[發明專利]寬頻帶微穿孔板吸聲體及其性能預測方法、結構設計方法

有效

• 申請號: 201510727992.2
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN105427853B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 閔鶴群;郭文成
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G10K11/172
• 分類號: G10K11/172;G06F30/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種利用寬頻帶微穿孔板吸聲體的性能預測方法進行吸聲體設計的結構設計方法，所述寬頻帶微穿孔板吸聲體，包括：微穿孔板(1)，在微穿孔板(1)上設有深度各不相同的子背腔，且所述子背腔立于微穿孔板(1)上，與相鄰微穿孔板(1)的側面相觸及；所述性能由吸聲系數頻譜α(θ_e)表征，所述吸聲系數頻譜α(θ_e)由公式1得到，

式中，θ_e表示聲波的入射角，θ_e＝0°表示正入射；P_e為有效聲壓，取值為1Pa；A_n為振幅系數，n為整數且n＝…，-2，-1，0，1，2，…；λ為聲波波長，λ＝c/f，單位m，c為聲音在空氣中的傳播速度，f表示聲音的頻率，單位Hz；T表示周期性背腔結構的周期寬度，N為一個周期內子背腔的數量，L_i表示各個子背腔的寬度，單位：米，其特征在于，所述結構設計方法包括以下步驟：

步驟1取得擬被吸收的聲頻譜，進而取得所述吸聲系數頻譜中目標的有效吸聲頻譜范圍；

步驟2選取微穿孔板及子背腔材料，設定微穿孔板表面聲阻抗為空氣聲阻抗的0.5～1.5倍，采用微穿孔板聲阻抗計算方法，確定微穿孔板參數穿孔直徑d、板厚t和穿孔率σ的初值；

步驟3設計該吸聲體的一個周期內的子背腔的深度矩陣，深度矩陣由下式得出：

式中，表示背腔的深度矩陣，mod表示求余函數，N表示一個周期的子背腔的數量；

步驟4用實際應用環境可能的最大垂直安裝空間深度除以空腔深度矩陣中的最大值，得到子背腔的單位深度的初值，并以“周期性背腔結構在一個周期內的總寬度不大于中頻段400Hz的1/4倍波長”的原則，確定吸聲體一個周期的總寬度；

步驟5基于吸聲體的性能預測方法，驗證并優化子背腔序列的單位深度，具體方法為：以步驟4確定的單位深度為計算初值，采用性能預測方法，得到計算初值所對應的吸聲系數頻譜α(θ_e)，從中預測出所對應的有效吸聲頻譜范圍，如果所對應的有效吸聲頻譜范圍能夠覆蓋目標有效吸聲頻譜范圍，則進入步驟7；否則，以“背腔深度越淺，有效吸聲頻譜范圍越向高頻移動，反之，有效吸聲頻譜范圍越向低頻移動”為原則，調整單位深度大小，進入步驟6；

步驟6采用性能預測方法，得到調整后的單位深度所對應的吸聲系數頻譜α(θ_e)，從中預測出所對應的有效吸聲頻譜范圍，如果所對應的有效吸聲頻譜范圍能夠覆蓋目標有效吸聲頻譜范圍，則進入步驟7；否則，以“背腔深度越淺，有效吸聲頻譜范圍越向高頻移動，反之，有效吸聲頻譜范圍越向低頻移動”為原則，再調整單位深度大小，并重復步驟6；

步驟7從所對應的有效吸聲頻譜范圍能夠覆蓋目標有效吸聲頻譜范圍的吸聲系數頻譜α(θ_e)中，取得最大吸聲系數，如果最大吸聲系數大于0.9，則以產生最大吸聲系數大于0.9的吸聲系數頻譜α(θ_e)所對應的微穿孔板板厚t、孔徑d、穿孔率σ及周期性背腔結構的吸聲體總寬度、各個子背腔的深度為吸聲體的最終結構參數；否則，則進入步驟8；

步驟8以“板厚越大，吸聲系數越小，吸聲頻帶越向低頻移動；孔徑越大，吸聲頻帶越向低頻移動；穿孔率越大，吸聲頻帶越向高頻移動，吸聲系數越小”為原則，調整微穿孔板的板厚t，孔徑d和穿孔率σ，采用性能預測方法再次試算吸聲體的最新吸聲系數頻譜并取得當前最大吸聲系數，如果當前最大吸聲系數大于0.9，則以產生當前最大吸聲系數大于0.9的吸聲系數頻譜α(θ_e)所對應的微穿孔板板厚t、孔徑d、穿孔率σ及周期性背腔結構的吸聲體總寬度、各個子背腔的深度為吸聲體的最終結構參數；否則，重復步驟8。