材料吸聲性能的自由場(chǎng)測(cè)量方法研究.pdf

1、吸聲材料的用處很廣，如用于房間聲品質(zhì)的設(shè)計(jì)、汽車車內(nèi)噪聲的控制以及戶外交通噪聲的治理等。在使用吸聲材料時(shí)，通常需要知道材料的吸聲性能，也即材料的反射系數(shù)、吸聲系數(shù)和表面法向聲阻抗率等參數(shù)。至今，已經(jīng)有很多方法被用來(lái)測(cè)量這些參數(shù)，其中較著名的有混響室方法和阻抗管方法，這兩種方法提出較早，并且都已經(jīng)被標(biāo)準(zhǔn)化。但混響室方法只能得到等效的吸聲系數(shù)，并且由于材料邊緣效應(yīng)的影響在中高頻得到的吸聲系數(shù)可能大于1;阻抗管方法的頻率范圍則受限于阻抗管的直

2、徑和長(zhǎng)度，另外被測(cè)材料需要被切割成小塊試樣，并且一般只能用于測(cè)量聲波垂直入射的吸聲性能，因此阻抗管方法得到的結(jié)果并不能完全反映材料實(shí)際安裝使用中的吸聲性能。而自由場(chǎng)測(cè)量方法則能很好的解決以上兩種方法遇到的問(wèn)題。
　　本文首先重點(diǎn)回顧了材料吸聲性能自由場(chǎng)測(cè)量方法的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，針對(duì)幾種主要的測(cè)量方法存在的問(wèn)題，進(jìn)行了研究分析并提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法。提出了基于質(zhì)點(diǎn)振速測(cè)量的脈沖回波法，從而提高了脈沖回波法的抗干擾能力;提出了基于

3、復(fù)像原理的球面波聲場(chǎng)模型法，從而提高了球面波聲場(chǎng)模型法的計(jì)算效率;對(duì)傳統(tǒng)的基于雙面聲壓測(cè)量的空間傅里葉變換法進(jìn)行擴(kuò)展，將質(zhì)點(diǎn)振速測(cè)量引入到空間傅里葉變換法中，提出了基于雙面質(zhì)點(diǎn)振速測(cè)量與單面聲壓和質(zhì)點(diǎn)振速測(cè)量的空間傅里葉變換法，從而提高強(qiáng)反射（大流阻）材料反射系數(shù)的測(cè)量精度，另外還將非矩形空間窗引入到空間傅里葉變換法中提高了小入射角度反射系數(shù)的測(cè)量精度;最后提出了基于等效源法的聲場(chǎng)重建法，克服基于邊界元法的聲場(chǎng)重建法的缺點(diǎn)。本文的每章具

4、體研究?jī)?nèi)容如下:
　　第一章回顧了材料吸聲性能測(cè)量方法的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)介紹了自由場(chǎng)測(cè)量方法的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀，并探討了其中仍存在的問(wèn)題和不足，在此基礎(chǔ)上確定了本論文的研究?jī)?nèi)容。
　　第二章首先推導(dǎo)了基于質(zhì)點(diǎn)振速測(cè)量的脈沖回波法理論計(jì)算公式并給出了質(zhì)點(diǎn)振速的脈沖響應(yīng)曲線。隨后對(duì)三種不同類型材料的吸聲性能進(jìn)行了測(cè)量，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了該方法的有效性，但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)該方法的結(jié)果在低頻時(shí)存在較大誤差，并分析了誤差產(chǎn)生的原因

5、。隨后給出了該方法在普通房間里的測(cè)量效果。最后通過(guò)在測(cè)量探頭附近擺放干擾物體，驗(yàn)證了該方法較好的抗干擾能力。
　　第三章首先證明了一個(gè)適用于無(wú)限厚度材料的基于復(fù)像原理的球面波聲場(chǎng)模型（簡(jiǎn)稱為復(fù)像模型）也適用于有限厚度的材料，隨后將其用于材料吸聲性能的測(cè)量，提出基于復(fù)像原理的球面波聲場(chǎng)模型法。最后通過(guò)數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了所提出方法的有效性和較高的計(jì)算效率。
　　第四章首先對(duì)基于雙面聲壓測(cè)量的空間傅里葉變換法進(jìn)行了推廣，提出

6、了基于雙面質(zhì)點(diǎn)振速測(cè)量與基于單面聲壓和質(zhì)點(diǎn)振速測(cè)量的兩種空間傅里葉變換法。隨后通過(guò)數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了兩種新方法的有效性，以及對(duì)于提高強(qiáng)反射（大流阻）材料的聲學(xué)性能測(cè)量精度的效果。振速測(cè)量的引入可以提高強(qiáng)反射（大流阻）材料的聲學(xué)性能測(cè)量精度，但在小入射角度時(shí)的結(jié)果仍然存在一定的誤差，因此最后還將非矩形空間窗引入到空間傅里葉變換法中，并通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)分析了不同非矩形空間窗在提高小入射角度反射系數(shù)測(cè)量精度方面的效果。
　　第五章介

7、紹了等效源法的理論基礎(chǔ)，提出了用于材料吸聲性能測(cè)量的基于等效源法的聲場(chǎng)重建法，并將該方法用于平面和曲面材料的吸聲性能的測(cè)量。對(duì)于平面材料，通過(guò)數(shù)值仿真驗(yàn)證了所提出方法的有效性，并分析了聲源類型的影響，結(jié)果表明無(wú)論是單極子聲源還是偶極子聲源，等效源重建法都能較準(zhǔn)確的測(cè)得材料的吸聲性能，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)一步驗(yàn)證了仿真中得到的結(jié)論。對(duì)于曲面材料，通過(guò)數(shù)值仿真進(jìn)行了所提出方法的可行性驗(yàn)證。
　　第六章對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)和概括，提出了需要進(jìn)一