有源吸声尖劈的实验研究

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敷设空腔尖劈的声呐平台声学特性研究

Ｋｅｗｏｒｙｄｓ：ｏａｌｔｒ；ｃｖｔｄｅ；ｌｙｎｃｅｓｎｒБайду номын сангаас ａｏｍｆａｉｗｅｇｙａｉｇｓｈｍｅ；ｓｌ－ｏｓｅｆｎｉｅ
ＡｂｓｒｔＴｓｐｐｒｃｎｓｉｕｅｈｏｎｂｏｐｉｎｃｅｃｅｑａｉｎｓｂｓｄｏｈｏ — ｉｒｗａｅｇｉｅｔａｃ：ｈｉａｅｏｔｔｔｓｔｅｓｕｄａｓｒｔｏｏｆｉｎｔｅｕｔｏａｅｎｔｅｎｎｕｎｆｍｖｕｄｉｏ
既要考虑全频段平台区的自噪声总声级，要兼顾声呐基阵位置处的声压分布。又
［中图分类号］６１４Ｕ６．４
［文献标识码］Ａ
［文章编号］０１９５（００００２０１０ — ８５２１）３— ０９— ６
ｓｎｒｐｌｔｏ，ａｄｔｅｐｒａｉｇｍｅｈｄｏｄｅｍｕｔｃｎｉｅｈｏａｅｆｎｉｅｌｖｌｏｌｔｒｎｔｅｆｌｏａａｆｒｍｎｈａｔｌｙｎｔｏｆｗｅｇｓｏｓｄｒｔｅｔｔｌｓｌ－ｏｓｅｅｆｐａｆｍｉｈｕｌｏｒｎｅｏａｇｆ￣ｅｕｎｙｂｎｓ，ａｄａｓｈｏｄｐｅｓｒｉｔｂｉｎｏｏａｒａ．ｑｅｅａｄｎｌｏｔｅｓｕｎｒｓｕｅｄｓｒｕｔｆｓｎｒａｒｙｉｏ
ｔｅｒｄｓｕｓｅｔｅｈｏｙ，ｉｃｓｓｈｗｅｅｏｎａｓｒｔｎｂｉｔｗｉｈｉｅｅｔｙｒｓａｉｐｅｓｒｓａｄｈｒｓｌａｅｄｇｓｕｄｂｏｉａｌｙｐｏｉｔｄｆｒｎｈｄｏｔｔｃｒｓｕｅ，ｎｔｅｅｕｔｒｆｓ

一种水下低频吸声尖劈的研制

胶、丁苯橡胶、聚氨酯橡胶等，因为橡胶可以通过选取不同的胶料以及配合剂的种类和比例，有效地控制其声学特性和其它性能；橡胶的大分子链运动
性能，使入射声能绝大部分被吸收。通常，应用的是共振式吸声结构或渐变过度结构。共振式吸声结构是在材料中设置孔腔，通过改变孔腔的大小和数量来调整材料的有效弹性模量和损耗，同时，声波在孔腔内可以发生共振吸收，因此孔腔结构可以增强材料的吸声性能；渐变过度结构常把橡胶等材料制成尖锥或尖劈状，实现材料声学状态的逐步过渡，以达到阻抗匹配的目的。目前，国内在用的水下吸声材料主要有几种结构形式：一是锯齿形吸声尖劈结构，主要应用在中高频消声水槽或船舶的声纳导流罩内，以消除声反射和噪音；二是吸声圆锥结构，主要应用在大型消声水池测量系统中，模拟自由场地声学环境；三是消声瓦结构，主要应用在潜艇壳体表面，既能吸收对方声纳探测声波的能量，又能减少自身艇噪声，提高潜艇的隐蔽性ＬｌＪ。
本文介绍了一种水下低频吸声尖劈的研制过程和性能情况，该尖劈作为消声水池和导流罩内吸
形式繁多，松弛时间谱很宽，能够吸收宽频带的水中声能；橡胶的特性声阻抗与水的特性声阻抗接近，二者容易实现匹配Ｊ。为使材料有较大的声衰减性能，通常在橡胶中混入气泡性填料。根据奥岛基良Ｌ３Ｊ对气泡性吸声材

一种高频橡胶吸声尖劈研制

一种高频橡胶吸声尖劈研制一种高频橡胶吸声尖劈研制【摘要】本文介绍了一种可在超声行业和高频声学测量系统内使用的高频橡胶吸声尖劈研制开发过程，简要表达了吸声尖劈的结构设计、配方设计、工艺设计以及声性能参数等内容。

【关键词】高频；吸声尖劈；结构；配方0.引言吸声尖劈是一种良好的吸声结构，普遍应用于空气声学中的噪声控制、厅堂声学工程和水声学中的消声水池、高压消声水罐和声纳导流罩内壁等。

根据吸声尖劈的工作环境、吸声频段和吸声效能要求设计吸声尖劈的材质和声学结构。

目前国内吸声橡胶材料大局部采用尖劈和圆锥结构，少局部采用空腔结构。

这类产品均是采用丁基橡胶为基材，蛭石粉做声学填料，两者同时作用起吸声效果。

查阅文献资料得知，国内已有的吸声尖劈均采用渐变式结构，使用频率范围在5kHz～200kHz，主要应用在消声水槽、导流罩等声场中；吸声圆锥适用频率为1～10kHz左右低频范围，主要应用在低频消声中。

而针对高频局部100kHz以上的吸声材料很少或没有。

根据调研，目前市场上对高频吸声材料需求有很多，包括超声清洗、超声波B超、高频声学测量系统等，均需要高频吸声材料进行声场处理。

本文详细介绍了一种高频橡胶吸声尖劈的研制过程和性能情况，高频橡胶吸声尖劈设计性能指标：在频率100kHz以上，吸声系数大于99%。

文章详细阐述了吸声尖劈的配方设计、结构设计和性能测试结果，以期高频橡胶吸声尖劈形成一定产业化，满足市场需求。

1.配方设计1.1基材根据水下吸声材料的根本要求，一般采用内耗大、阻尼性能好的高分子材料作为基材，如丁基橡胶、丁苯橡胶、聚氨酯橡胶等【1】。

查阅资料得知，丁基橡胶在常用水声橡胶中杨氏模量损耗因子为最高，表征粘弹性物质的物理量弹性恢复为最低，内耗最大。

因此丁基橡胶是一种很好的阻尼材料。

另外，丁基橡胶的耐老化和耐水性能优良，适宜于长期在水中使用【2】。

据上所述，选用丁基橡胶为吸声橡胶圆锥基体材料。

1.2硫化体系丁基橡胶一般采用的硫化体系有硫磺硫化体系、树脂硫化体系和醌二肟硫化体系三种。

吸声尖劈对板柱组合结构水下声学特性影响的试验研究

吸声尖劈对板柱组合结构水下声学特性影响的试验研究庞福振;姚熊亮;贾地;于丹竹【摘要】为考察吸声尖劈对船舶声纳平台水下声学环境的影响,开展了吸声尖劈对板柱组合结构水下声学特性影响的模型试验研究.通过对板柱组合结构0%、36%、60%、100%敷设吸声尖劈材料,在声波以0°、90°、180°方向人射板柱组合结构时,研究了尖劈敷设方式、声波入射角度对板柱组合结构水下声场及散射声场的影响,得到了不同工况下板柱组合结构典型部位的声场分布.研究表明:吸声尖劈可明显改变板柱组合结构的声场分布,降低板柱组合结构的自噪声;但其抑制效果随考核位置、声波频率、敷设密度的不同而各有变化.%In order to study the influence of sound absorption wedge on the underwater sound environment of a ship sonar platform,the experiment investigation of sound absorption wedgeon the underwater acoustic characteristic within a Compound Plate & Cylindrical Shell Structure (CPCSS) is carried out. By supposing sound incident wave's entry angle is 0°,90°, 180°, respectively; while the arrangement density of sound absorption wedge is 0％, 36％, 60％, 100％, sound pressure distribution of hotspot points is obtained. Study showsthat sound absorption wedge can change pressure distribution of CPCSS, and reduce self-noise level of the CPCSS.However, the effect varies with hotspot location, with the frequency of incident wave, and with the arrangement density of sound absorption wedge.【期刊名称】《船舶力学》【年(卷),期】2011(015)005【总页数】7页(P570-576)【关键词】吸声尖劈;声纳平台;板柱组合结构;水下声学特性;散射声场;试验研究【作者】庞福振;姚熊亮;贾地;于丹竹【作者单位】哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨,150001;中国人民解放军92857部队,北京,100007;哈尔滨工程大学船舶工程学院,哈尔滨,150001【正文语种】中文【中图分类】U666.7;TB564吸声尖劈作为一种吸声结构可有效降低舰船声纳平台的自噪声，目前已被广泛地应用于各类船舶中。

吸音尖劈参数-概述说明以及解释

吸音尖劈参数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述吸音尖劈参数是研究声学中的一个重要参数，它用于描述吸音材料的性能和吸音效果。

吸音材料的设计和选择对于控制室内声学环境具有重要作用，而吸音尖劈参数则是评估吸音材料的关键指标之一。

吸音尖劈参数是指吸音材料在特定频率范围内的吸声能力，即在该频率范围内能够吸收多少声音能量。

它通常用于描述吸音材料在高频范围内的吸声效果，因为在高频范围内，一些常见的吸音材料如泡沫棉、毡材等吸声效果较好。

吸音尖劈参数的数值越大，表示材料的吸声能力越强。

这是因为吸音材料通过自身的结构和材料特性将声能转化为其他形式的能量，从而减少声波的反射和传播。

吸音尖劈参数可以通过实验测量得到，常见的测量方法有室内声学实验和声学试验。

吸音尖劈参数的影响因素有很多，包括材料的种类、厚度、密度等等。

不同的材料具有不同的吸音特性，因此吸音尖劈参数也会有所差异。

此外，吸音尖劈参数还受到环境条件的影响，如温度、湿度等。

通过研究吸音尖劈参数，可以优化吸音材料的设计和选择，从而提高室内声学环境的质量。

合理选择吸音材料，可以有效地减少声波的反射和传播，降低噪音水平，提高声学舒适性和听觉效果。

因此，本文将重点介绍吸音尖劈参数的定义和影响因素，并探讨其重要性和应用前景。

通过深入研究吸音尖劈参数，我们可以更好地理解吸音材料的性能和吸音效果，为室内声学环境的设计和改善提供科学依据。

1.2 文章结构文章结构部分的内容：本文主要包含三个主要部分：引言、正文和结论。

在引言部分中，我们会对吸音尖劈参数进行概述，介绍吸音尖劈参数的定义和其在实际应用中的重要性。

同时，我们还会说明文章的目的，即探讨吸音尖劈参数的影响因素。

接下来是正文部分，我们将详细解释吸音尖劈参数的定义和如何进行测量。

同时，我们还会探讨吸音尖劈参数的影响因素，包括材料的密度、厚度、孔隙率等。

我们会列举一些具体的实例和实验结果，以帮助读者更好地理解吸音尖劈参数的变化规律和其对声学性能的影响。

吸声尖劈的吸声原理

吸声尖劈的吸声原理
嘿，这吸声尖劈的吸声原理啊，还挺有意思。

有一次我去一个录音棚玩，看到里面有很多奇怪的东西，其中就有吸声尖劈。

那玩意儿长得就像个大刺猬，尖尖的，看着挺吓人。

我就问录音棚的师傅，这是啥玩意儿啊？师傅说，这是吸声尖劈，专门用来吸收声音的。

我就好奇了，这东西怎么就能吸声呢？
师傅就给我解释了一下。

他说啊，这吸声尖劈就像个声音的大陷阱。

声音一进去，就出不来了。

为啥呢？因为它里面有很多小空隙，声音进去了就会在里面乱撞，就像一只小老鼠掉进了迷宫里。

而且啊，这吸声尖劈的形状也很有讲究。

尖尖的部分可以把声音引导进去，就像一个小喇叭。

然后声音就会在里面越走越深，最后被吸收掉。

我听了以后，觉得这吸声尖劈可真厉害。

就像个声音的大克星。

后来我又在别的地方看到了吸声尖劈，就会想起师
傅的话。

哈哈。

驻波比法吸声尖劈测试分析

驻波比法吸声尖劈测试分析童宪;姚磊【摘要】根据驻波理论,利用PLC、步进电机等设备研制出应用于吸声尖劈声学性能测试的驻波管全自动测试系统,为高效、准确、方便地测量材料吸声性能参数提供了很好的方法和途径；从驻波比选取、是否考虑声波衰减、尖劈的安装方式、传声器的安装位置等几方面,应用此测试系统对底部截面为0.6m×0.6m的吸声尖劈进行测试分析,提出在实际测量当中可以不用考虑声波衰减以及尖劈与传声器的安装问题,而驻波比选取第一组值即可满足工程应用测量需求.%To achieve a high-precision and efficient way to measure the property parameters of sound absorbing material,an automatically measure system is developed with many devices such as PLC,stepping motor,which is based on standing wave theory.Many factors are described,for example,some wedges with a section of 0.6 m × 0.6 m are tested and analyzed,including how to choose standing wave ratio.During the measurement,attenuation of sound wave and the mounting of wedge and microphone needn' t considered.As to the standing wave ratio,the first set value can meet requirements of engineering application measurement.【期刊名称】《计量学报》【年(卷),期】2013(034)003【总页数】5页(P267-271)【关键词】计量学;声学测量;驻波比法;吸声尖劈;驻波管【作者】童宪;姚磊【作者单位】中国计量学院,浙江杭州310018;浙江省计量科学研究院,浙江杭州310013;浙江省计量科学研究院,浙江杭州310013【正文语种】中文【中图分类】TB95目前吸声尖劈的声学性能需通过声管测试系统进行评价与测量，使用驻波管测量尖劈吸声系数分为驻波比法［1，2］和传递函数法［3］两种测量方式，各有优缺点。

吸声尖劈原理

吸声尖劈原理
吸声尖劈是一种常用的声学材料，它可以有效地吸收噪音。

本文将介绍吸声尖劈的原理以及其适用范围。

吸声尖劈的原理是利用声波在空气和材料之间反射和散射的特性来吸收噪音。

吸声尖劈的表面通常是具有连续的小凸起，这些凸起是制造者将其设计为特殊比例的结构，以使入射的声波在其表面反射后具有不同的相位。

这些相位的数值是为了有效地相消，以进一步减小声波的反射，并且声波的振幅会被吸收。

如图所示，声波在入射到吸声尖劈表面时，会被表面反射多次，从而形成多个反射声波。

这些反射声波的相位差异可以使它们在某些方向相互干涉，从而相互抵消。

这些反射声波在各个方向上的干涉使得声波的能量被耗散了，从而减少因声波反射造成的噪音。

此外，吸声尖劈的凸起表面结构还可以对声波进行散射。

当声波穿过材料时，它们会与材料中的颗粒或凸起发生碰撞，从而将声波变成热能。

因此，吸声尖劈材料不仅可以通过反射声波来降低噪音反射，还可以通过散射声波来吸收声波的能量。

吸声尖劈的应用范围非常广泛。

例如在医院、办公室、工厂等场所中，可能存在着很高噪声水平的环境，这些噪声可能会引起职业病、身心疲惫、失聪等问题，因此吸声尖劈可以极大地减少这些噪声。

此外，吸声尖劈还可以用于音乐厅、录音室等场所中。

在这些场所中，反射、共鸣等现象会影响音质，使用吸声尖劈可以减少这些问题，使音乐的音质更清晰、更真实。

综上所述，吸声尖劈通过反射和散射声波的原理可以有效的降低噪声，并广泛应用于医院、办公室、工厂、音乐厅、录音室等场所。

吸声尖劈测试用驻波管系统研制及试验研究

ＡｂｔｃＲｅｅｒｈａｄｄｖｌｐｎｎｅａｅｘｅｍｅｔｌｓｄｆａｓａｄｎｖｂｙｔｍｐｌｄｉｏｎｓａｔ：ｓａｃｎｅｅｏｍｅｔａｄｒｌｔｄｅｐｒｎａｔｙｏｔｎｉｇｗａｅｔｅｓｓｅａｐｉｓｕｄｒｉｕｕｅｎａｓｒｉｇｗｅｇａｕｅｎｒｉｃｓｅｎｔｉａｔｌ．ｓｄｏｔｎｉｇｗａｅｒｔｒｃｐｅｔｅｔｂｙｔｍｔｂｏｂｎｄｅｍｅｓｍｅｔｗｅｅｄｓｕｓｄｉｈｓｒｉｅＢａｅｎｓａｄｎｖａｉｐｎｉｌ，ｈｅｓｓｅｗｉｒｃｏｉｕｈ０６ｍｘ．ｒｃａｇｌｒｃｏｓｓｃｉｎａｄ７２ｍｎｔｓｃｎｔｔｄＳｕｄｐｅｓｒｌｎｅａｉｌｉｔｎｅｉｅｔｂ．６ｍｅｔｎｕａｒｓ —ｅｔｎ．ｌｇｗａｏｓｉｅ．ｏ０ｏｅｈｕｔｎｒｓｕｅａｏｇｔｘａｓｃｎｔｅｈｄａｈｕｗａａｕｅｒｕｈｔｅｍｉｒｐｏｅｄｉｅｙａｕｏａｉｒｖｎｙｔｍｉｈｈｓｉｔｎｅｒｓｌｔｎｏ．ｉｎｔｓｍｅｓｒｄｔｏｇｃｏｈｎｒｎｂｎａｔｍｔｄｉｉｇｓｓｅｗｈｃａｄｓａｃｏｕｉｆ０３ｎｌａｈｈｖｃａｅｏ５Ｉｌｓｖｌｃｔ．ｈｃｕｔａａａｔｒ，ｓｃｓｓｕｄａｓｒｉｇｃｅｃｅｔｃｕｔｍｐｄｎｅｒｆｃｉｎｆｃｏｎｎ￣ｅｏｉＴｅａｏｓｉｌｐｒｍｅｅｓｕｈａｏｎｂｏｂｎｏｆｉｎ，ａｏｓｉｉｅａｃ，ｅｅｔａｔｒａｄｙｃｉｃｌｏａｏｓｉｄｔｎｅｃｎｂｂａｎｄｔｒｕｈｔｅｓｓｅｗｉｉｒｑｅｃａｄ４－８．Ｔｅｓｓｅｏｅｃｍｅｔｅｃｕｔａｍｉａｃａｅｏｔｉｅｈｏｇｈｙｔｍｔｎｆｅｕｎｙｂｎ０２０Ｈｚｈｙｔｍｖｒａｈｃｔｈｓｏｔｏｎｓｏｒｄｔｎｌｓａｄｎ－ｖｅｓｅｎｔｏｓｈｒｃｍｉｇｆｔｉｉａｔｎｉｇｗａｅｍａｕｍｅｔｍｅｈｄ，ｗｈｃｒｈｏｍｅｓｒｍｅｔｅｃｅｃｎｏａｏｒｉｈａｅｔｅｌｗａｕｅｎｆｉｎｙａｄｌｗｉ

空腔尖劈结构吸声性能的实验研究

空腔尖劈结构吸声性能的实验研究孙明;李炜伟;包岩;姚熊亮【摘要】对尖劈结构的吸声性能进行了实验测试,进而研究了含空腔尖劈吸声结构的吸声性能.根据变截面波导理论建立的吸声系数方程,计算了尖劈结构的吸声系数,讨论了尖劈结构吸声性能随频率、静水压力及空腔结构的变化规律,并将计算值与实验值进行了对比.研究结果表明:随着静水压力的增大,尖劈结构吸声系数曲线的形状基本不变,但其数值有所下降;同种材料不同空腔类型尖劈结构的吸声性能差别较大,在低频段尤为明显,而对于同种腔型尖劈结构,其吸声性能则主要由空腔尺寸决定;对于含空腔尖劈吸声结构,增大空腔尺寸可以使尖劈空腔共振加强而提高其低频吸声效果,但空腔尺寸过大反而会影响尖劈结构的整体吸声效果,这对水下尖劈吸声结构的设计及其在实艇减振降噪中的应用具有一定的参考意义.【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2010(005)005【总页数】7页(P27-33)【关键词】空腔尖劈;实验测试;静水压力;空腔结构;吸声性能【作者】孙明;李炜伟;包岩;姚熊亮【作者单位】大连船舶重工集团有限公司船舶研究所,辽宁,大连,116001;大连船舶重工集团有限公司船舶研究所,辽宁,大连,116001;大连船舶重工集团有限公司船舶研究所,辽宁,大连,116001;哈尔滨工程大学,船舶工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001【正文语种】中文【中图分类】U661.43在水下结构表面敷设水声材料是应用最广泛也是非常有效的一种提高水下航行器隐身性能的方法［1］。

空腔尖劈吸声结构具有阻抗逐渐过渡的性质，在较低频率下具有优良的吸声性能，将其敷设于艇体声呐平台区的后壁板以及将声呐平台区和上层建筑艏部分开的水平平台，可以有效降低声呐平台区自噪声，具有较强的工程应用价值。

对尖劈吸声结构声场的理论研究有相当长的历史［2-3］，然而由于其截面的不规则性和吸声性能影响因素的复杂性等原因，用严格的波动理论很难给出精确解，而只能做近似计算，因此至今还没有建立严格的声场理论。

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Beyene 等[3]又提出了一种新的阻抗匹配的方法 (简称阻抗匹配法)，通过反射波有源控制使吸声材料背面的声阻抗率接近空气的特性阻抗，从而减少材料正面的反射声波。他们对四种吸声材料分别用释压法和阻抗匹配法进行了数值模拟，结果表明后者的声吸收效果更好。用阻抗匹配法对一种聚氨酯泡沫塑料进行了实验，表明垂直入射下 100~2000Hz
律变化，这种规律使尖劈在应用中存在一定的空间限制。
尖劈结构广泛用在消声室和半消声室的建造、以及需要全吸声终端的管道中，在不降低尖劈结构吸声性能的前提下减少尖劈的长度对上述应用具有重大的价值。本文尝试将有源控制技术用在尖劈结构中制成有源尖劈结构，其中以截止频率为分界点，传统尖劈针对截止频率以上的吸声，而用有源控制针对截止频率以下的吸声，从而提高整个结构的低频吸声性能，减少其长度。国内外目前还没有这方面的尝试。本文的贡献体现在：尖劈结构和前人研究的混合吸声结构中的吸声材料不同，因而现有混合吸声结构研究的结果在此可能不完全适用，尖劈的优点是在中高频有较高的吸声系数，且吸声系数谱更平滑。本文分别对尖劈背面、正面阻抗用有源控制与空气阻抗进行了匹配，比较了在两种误差传声器位置下对吸声性能的影响，优化了传声器的位置。
低频段吸声性能的补偿效果；比较了用有源控制分别对吸声尖劈正面和背面声阻抗与空气阻抗进行匹配两种误差策
略，发现将误差传声器放置在尖劈前更合理，既能保证较好的低频吸声效果，又能占用较少的空间。实验结果表明，
有源控制系统与 20cm 长的传统尖劈相结合所构成的总长约 40cm 的有源吸声尖劈，在 100~1000Hz 频率段，吸声系
第 28 卷第 6 期 2009 年 12 月
声学技术 Technical Acoustics
Vol.28, No.6 Dec., 2009
有源吸声尖劈的实验研究
史东伟，冯声振，邱小军
(南京大学声学研究所近代声学教育部重点实验室，南京 210093)
摘要：提出了一种利用有源控制改善吸声尖劈低频声吸收的方法。实验研究了正入射下，有源控制系统009 年
的吸声系数可以达到 0.8~1，较控制前有了较大改观。Smith 等[4]在 Beyene 的基础上对释压法和阻抗匹配法进行了更深入的实验研究，同样得出了阻抗匹配法优于释压法的结论。2003 年，Cobo 等[5]在 Beyene 等的基础上改进了混合吸声的分析模型，对释压法和阻抗匹配法进行了数值理论对比研究，研究发现，两种方法吸声性能优劣还取决于吸声材料自身的特性。如流阻系数、吸声材料厚度等。结论显示当吸声材料的流阻和空气的特性阻抗接近时，释压法可以获得最优的吸声性能，效果优于阻抗匹配法；当吸声材料的流阻小于 0.7 倍的空气特性阻抗时，阻抗匹配法可以获得很好的吸声性能，效果优于释压法。
1 引言
1936 年，Paul Lueg 提出了噪声的有源控制，利用产生和噪声相位相反的声波来实现噪声消除[1]。近些年，随着电子技术的飞速发展，基于数字信号处理技术的前馈有源控制系统得以成熟，并被广泛应用。有源控制低频效果好，因而可以将有源控制和传统吸声相结合来实现更宽频带的吸声。类似于这种主被动结合的混合吸声，在 20 世纪 80 年代国外就有所研究，最早公开发表的混合吸声系统是由德国哥廷根大学 Guicking 和 Lorenz 设计和实现的[2]。他们在驻波管中使用了一块多孔板进行实验，通过用有源控制使多孔板背后声压为零的方法实现混合吸声，实验表明在 100~600Hz 有非常好的吸声效
收稿日期: 2009-04-10; 修回日期: 2009-07-13 基金项目: 国家自然科学基金资助项目(10674068)。作者简介: 史东伟(1981-), 男, 江苏常州人, 硕士研究生, 研究方向为
有源噪声控制。通讯作者: 史东伟, E-mail: nattyhair@
果。这种在吸声材料后使声压为零的控制方法简称释压法。Thenail[2]等对混合吸声系统也做了类似的研究，在玻璃纤维吸声材料层背面施以声压为零的边界条件，数值模拟和实验都表明这种结构下的混合吸声效果还与吸声材料的厚度相关，优化吸声材料厚度后，可使 200~800Hz 频率范围内吸声效果得到增强。Furstoss 等人[1]对吸声材料后的阻抗优化进行了研究。他们认为通过吸声材料背面阻抗优化可以使吸声材料正面不产生声波的反射。实验中他们用传声器和粘在扬声器上的加速度计直接测量背面的阻抗，通过控制器进行阻抗优化，在 150~500Hz 范围内吸声系数有较大提高。
SHI Dong-wei, FENG Sheng-zhen, QIU Xiao-jun
(Key Laboratory of Modern Acoustics, Ministry of Education, Institute of Acoustics, Nanjing University, Nanjing 210093, China)
Abstract: An approach to improving the low-frequency sound absorption of acoustic wedges is proposed by using active control of sound. Active compensation on low-frequency sound absorption of acoustic wedges under normal incident is studied experimentally in a square duct. By comparing two different strategies of implementing the impedance-matching boundary condition in front and at back of the acoustic wedge, it is found that the error microphones had better be put in front of the acoustic wedge. This can not only improve sound absorption at low frequencies but also save more space. For the 40 cm long active acoustic wedge which consists of a 20 cm long traditional acoustic wedge and an active control system, the sound absorption coefficients can be from 0.98 to 1.00 in the frequency range from 100 Hz to 1000 Hz. To achieve the same low frequency sound absorption with the traditional acoustic wedge, the length of the wedge needs to be about 80 cm long. Key words: acoustic wedge; reflection of sound wave; active control of sound
p(t)
−
ρ0c0u(t))
式(5)中 p(t)和 u(t)由式(1)、(2)用双传声器计算
获得。
2.2 反射声的有源控制
图 1 给出了反射声有源控制系统的实验框图。图 1 中，信号发生器产生的噪声驱动初级声源，双传声器作为误差传声器测量管道中的反射声声压，馈给控制器驱动控制源，使误差传声器处的反射声减小。
pr
(t))
(3)
式(3)中，c0 是声速，传声器之间中间点的声压
也可表示成：
p(t)= pi(t)+ pr (t)
(4)
结合式(3)、(4)，可计算得出入射声压和反射声
压分别为：
第6期
史东伟等：有源吸声尖劈的实验研究
775
pi
(t)
=
1 2
(
p(t
)
+
ρ0c0u(t))
(5)
pr
(t)
=
1 2
(
2 反射声的有源控制
2.1 反射声的测量和计算
反射声的计算方法目前主要有以下几种方法：质点速度计算法[7]、时延法[7]和基于 K-H 积分方程的计算方法[8]。本文使用质点速度计算法计算反射
声。设传声器相隔距离 d，两个传声器拾取的信号分别为 p1(t)和 p2(t)，靠近初级源的是 p1(t)。如果两个传声器之间的距离 d 远小于所控制频率范围内声波的最小波长，则两传声器间中间点的声压可近似
数可以达到 0.98~1.00，和 80cm 长的传统尖劈的吸声性能相当。
关键词：吸声尖劈；反射声；有源控制
中图分类号：O42
文献标识码：A
文章编号：1000-3630(2009)-06-0773-05
DOI 编码：10.3969/j.issn1000-3630.2009.06.018
Experimental study of active acoustic wedge
本实验采用前馈控制算法。在实验中，信号发生器产生的噪声信号直接馈给控制器作为参考信号，在实际应用中，可以使用计算得出的入射声作为参考信号或者在管道上游放置一个传声器拾取参考信号。在实验中，采用通用的 FXLMS 算法进行控制，控制系统的采样频率为 4.8kHz，控制 FIR 滤波器长度为 256 阶。次级通道传递函数通过预先建模得到。即控制源单独发声时，控制器利用式(1)、 (2)、(5)通过在传声器处测量得到的信号计算出管道中两传声器中间点处的反射声 pr(t)，用 LMS 算法对 pr(t)建模得到次级通道的传递函数。在有源控制系统工作时，用获得的次级通道传递函数对管道中两传声器中间点处的反射声 pr(t)用 FXLMS 算法逼近，使 pr(t)逐渐减小，最终使反射声 pr(t)为零，从而实现反射控制。