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在声环境控制和改善领域,吸声材料具有非常重要的作用和广泛的应用。
但是在声场预测中,通过传统常用驻波管和混响室测试方法得到的吸声材料的
声特性,不能满足对声场预测的精度要求,因而本文探索了一种新的吸声材料
声阻抗的测量方法。
文章首先对吸声材料在声场计算中的处理方法和边界元等数值方法在声场
计算中的应用的发展历史和研究现状进行分析,在总结前人工作的基础上,从
驻波场的基本理论出发,推导出了在非刚性壁面的矩形空间中,截止频率以下
的低次模式和截止频率以上的高次模式声波的声场表达形式和边界阻抗率的表
达形式,并由此设计实验,通过实验对上述测量方法进行验证。
实验设计了截面为矩形的管道,在管道相对两侧面贴有吸声材料,通过扬
声器向管道中辐射指定频率的声波,测量管道中轴线方向各处的声压级,利用
理论推导的声波表达式和吸声材料的声阻抗表达式,反演计算得到管道内非刚
性边界(贴有吸声材料)的声阻抗率。
然后详细介绍了传统常用的吸声材料声学特性参数的测试方法:驻波管法
和混响室法,并利用两种传统方法对相同的吸声材料的声学特性参量进行测
量,并同本文探讨的方法的结果进行比较分析。
为了能够直观的比较两种传统方法和本文探讨的方法测得的同种吸声材料
的三个声学特性参数在声场预测上的差异和优劣,本文设计了一个几何形状不
规则的箱体结构,在箱体所有内壁面上,铺设有与进行了声学特性参数测试的
材料相同的吸声材料,在箱体内一个角落放置点声源,实验分别使用200Hz和
315Hz单频纯音信号发声,在箱体的三个不同高度平面分别均匀布置六点进行
采样测量。
最后,简要介绍了声学边界元法的基本理论,引入边界条件,使用加权余
量法推导了内场的声学边界元的边界积分方程;利用边界元对箱体进行边界元
建模计算,分别使用三种方法测量得到的吸声材料的特性参数作为边界条件代
入到边界元中,采用Sysnoise软件计算箱体内的声场分布,并同实验测量结
果进行比较分析。分析表明本文探讨方法测量的吸声材料声学特性参数,较之
两种传统方法的测量结果,对声场的预测精度最高。
关键词:吸声材料,声阻抗率,声场,驻波管,混响室,边界元法