本技术提出一种提升自由场垂直入射激励下微穿孔板吸声器阵列低频吸声性能的有源控制方法,对于工程中常见的大尺寸MPPA阵列,在MPPA阵列中某个单元内引入有源控制技术,将扬声器置于阵列中某个MPPA单元空腔后壁形成有源式MPPA单元,通过有源控制提升单个MPPA单元的低频吸声性能,同时借助阵列中单元之间表面法向振速辐射声场的互耦合影响,实现阵列中某个有源MPPA单元工作而吸收入射到整个阵列声能的效果,从而以最小的代价获得阵列低频吸声性能的最大化提升。本发明所投入的有源控制措施代价小,阵列整体的低频吸声性能显著,因而具有重要的工程实用价值。
背景技术
噪声污染是现代四大污染之一,会给人们的身体和心理造成严重的危害。目前控制噪声的方法主要分为三类,一是对噪声源进行控制,二是在噪声传播路径上采取控制措施,三是对接受者进行隔离,降低噪声对接受者的伤害。其中,在传播途径上对噪声加以控制是一种常用的、有效的措施,包括吸声、隔声、消声、阻尼减振等,而利用吸声材料进行降噪是目前噪声控制中最基本的技术方法。
与传统的多孔吸声材料相比,微穿孔板(Micro-perforated panel,简称“MPP”)结构简单、环境友好,制作材料多样化,并且可在高温髙湿等恶劣环境下使用,被誉为替代多孔吸声材料的新一代最具潜力的吸声结构。微穿孔板吸声器(Micro-perforated panelabsorber,简称“MPPA”)是微穿孔吸声材料在工程中的典型应用,MPPA由微穿孔板及其后部空腔组合而成。微穿孔板具有较大的声阻及较小的声抗,因而具有良好的吸声性能,由后部空腔产生的共鸣吸声效应,显著增大了微孔中空气介质与板结构的相对速度,使得MPPA在较宽的频带内具有优越的吸声性能。
然而,对于特性参数的MPPA,其有效的吸声频带(吸声系数大于0.5的频带)只能限定在特定的范围内。为了有效拓宽MPPA的吸声频带,现有技术提出了诸多改进措施。其中将具有不同腔深的多个MPPA并行排布形成大面积MPPA阵列是最常用的方式(C.Wang,L.Huang.On the acoustic properties of parallel arrangement of multiple micro-perforated panel absorbers with different cavity depths.Journal of theAcoustical Society of America,2011,Vol 130,208-218.)。它将不同MPPA的有效吸声频带相互叠加,显著拓宽了阵列总的中高频吸声频带,但对低频吸声性能的改善非常有限。增大MPPA的空腔深度,可以有效吸声频带会趋于低频段,但体积庞大的MPPA不便于工程应用。申请人的在先研究公开了一种有源式微穿孔板吸声器及提升其低频吸声性能的方法(CN112951188B),对于小尺寸MPPA引入了点力控制的弹性板,通过有源控制的方法抵消MPPA空腔声抗来实现低频吸声性能的提升,解决了小尺寸MPPA单元低频吸声性能弱的问题。在实际应用过程中,为了实现大面积吸声的需求,需将多个小尺寸MPPA单元并行排布构成阵列,此时,由于不同MPPA单元间相互耦合的影响,MPPA阵列的总体吸声性能并非单元性能的简单叠加,而是单元间耦合作用下的总吸声性能。因此,研究提高MPPA阵列的低频吸声性能对该技术的实际工程应用具有重要意义。
实现思路