本文選題：聲學材料　切入點：阻抗管　出處：《吉林大學》2017年碩士論文

【摘要】：材料的吸聲系數和隔聲量是兩個具有重要意義的聲學特性,在建筑學、汽車、工業(yè)領域有著廣泛的應用與研究價值。目前,實驗室中常用的測量材料的吸聲系數和隔聲量的方法主要有兩種:混響室法和阻抗管法�；祉懯曳y量雖然具有聲波可以無規(guī)則入射,樣品可為非均質材料的優(yōu)點。但運用混響室法測量對測試房間有較高的要求,其造價成本高,不易實現。阻抗管法的優(yōu)點在于能夠測量聲波垂直入射時的吸聲系數、反射系數以及阻抗和導納且測量樣品小易獲取,測量方法簡單,適合推廣普及。本文針對運用阻抗管法測量材料的吸聲系數和隔聲量展開工作。本文首先基于管中平面波理論,推導出在聲波導管中形成平面波的條件。詳細的介紹了運用阻抗管法測量材料吸聲系數的駐波比法和傳遞函數法,測量材料隔聲量的雙負載測量法和四傳感器法的理論基礎以及公式推導,為后續(xù)的實驗操作做好理論鋪墊。本文的主要工作在于依據標準ISO 10534-1:1996和ISO10534-2:1998開發(fā)設計了測量材料吸聲系數和隔聲量的實時測量系統(tǒng):阻抗管,其中包括:阻抗管材料的選擇、長度的設計、揚聲器筒的設計、傳聲器孔的設計和銜接方式的確定。同時介紹了實驗中揚聲器、傳聲器、數據采集卡、信號調理器的工作原理和性能參數,搭建一套完整的阻抗管測量系統(tǒng)。本文以傳遞函數法為測量原理,運用MATLAB軟件編寫了阻抗管法測量材料吸聲系數和隔聲量的算法。為驗證此算法的正確性,運用virtual.lab軟件進行模型仿真,建立與阻抗管等比例的阻抗管數值模型,將其仿真計算結果與理論結果對比,吸聲和隔聲均具有較好的一致性,說明算法的正確性。為進一步驗證阻抗管的精準度,選用標準的試件聚氨酯和發(fā)泡橡膠進行吸聲系數與隔聲量的實驗測量,得到的結果與北京聲望公司的阻抗管測量系統(tǒng)所測量的結果基本一致,有效地說明了本測量系統(tǒng)的精準性。通過本文的理論研究和實驗驗證,充分證明了本系統(tǒng)的可行性和可靠性。運用此阻抗管測量系統(tǒng)對生活中常見的幾種吸聲和隔聲樣品進行測量,例如:雞蛋棉、海綿、聚氨酯、木頭、玻璃、高密泡沫板、鐵等。對比樣品在不同情況下測量時吸聲系數的變化,分析得到:當吸聲樣品的背襯條件為空氣柱時,隨著空氣柱變長,吸聲頻帶向低頻移動;玻璃棉樣品的吸聲系數隨著頻率的增大而增大;石膏穿孔板背襯為吸聲樣品時,其峰值吸聲系數變大,頻帶變寬等。并整理實驗數據,為材料的吸聲性能和隔聲性能提供參考。
[Abstract]:The sound absorption coefficient and sound insulation of materials are two important acoustical properties, which have wide application and research value in architecture, automobile and industry. There are two main methods to measure the sound absorption coefficient and sound insulation of materials in the laboratory: reverberation chamber method and impedance tube method. The sample can be a heterogenous material, but the reverberation chamber method has a high requirement for the test room, its cost is high, and it is difficult to realize. The advantage of the impedance tube method is that it can measure the sound absorption coefficient when the sound wave is incident perpendicularly. The reflection coefficient, impedance and admittance are easy to obtain and the measurement method is simple and suitable for popularization. In this paper, the acoustic absorption coefficient and sound insulation of materials measured by impedance tube method are studied. Firstly, based on the theory of plane wave in tube, The conditions for the formation of plane waves in acoustic conduits are derived. The standing wave ratio method and transfer function method for measuring the sound absorption coefficient of materials using impedance tube method are introduced in detail. The theoretical basis and formula derivation of dual-load measurement and four-sensor method for measuring sound insulation of materials. The main work of this paper is to develop and design a real-time measuring system for measuring the sound absorption coefficient and sound insulation of materials based on the standard ISO 10534-1: 1996 and ISO10534-2:1998. The design of the length, the design of the loudspeaker tube, the design of the microphone hole and the determination of the connection mode are also introduced. At the same time, the working principle and performance parameters of the loudspeaker, microphone, data acquisition card, signal regulator in the experiment are introduced. A complete measuring system of impedance tube is built. In this paper, based on the transfer function method and MATLAB software, an algorithm for measuring the sound absorption coefficient and sound insulation of materials is developed. The numerical model of the impedance tube with the same proportion as the impedance tube is established by using virtual.lab software. The simulation results are compared with the theoretical results. The results of sound absorption and sound insulation are in good agreement. In order to further verify the accuracy of the impedance tube, the sound absorption coefficient and sound insulation of the standard polyurethane and foamed rubber were measured experimentally. The results obtained are basically consistent with those measured by the impedance tube measurement system of Beijing prestigious Company, which effectively explains the accuracy of the measurement system. The feasibility and reliability of the system are fully proved. The impedance tube measurement system is used to measure several kinds of sound absorption and sound insulation samples, such as egg cotton, sponge, polyurethane, wood, glass, high density foam board, etc. Compared with the change of the sound absorption coefficient when the sample is measured under different conditions, the results show that: when the backing condition of the sound absorption sample is air column, with the air column becoming longer, the frequency band of sound absorption moves to low frequency; The sound absorption coefficient of glass cotton sample increases with the increase of frequency, and the peak sound absorption coefficient of gypsum perforated board is increased and the frequency band is widened when the backing of gypsum perforated plate is used as sound absorption sample. The experimental data are arranged in order to provide reference for the sound absorption and sound insulation properties of the material.
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB52

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本文編號：1657844