基于金属尖劈与共振吸声器的新型复合共振金属尖劈吸声结构

尖劈的长度不小于对应截止频率的 1/4 波长袁这种吸
声尖劈的长度 L渊 mm冤 可以根据以下公式计算院
糟 越 姿枣
渊 1冤
L 越 姿/4 = c/4f
渊 2冤
其中院L 为金属尖劈长度曰糟 为空气中声速渊 猿源园
皂/泽冤 袁枣 为下限截止频率袁姿 为波长遥
根据该公式袁 半消声室要求截止频率为 50 Hz
中图分类号：TB535
文献标识码：A
文章编号：1672-545X（2019）05-0119-05
噪声尧振动及舒适性渊 简称 NVH冤 是汽车最重要 的性能指标之一[1]袁而 NVH 性能测试与分析离不开 声学试验室袁特别是消声室袁消声室为 NVH 试验提 供一个良好的声学环境袁对汽车 NVH 开发具有重要 的意义遥 消声室建设的核心内容是声学指标的设计袁 这其中包含自由声场要求与吸声结构的设计遥 目前 国际国内主要的汽车公司及相关的汽车研发中心的 消声室声学结构为金属尖劈结构及共振吸声结构袁 这两种结构在实际的应用中各有其优缺点袁 金属尖 劈在中高频率段具有良好的吸声效果及较好的声场 均匀性袁但是自由声场的大小与金属尖劈长度有关袁 所要求的截止频率越低袁其尖劈长度就越长袁消声室 室内的空间利用率就越低袁而且尖劈越长袁其结构就 越容易变形袁会导致室内声场不均匀曰共振吸声结构 在低频率段具有很好的吸声作用袁 但是在中高频段 吸声效果及声场均匀性较差遥 本文主要从理论及实 际应用的角度来探讨金属尖劈及共振吸声结构在声 学试验室建设中的重要作用袁 并在此基础上提出一 种新型复合共振金属尖劈吸声结构遥
时袁吸声系数为 0.99袁从试验的角度直接说明金属尖
劈在中高频率吸声效果良好 袁 而在低频吸声效果较
差遥 由于金属尖劈结构牢固不易变形袁吸声效果可以
长时间保持稳定袁 其使用寿命年限大于 20 年以上袁
又因为半消声室的建设成本比较高袁 一个通过半消
声室的建设费用通常要以千万人民币为单位袁 出于
建设费用及使用寿命方面的因素考虑袁 在消声室要
叶 装备制造技术曳 2019 年第 05 期
基于金属尖劈与共振吸声器的新型 复合共振金属尖劈吸声结构
黄月芹 1，黄显淞 2，秦军旭 2
渊 1.广西科技大学鹿山学院袁广西 柳州 545000曰2.上汽通用五菱汽车股份有限公司袁广西 柳州 545007冤
摘 要：金属尖劈声学结构和共振吸声结构是目前在声学试验室建设中运用得最多的声学结构遥 但在实际应用中袁不管 是金属尖劈结构还是共振吸声结构都有其缺点袁针对金属尖劈吸声结构和共振吸声结构在声学处理上的缺陷袁提出一种 新型复合共振金属尖劈袁该新型复合共振金属尖劈吸声结构以普通金属尖劈吸声结构和共振吸声结构为基础袁在中尧高 频率段采用尖劈结构袁运用四分之一波长理论进行吸隔声袁而在低频率段袁采用共振板吸声结构进行吸隔声袁该新型吸声 结构具有占用空间小但是在低尧中尧高频上都具有很好吸声作用遥 关键词：尖劈曰 自由场曰 截止频率曰复合共振
1 自由声场
消声室的声学指标一般采用最低截止频率尧自 由声场半径及声场的均匀性来进行评价袁 为了获得 准确的声源的特性袁 应该把声源放在一个没有干扰
的理想空间中袁这个空间无限延伸袁也就是说声传播 的各个方向无干扰袁声波直线传播没有反射声袁也无 其他声波的干扰袁但是实际上消声室空间有限袁通过 在消声室各个面铺设强吸声材料袁吸收入射声波袁形 成局部无反射的空间袁该空间即所谓的自由场空间遥 由于点声源的声波是以球形波的形式传播袁 即为发 散式直线传播袁如图 1 所示袁在传播过程中球形波如 果遇到障碍物将会进行反射或是衍射袁 任何反射或 衍射都将破坏该自由场遥 所谓的自由场半径指的是 在此半径范围内没有任何声波的反射存在袁 用于衡 量声学自由场空间大小[2]遥 消声室声学自由场半径及 最低截止频率与消声室室内铺设的吸声材料及吸声 结构息息相关袁通过对吸声材料及吸声结构的设计袁 可以设计出不同的自由场半径及不同的最低截止频 率遥 要求的截止频率越低及自由场半径越大袁也就意 味着半消声室声学指标越好遥
时袁尖劈的长度为 1 70Βιβλιοθήκη Baidu mm袁这就是著名的四分之一
波长理论[4]遥 要求的截止频率越低尖劈的长度就越
长袁占用消声室的空间就越大袁实物如图 2 所示遥 如
果金属尖劈内部填充的是巴斯夫棉吸声材料袁 其吸
声系数与截止频率关系如图 3 所示袁 当截止频率为
50 Hz 时袁 吸声系数为 0.81袁 当截止频率为 100 Hz
119
Equipment Manufacturing Technology No.05袁2019
2 金属尖劈吸声结构
尖劈属于被动式吸声的一种袁内部填充多孔吸声
材料遥 尖劈吸声系统从顶部到底部逐渐增大的结构袁
在满足较大的吸声面积的同时实现了与空气阻抗的
匹配 渊 即逐渐过渡理论冤 袁 从而满足对低频的有效吸
收遥 一般认为袁当吸声材料出现在声波波峰位置渊 1/4
波长冤 的时候袁将会出现最大的吸收率渊 逸0.99%冤 遥 尖
劈的声学特性常用声压反射系数表示袁 反射系数臆
0.1 时渊 吸声系数逸0.99冤 所对应的最低频率袁称为截
止频率[3]遥 尖劈吸声结构的吸声特性主要取决于尖劈
的长度和形状袁尖劈的长度 L 决定了截止频率袁通常
A
4A
Z
点声源
R
O
Y
R2
X
图 1 点声源与球形波传播
收稿日期：2019-02-29 基金项目：该项目为上汽通用五菱汽车股份有限公司整车噪声振动渊 NVH冤 试验室建设项目袁共 13 个消声室袁本人为该项目主要
负责人遥 作者简介：黄月芹渊 1983-冤 袁女袁广西南宁人袁NVH 工程师袁硕士研究生袁主要研究方向为整车噪声与振动遥
求的截止频率不低渊 中高频率可满足大部分试验要
求冤 的情况下目前国际国内比较流行采用金属尖劈
作为其吸声结构框架遥
图 2 金属尖劈
120
f Hz
a0
25 0.31 31.5 0.46 40 0.69
50 0.81 63 0.85 80 0.93
100 0.99 125 0.99 160 0.99
200 0.99 250 1.00 315 0.99
1.20 1.10 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00