本發明涉及一種寬頻穿孔板的性能測試方法，屬于噪聲控制技術領域。

背景技術：

目前，一些研究機構提出主被動結合微穿孔吸聲體的簡化形式，即將基于壓電分流阻尼電路的揚聲器放置于微穿孔的空腔中，這種微穿孔結構適用于吸收中高頻噪聲，而對于寬頻的噪聲吸聲效果較差。

普通的微穿孔吸聲結構只具有一個共振吸收峰，在不增加任何聲學修飾的情況下不能改變單一吸聲峰。對于傳統大孔徑單層微穿孔吸聲結構，吸收寬度為共振頻率附近的2個倍頻程，因而普通微穿孔吸聲結構的共振吸聲特性本身限制了微穿孔吸聲結構。因此，如何引入多個吸收峰克服微穿孔板的自身局限性，是本發明的關鍵。

技術實現要素：

本發明的目的在于，提供一種寬頻穿孔板的性能測試方法，本發明的寬頻穿孔板可以有效拓寬吸聲帶寬，吸聲性能高；本發明的性能測試方法簡單實用。

為解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案：一種寬頻穿孔板，包括背板，背板上設置有多個第一空腔體和多個第二空腔體，每相鄰的兩個第一空腔體之間設置有一個第二空腔體，第一空腔體包括a孔板，第二空腔體包括b孔板，a孔板和b孔板均為一種設置有多個小孔結構的吸聲板，a孔板與背板之間的距離大于b孔板與背板之間的距離。

前述的這種寬頻穿孔板中，所述第一空腔體還包括隔板，隔板與背板垂直連接。隔板用于形成第一空腔體和第二空腔體，同時起到支撐a孔板和b孔板的作用。

前述的這種寬頻穿孔板中，所述a孔板上設置的小孔的孔徑大于或者小于b孔板上設置的小孔的孔徑。

前述的這種寬頻穿孔板中，所述a孔板上相鄰兩個小孔之間的距離大于或者小于b孔板上相鄰兩個小孔之間的距離。

一種寬頻穿孔板的性能測試方法，寬頻穿孔板的性能由吸聲系數頻譜α表征，吸聲系數頻譜α由下述公式1得到，

式中，ztotal表示微穿孔總體聲阻抗,ztotal根據公式2得到，

式中，

n表示小孔的種數，x表示空腔體的種數，

zn表示一種孔徑小孔的聲阻抗，不同種小孔的孔徑尺寸不同，

δp表示吸聲板兩側的聲壓差，δp＝p1-p2，

p1為吸聲板一側的聲壓，p2為吸聲板另一側的聲壓，

ηm表示一種空腔體上吸聲板的穿孔率，不同種空腔體上吸聲板與背板之間的距離不同，

表示深度為dm的空腔體的聲阻抗率，

j表示虛數單位，ω表示角頻率，ω＝2πf，f表示聲音頻率，

公式2通過將寬頻穿孔板結構等效為電路圖后，根據電路原理計算得到。

前述的一種寬頻穿孔板的性能測試方法中，根據公式1，可得到如圖4所示不同類型寬屏穿孔板的垂直入射吸聲系數曲線。

本發明寬頻穿孔板的性能測試方法的理論分析如下：

在建立吸聲板兩側流量連續的條件下進行分析，流量分布示意圖如圖5所示。

圖5中，p1和p2為吸聲板兩側聲壓，吸聲板兩側的聲壓差可表示為δp＝p1-p2；v1和v2是兩種孔徑下的平均流速；根據流量連續的原理，平均流速可以表示為：

η1和η2分布表示板的穿孔率，兩種小孔的聲阻抗為：

如圖6所示，對于深度為d的空腔，其聲阻抗率可以表示為：

在沒有隔板分割開的情況下，所有聲波最終匯入單一腔體聲阻抗率zd上，因此中間沒有隔板的寬頻穿孔板結構可以用串并聯電路原理進行分解，即沒有隔板的寬頻穿孔板結構聲阻抗率先并聯再與空腔串聯，由此可以得到微穿孔總體聲阻抗表達式為：

反之，如果具有不同種孔徑寬頻穿孔板的空腔被隔板分開，且每個空腔對應的小孔孔徑均不同，那么不同的微孔聲流通過小孔匯入與之對應的空腔體內，若腔深d不變，則聲阻抗率保持不變，仍為zd。此時，可以理解為吸聲板不同孔徑的聲阻抗率先與各自空腔串聯再相互并聯，由此得到表達式為：

由此，將上述具有兩種孔徑且分別對應相同深度空腔體的寬頻穿孔板結構采用等效電路的形式進行簡化，等效電路圖如圖7所示：

從圖7可以看出，吸聲結構引入了兩個共振吸收峰，且由于不同孔徑的小孔具有不同的聲阻抗特性，因此每種小孔與各自對應空腔所構成的共振結構的吸聲特性曲線不一致，并聯后可以作用于不同的頻帶區域，因而可拓寬吸聲帶寬，從而提高該寬頻穿孔板對于寬頻噪聲的吸聲性能。

根據圖7的等效電路圖得到計算公式為：

由上所述，本發明的寬頻穿孔板的結構形式如圖1、圖2所示，

本發明寬頻穿孔板是將吸聲板進行階梯狀彎折，并利用隔板分割空腔，從而形成如圖2所示的結構，圖2中孔徑d1大于孔徑d2。

本發明寬頻穿孔板結構的等效電路圖如圖3所示，根據電路圖原理，可以得到微穿孔總體聲阻抗表達式為：

根據圖3得到計算公式為：

其聲阻抗表達式為：zpp＝(r1+r2)^-1

其中，

吸聲系數為：

與現有技術相比，本發明寬頻穿孔板采用與背板不同距離的a孔板和b孔板，并在a孔板和b孔板上設置孔徑尺寸不同的小孔，大大提高了寬頻穿孔板對于寬頻噪聲的吸聲性能；本發明的性能測試方法通過將寬頻穿孔板結構簡化為等效電路圖后，根據電路原理計算得微穿孔總體聲阻抗公式2和吸聲系數公式1，從而根據吸聲系數公式1獲得具有不同孔徑尺寸的寬頻穿孔板的吸聲系數頻譜，并根據吸聲系數頻譜反映的吸聲系數曲線，對不同的寬頻穿孔板進行性能分析，本發明測試方法簡單，預測結果準確。

附圖說明

圖1是本發明寬頻穿孔板的結構示意圖；

圖2是圖1的局部二維結構示意圖；

圖3是圖2的等效電路圖；

圖4是本發明的吸聲系數頻譜；

圖5是本發明中的流量分布示意圖；

圖6是本發明中的不同孔徑小孔對應相同深度空腔的寬頻穿孔板的結構示意圖；

圖7是圖6的等效電路圖。

附圖標記：1-背板，2-第一空腔體，3-第二空腔體，4-a孔板，5-b孔板，6-小孔,7-隔板。

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步的說明。

具體實施方式

本發明的實施例1：一種寬頻穿孔板，包括背板1，背板1上設置有多個第一空腔體2和多個第二空腔體3，每相鄰的兩個第一空腔體2之間設置有一個第二空腔體3，第一空腔體2包括a孔板4，第二空腔體3包括b孔板5，a孔板4和b孔板5均為一種設置有多個小孔6結構的吸聲板，a孔板4與背板1之間的距離大于b孔板5與背板1之間的距離。

本發明的實施例2：一種寬頻穿孔板，包括背板1，背板1上設置有多個第一空腔體2和多個第二空腔體3，每相鄰的兩個第一空腔體2之間設置有一個第二空腔體3，第一空腔體2包括a孔板4，第二空腔體3包括b孔板5，a孔板4和b孔板5均為一種設置有多個小孔6結構的吸聲板，a孔板4與背板1之間的距離大于b孔板5與背板1之間的距離。第一空腔體2還包括隔板7，隔板7與背板1垂直連接。a孔板4上設置的小孔6的孔徑大于b孔板5上設置的小孔6的孔徑。a孔板4上相鄰的兩個小孔6之間的距離大于b孔板5上相鄰的兩個小孔6之間的距離。

本發明的實施例3：一種寬頻穿孔板，包括背板1，背板1上設置有多個第一空腔體2和多個第二空腔體3，每相鄰的兩個第一空腔體2之間設置有一個第二空腔體3，第一空腔體2包括a孔板4，第二空腔體3包括b孔板5，a孔板4和b孔板5均為一種設置有多個小孔6結構的吸聲板，a孔板4與背板1之間的距離大于b孔板5與背板1之間的距離。第一空腔體2還包括隔板7，隔板7與背板1垂直連接。a孔板4上設置的小孔6的孔徑小于b孔板5上設置的小孔6的孔徑。a孔板4上相鄰的兩個小孔6之間的距離小于b孔板5上相鄰的兩個小孔6之間的距離。

本發明的實施例4：一種寬頻穿孔板的性能測試方法，寬頻穿孔板的性能由吸聲系數頻譜α表征，吸聲系數頻譜α由下述公式1得到，

式中，ztotal表示微穿孔總體聲阻抗,所述ztotal根據下述公式2得到，

式中，

n表示小孔的種數，x表示空腔體的種數，

zn表示一種孔徑小孔的聲阻抗，

δp表示a孔板和b孔板兩側的聲壓差，δp＝p1-p2，

p1為a孔板和b孔板一側的聲壓，p2為a孔板和b孔板另一側的聲壓，

ηm表示一種空腔體上的孔板的穿孔率，

表示深度為dm的空腔體的聲阻抗率，

j表示虛數單位，ω表示角頻率，ω＝2πf，f表示聲音頻率，

本實施例中公式2是通過將寬頻穿孔板結構等效為電路圖后，根據電路原理計算得到。

根據公式1可獲取如圖4所示的四種噪聲方向垂直射入寬頻穿孔板吸聲結構的吸聲系數曲線，吸聲系數越高吸聲性能越好，由此可以看出具有兩種或者三種或者四種孔徑的寬頻穿孔板吸聲結構的吸聲性能遠遠優于沒有隔板單一孔徑的吸聲結構。