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共振吸聲結構,和多孔吸聲材料相比,一般吸聲的頻率范圍較窄,吸聲效率較低,但是它的優點是具有較好的低頻吸聲效果,吸收的頻率容易選擇和控制,從而可以彌補多孔吸聲材料在低頻區域吸聲性能的不足。在廳堂的聲學處理和噪聲控制中,常常用到各種形式的共振吸聲結構。
1、薄板共振吸聲結構
將不透氣的薄板固定在剛性壁前一定距離處,就構成了板共振吸聲結構。這個由薄板和空氣層組成的系統可以視為一個由質量塊和彈簧組成的振動系統,當入射聲波的頻率和系統固有頻率接近時,板就產生共振,內部摩擦將聲能轉換為熱能耗散掉。其主要吸聲范圍在共振頻率附近區域。
增加板的面密度和空氣厚度,可以使結構的共振頻率向低頻區域移動。常用的板共振結構的共振頻率處于80~300Hz的頻率范圍,吸聲系數可達0.2~0.5.
薄板共振吸聲頻率范圍很窄,只能作為以共振頻率附近頻域為主要吸聲范圍的結構。通過兩個途徑可以適當展寬它的有效吸聲范圍:一是采用密度很小的薄板進行多層組合;二是在空腔中填充多孔材料以增加板振動的阻尼。如果在板與龍骨之間增加海綿、毛氈、軟橡膠等彈性材料層,也可以改善整個結構的吸聲特性。
2、薄膜共振吸聲結構
吸聲結構中采用的膜狀材料,是指剛性很小、沒有透氣性、受力拉張后具有彈性的材料,如塑料膜、帆布等。
常用膜狀共振吸聲結構的共振頻率在200~1000Hz范圍內,共振頻率鄰近頻域的吸聲系數一般為0.3~0.4.膜狀材料主要用于中頻范圍的吸聲,非常薄的膜共振結構其共振頻率可處于高頻范圍。在實用中,為改善吸聲性能,可在其背后空氣層內充填多孔材料。
3、單腔共振吸聲結構
單腔共振吸聲結構既亥姆霍茲共振吸聲器。
單腔共振吸聲結構由一個剛性容積和一個連通外界的頸口組成。空腔中的空氣具有彈性,類似于一個彈簧;頸口處的小空氣柱相當于質量塊,組成一彈性系統。當聲波入射到頸口時,由于孔頸處的摩擦阻尼,使聲能變為熱能。當入射聲波頻率等于共振結構的固有頻率時,孔頸處的空氣柱發生共振,此時此地的振速為極大值,相應吸收的聲能量大。外界頻率偏離共振頻率時,振速相應減小,聲能吸收也變少。
這種吸聲結構吸聲頻帶較窄,具有較強的頻率選擇性,多用于低頻有明顯音調噪聲的吸收。一般情況下,都是多個共振腔組合使用,很少單獨使用,通過調節各腔的結構尺寸來適應不同頻率的吸收。
如果想展寬共振吸聲結構的有效吸聲頻帶范圍,可以在頸口處放置一些多孔吸聲材料,或放一層薄的紡織物,以增加頸口處的聲阻。對一定的聲阻來說,振速越大,消耗的聲能越多,聲阻只有加在速度極大處才有明顯的吸聲效果。在空腔內填充多孔吸聲材料,也可改善共振效應,但效果不會太大。因空腔中的平均速度接近于零,不能發揮聲阻的效用,充填不得當,還容易減弱原有的共振效應
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(責任編輯:xll)