1是本发明所述的释压法主被动双层混合吸声结构示意图。

图2是释压法主被动混合双层吸声结构实验环境示意图。

图3是释压法主被动混合双层吸声结构在释压法有源控制开和关时的吸声系数谱。

五、具体实施

下面通过实例参照附图对本发明进行说明：