本发明专利技术涉及一种基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置及调节方法，所述声阻抗调节装置包括噪声探测器、自适应控制器、压电薄膜驱动电路和压电薄膜微穿孔板吸声体。所述声阻抗调节方法是根据噪声探测器实时探测的入射噪声源信号，利用自适应控制器分析信号的频率及声压，并控制压电薄膜驱动电路输出优化的激励电压，驱动压电薄膜微穿孔板产生一定的振动速度，进而改变吸声器的声阻抗。本发明专利技术能实时优化微穿孔板共振吸声结构的吸声系数，大幅扩展微穿孔板共振吸声结构的有效吸声频带，实现按需降噪。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及微穿孔板吸声器
，具体设及一种基于自适应微穿孔板吸声器 的声阻抗调节装置及其调节方法。
技术介绍
当今社会，科学技术迅速发展，社会前进步伐加快，然而随之而来的福射噪声也给 人们生产生活的各个方面带来了大量的危害。研究和控制噪声既是保护环境的迫切需要， 也是提高工业产品质量、减小能耗所必须解决的问题。 噪声控制主要有=种措施，一是控制噪声源；二是在控制噪声的传播途径；=是 在接受者身上采取隔离措施，减少噪声对接受者的危害。在传播途径上加W控制是一种传 统有效的技术，包括吸声、隔声、隔振、阻巧减振等。其中利用吸声材料或吸声结构来吸收声 能，降低噪声强度是常用的最简洁、有效的控制方法 著名的声学专家、科学院院±马大献教授提出的微穿孔板共振吸声体是一种常用 的吸声结构。微穿孔板共振吸声结构具有高频吸声性能好，不含多孔性纤维材料，不怕水和 潮气，耐温防火，不霉，不蛙，清洁，无污染，可耐高温，耐腐蚀，能承受高连气流冲击，装饰效 果好，经久耐用等优点。众多科学家研究并制作出各种材质、各种结构的微穿孔板共振吸声 结构，解决了许多吸声降噪问题，如人民大会堂的音质问题，德国议会大厅的声学缺陷问题 等。同时，在解决高噪声的特殊环境下的吸声问题上，如火箭、导弹发射时的高噪声污染，微 穿孔板共振吸声结构也起到了重要的作用。现在，随着不同材料、不同结构、不同加工工艺 逐渐被引入到微穿孔板的制作中，微穿孔板共振吸声结构的应用范围也得到了拓展。[000引但是，普通单层微穿孔板吸声体，其穿孔直径d、穿孔率P、板厚t和空腔深度D等 结构参数固定之后，根据经典的微穿孔板理论可W预测其吸声性能（最大吸声系数W及有 效吸声频带）。如目前大量使用的微穿孔板吸声体孔径在0. 8mm左右，穿孔率介于3%~ 5%之间，其频带宽度约为1~2个倍频程，有效吸声频带较窄。该表明，一旦设计好结构的 各种参数，吸声体的中屯、频率固定且吸声频带有限。而如今，使用微穿孔板吸声体来进行吸 声降噪的环境更复杂，如大型动力设备、道路等开放环境，噪声信号具有频带宽且频谱复杂 的特征。在该种情况下，一个传统的微穿孔板吸声体，难W应对该些复杂的应用环境，因此 迫切需要拓宽微穿孔板吸声体的有效吸声频带。目前拓宽单层微穿孔板吸声体的有效吸声 频带有四种主要的方法。第一种方法是采用多层复合的微穿孔板吸声结构，每一层的结构 参数（穿孔率、穿孔直径、空腔深度W及板厚）可W不同，各层综合作用的效果显著提升了 微穿孔板吸声体在全频段的吸声性能。但多层复合结构明显增加了结构复杂度，也大大增 加了材料和加工成本，在实际工程应用中还受到空间距离的限制。第二种方法是在单层的 微穿孔板背面放置吸声材料，但增加吸声材料会带来整个结构的二次污染，发挥不了微穿 孔板作为绿色环保型吸声材料的优势。第=种方法是基于压电分流阻巧技术拓展单层微穿 孔板吸声体的有效吸声频带。基于分流阻巧技术的噪声控制一般是针对低频单个振动模态 的，对低频吸声效果改善的频带较窄，基于多个模态的分流电路可W拓宽低频的吸收频带， 但分流电路结构较为复杂。第四种方法是主被动结合的复合吸声结构。将单层微穿孔板吸 声体与后覆空腔内的主动吸声控制系统相结合组成复合吸声结构，可实现宽频带的高吸声 性能。但主动吸声控制系统致使整个吸声器的结构过于复杂，实际应用中更容易受到空间 距离的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置及其 调节方法，该调节装置及其调节方法能够根据入射噪声声波特征实时优化微穿孔板共振吸 声结构吸声系数，并大幅扩展微穿孔板共振吸声结构的有效吸声频带。 为实现上述目的，本专利技术采用了W下技术方案：[000引一种基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置，该调节装置包括噪声探测 器、自适应控制器、压电薄膜驱动电路和压电薄膜微穿孔板吸声体。 所述的噪声探测器，探头放置于噪声环境，其输出端与自适应控制器的输入端相 连。所述的自适应控制器，其输出端与压电薄膜驱动电路的输入端相连；所述的压电薄膜驱 动电路，其输出端与压电薄膜微穿孔板吸声体的外部电极相连。 所述的噪声探测器，用于实时探测入射噪声源信号。 所述的自适应控制器，用于获取入射噪声源信号的频率及声压，并根据入射噪声 源信号的频率及声压，给出吸声频带的中屯、频率点和频带宽度，从而推算出压电薄膜微穿 孔板吸声体在吸声降噪性能最优时的声阻抗；结合吸声体的原有声阻抗计算声阻抗的调节 量，进而推算出压电薄膜驱动电路的驱动电压，并输出相应的控制信号至压电薄膜驱动电 路。 所述的压电薄膜驱动电路，用于根据自适应控制器的控制信号，输出相应的驱动 电压，基于压电薄膜的逆压电效应，驱动其产生期望的振动速度，使压电薄膜微穿孔板吸声 体的声阻抗发生相应的改变，并使压电薄膜微穿孔吸声体的吸声系数与频带实优化，实现 按需降噪。 进一步的，所述的自适应控制器包括信号分析模块和阻抗调节信号计算模块；所 述的信号分析模块，其输入端与噪声探测器的输出端相连，其输出端与阻抗调节信号计算 模块的输入端相连。 所述的阻抗调节信号计算模块，用于根据入射噪声源信号的频率及声压，给出吸 声频带的中屯、频率点f。和倍频程n。还用于在压电薄膜微穿孔板吸声体结构参数确定后， 利用公式（31)和公式（32)计算出满足吸声降噪性能需求的声阻抗Z'，并结合吸声体的原 有声阻抗Z，计算声阻抗的调节量AZ，2 31f〇m-cot(2 31f〇D/c) = 0 (31) 巧=log](备(似D/(')(1 +r) + 并+ /，)] + 1)?)] (弘） 其中，r表示吸声体的声阻，m表示吸声体的声质量，D表示吸声体的空腔深度，《 为入射噪声的角频率，C为空气中的声速；[001引还用于利用公式（33)和公式（34)推算出压电薄膜驱动电路的驱动电压V，并输出 相应的控制信号至压电薄膜驱动电路； M= - (33) Vc v,=-iodjsKV(34) 其中，P为压电薄膜微穿孔板表面的声压，u。为压电薄膜微穿孔板的振动速度，《 为入射噪声的角频率，d33为压电薄膜材料的压电常数，k为与机械负载和内应力产生的声 压效应有关的物理量，常取值1。 所述的压电薄膜驱动电路包括双路直流稳压电源、信号功放电路和音频变压器； 所述的双路直流稳压电源，用于为信号功放电路供电；所述的信号当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置，其特征在于：该调节装置包括噪声探测器、自适应控制器、压电薄膜驱动电路和压电薄膜微穿孔板吸声体；所述的噪声探测器，探头放置于噪声环境，其输出端与自适应控制器的输入端相连；所述的自适应控制器，其输出端与压电薄膜驱动电路的输入端相连；所述的压电薄膜驱动电路，其输出端与压电薄膜微穿孔板吸声体的外部电极相连；所述的噪声探测器，用于实时探测入射噪声源信号；所述的自适应控制器，用于获取入射噪声源信号的频率及声压，并根据入射噪声源信号的频率及声压，给出吸声频带的中心频率点和频带宽度，从而推算出压电薄膜微穿孔板吸声体在吸声降噪性能最优时的声阻抗；结合吸声体的原有声阻抗计算声阻抗的调节量，进而推算出压电薄膜驱动电路的驱动电压，并输出相应的控制信号至压电薄膜驱动电路；所述的压电薄膜驱动电路，用于根据自适应控制器的控制信号，输出相应的驱动电压，基于压电薄膜的逆压电效应，驱动其产生期望的振动速度，使压电薄膜微穿孔板吸声体的声阻抗发生相应的改变，并使压电薄膜微穿孔吸声体的吸声系数与频带实优化，实现按需降噪。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王焕钦，李子博，朱利凯，孔德义，刘淑梅，段秀华，李山山，殷世平，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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