驻波管法分析吸附层对材料吸声性能的影响【开题报告】

开题报告

海洋科学

驻波管法分析吸附层对材料吸声性能的影响

综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

国内外吸声材料的研究动态：

按吸声机理的差异，吸声体可分为多孔吸声材料和共振吸声结构两大类。我国目前研究和生产的这类材料可分为这几大类：（1）有机纤维材料。它是指使用棉、麻等植物纤维及木质纤维制品来吸声的。其优点是成本较其它材料低，然而它的防火、防蛀和防潮性能差，受安装条件、使用环境、不安全等各种因素的限制而使得该类材料逐渐退出市场。（2）无机纤维材料。这种材料是继有机纤维材料的各种缺点后进行试验而发展起来的一种新吸声材料。主要有玻璃丝、玻璃棉、岩棉和矿渣棉及其制品。中国科学院声学研究所的刘克和北京市劳动保护科学研究所的丁辉便对此方面进行了研。华南理工大学的粥曦亚和凡就从各方面分析了无机纤维材料的优点，比如像矿渣棉耐[1]究[2]

波高温、导热系数小、防火；超细玻璃棉具有不燃、耐蚀、抗冻、隔热等优点。可是其也有许多不足之处，例如在施工安装的过程中容易折断形成粉尘散逸而污染环境、体积大，不利于运输等。因此之后便又出现了另一种被称作第二代智能泡沫具有很好的吸声性能的吸声材料。（3）泡沫材料。它包括泡沫塑料和泡沫玻璃。这类材料同样具有密度小、导热系数小、材质柔软等优点。其缺点是易老化，耐火性差。（4）吸声金属材料。这种材料包括金属纤维材料和多孔泡沫金属材料。如早前的泡沫铝，山东工程学院的赵增典，张勇，苗汇静就对这方面进行过研。他们对低压渗流制备方[3]究法进行了改进, 并对制备的样品用驻波管法进行了吸声系数的测定。结果显示, 样品随孔径的减小、空隙率增大的情况下, 综合吸声系数呈现增大的趋势。而且泡沫铝不仅在高频区保持了良好的吸声性能,而且在中频、低频区也具有较好的吸声性能，是一种性能优异的吸声材料。泡沫铝与常用的玻璃棉、石棉等材料相比还具有抗老化性好、耐热性好，适宜的强度，遇火不挥发有毒或有害气体，不吸湿等特点，因此，有着广阔的应有前景。李献引入声学参数理论公式研究的金属纤[4]伟维的吸声特性，计算该材料的吸收系数。（5）吸声建筑材料。它包括具有微孔的泡沫吸声砖、膨胀珍珠岩、泡沫混凝土等材料，其中典型的多孔陶瓷吸声材料也属于吸声建筑材料。景德镇陶瓷学院

材料科学与工程学院的朱华清和梁华便从有机掺杂修饰对泡沫陶瓷吸声性能的影响机理出发，[5]银提出对泡沫陶瓷进行有机材料掺杂修饰，增强其粘滞吸收、弛豫吸收和热传导功能，提高对声能的吸收及转化效率以此来提高吸收系数。（6）水下吸声材料。水下吸声材料也是最近几年才流行起来的一种新兴吸声材料，其常用于水下航行体表面, 橡胶类和聚氨酯类粘弹性高分子材料因其独特的分子结构和可设计性得到广泛应用。北京玻钢院复合材料有限公司的冯彩梅，许伟，中国电波传播研究的郭，　西安建筑科技大学材料科学与工程学院及西北有色金属研究院金属多孔材料国家[6]伟重点实验室的石云霞，以及西北有色金属研究院金属多孔材料国家重点实验室的奚正平，汤慧萍，朱纪磊，王建永，敖庆都对其发展做了许多研究和总结。金属橡胶方面哈尔滨工业大学机电工[7]波程学院的姜洪源，武国启，萨马拉国立航空航天大学的耶.阿.伊兹儒勒就运用声学特性参数理[8]夫论计算式，研究了金属橡胶材料结构常数和压缩模量，表明相同平均空隙直径金属橡胶材料具有相同的结构常数值，建立了金属橡胶材料吸声特性的理论模型及经验公式与试验材料结构相符。聚氨酯研究方面，在海军工程大学船舶与动力学院的李浩，朱锡，海军上海保障基地装备技术质量监测站的杨国的聚氨酯水声吸声材料的体系探讨及其吸声结构的研究进展一文中从水下吸声结构的[9]才主要形式出发,分析了聚氨酯吸声材料的阻尼吸声机理,从而探讨了聚氨酯水声吸声材料的体系,，得出两点：第一点是TD I 和相对分子质量为2000的聚醚二醇可以作为聚氨酯水声材料的合成原料;第二点是在聚氨酯材料中支链的设计与引入或引入其它组分形成IPN 结构都可以进一步提高材料的吸声性能。

国外也一直有许多学者致力于材料吸声系数这方面的研究。Bolton J S,Yun R J,Pope J 发明了一种密封材料[10]，这种材料可以用来减少风，道路，噪音，控制汽车的噪声。南非开普敦斯坦交通技术大学电子工程部门声学实验室的金简金斯，埃罗尔·范·阿姆斯特丹超细多孔沥青在减少噪音生产方面进行了研。LEEYY,LEEEW M,NG CF.对微穿孔板的吸声系数进行研。他们利用实[11]究[12]究体模型(Full-Scale Model)、边界元对比研究此种声屏障与等高度的普通方形声屏障的插入损失，表明在1000Hz 频段(交通噪声中心频率)，前者的声衰减比后者高10dB 。CHEN

Wenhwa,LEE Fanching,CHIANG Danming 对多孔材料吸声系数进行研。

[13]究选题的意义：吸声材料的研究与应用无论对于声音的吸收还是噪声污染的治理都具有十分重要的意义。鉴于传统的吸声材料因其存在着诸多缺陷，比如上面所说的纤维材料，因为它的防火、

防蛀和防潮性能差，而且受安装条件、使用环境、不安全等各种因素的限制，无机纤维材料也一样，容易折断形成粉尘散逸而污染环境形成二次污染，不易运输等，已逐渐淡出市场而为新型吸声材料所替代。因此，如何在研究新材料、新工艺、新结构等方面，特别是在如何利用新型构造形式来最大限度地发挥吸声材料的吸声性能，由此设计出适合各种场合需求的新结构，新材料将是未来吸声材料发展的一大趋势。

在实际工程中,材料吸声性能的测量主要有混响室法和驻波管法两种。本课题尝试用驻波声速仪间接测定材料吸收系数。用该方法测量的吸声系数表明影响微穿孔复合材料吸声板吸声效果的主要因素是穿孔板的穿孔率, 并且与穿孔孔径的大小密切相关, 两侧玻璃纤维板的厚度和纤维含量、夹心塑料泡沫厚度对吸声效率的影响较小, 但夹心泡沫的密度不能太高, 而且纤维面板与夹心泡沫采用粘结结合方式较好。该微穿孔复合材料吸声板成本低廉, 具有较高的性能价格比, 易成型又阻燃可望获得广泛的应用。

选题的依据：随着现代工业和交通运输事业的快速发展以及人类对环保意识的增强,人们对声音环境的要求也越来越高,噪声污染问题已成为世界性难题。研制出高性能的吸声降噪材料逐渐演变成为一个有关高科技、环境以及人类协调发展所急需解决的重要课题,吸声降噪新材料的结构、声学特性及其应用也已成为当今社会研究与关注的重点。

驻波管法测量材料吸声系数的原理。声波入射到材料表面后有一部分反射波向相反方向反射, 入射波和反射波的叠加就在管内建立了驻波。利用探管可测出声压的极大值Pmax和极小值Pmin，两者之比n称为驻波比。驻波比n同声压反射系数︱r︱和声能法向吸声系数a的关系为r=(n-

1)/(n+1),a=1-︱r︱2=4n/(n+1)2测出驻波比n,则可由上式算出材料表面的法向吸声系数a。由于驻波声速仪可以测量空气、液体及固体介质的声速，故可以通过驻波声速仪测量空气介质之后，再在空气中间放入材料测量，通过对比计算可以驻波比n,进而求出材料吸收系数a。

而对微穿孔复合材料夹层板吸声性能的测试研究我们设计并研究了一种微穿孔玻璃短纤维聚酯树酯ö聚氨酯泡沫夹层复合材料吸声板结构,并用双通道驻波管法对吸声结构的吸声性能进行了实验研究, 分析了吸声板结构参数和材料参数对吸声效率的影响, 结果表明: 该复合材料吸声结构具有优良的吸声能力和较高的性能价格比。

通过改变声压探头位置获得驻波管中声压幅度的极大值max (pA ) 和极小值m in (pA ) , 经计算获得驻波比G。驻波比与声压幅度极大、极小值的关系为[1 ]G = m in (pA )öm ax (pA ) (1)测试系统的输入部分构成是: 信号发生器产生一单频信号, 送入驻波管的专用扬声器, 激发扬声器向管中辐