一种提升大尺寸微穿孔板吸声器斜入射低频吸声性能的有源控制方法技术

本发明专利技术公开了一种提升大尺寸微穿孔板吸声器斜入射低频吸声性能的有源控制方法，包括有源MPPA空腔内声场的求解；有源MPPA表面反射声场表征及入射侧总声场的求解；最优控制源强度的求解及控制后吸声系数的计算；误差传感策略的构建。本发明专利技术提出的方法不仅可以大幅提升传统MPPA在斜入射激励下低频段宽带的吸声性能，同时系统自成体系且易于实施，更加适合工程应用。程应用。程应用。

【技术实现步骤摘要】
一种提升大尺寸微穿孔板吸声器斜入射低频吸声性能的有源控制方法


[0001]本专利技术属于噪声控制
，具体涉及一种提升大尺寸微穿孔板吸声器斜入射低频吸声性能的有源控制方法,可显著提升大尺寸微穿孔板吸声器在斜入射激励下的低频吸声性能。

技术介绍

[0002]随着社会进步及工业的快速发展，噪声污染已成为一项突出的环境问题而受到广泛关注。传统的被动噪声控制方式主要通过添加吸声与隔声材料，对声能进行吸收与耗散来降低环境噪声。微穿孔板(Micro
‑
perforated panel,简称MPP)不仅吸声性能优越，且具有质轻、清洁无纤维及经久耐用的特点，因而其具有广泛的应用前景。微穿孔板吸声器(Micro
‑
perforated panel absorber,简称MPPA)是工程中典型的应用形式，它由MPP及背部空腔构成。空气浅腔产生的共鸣效应可显著增大微穿孔板孔隙中的空气介质振速，从而增强声能耗散并提升吸声性能。
[0003]在垂直入射平面波激励下，MPPA的共鸣吸声特性导致其有效吸声频带(吸声系数大于0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸微穿孔板吸声器，其特征在于：在大尺寸微穿孔板吸声器的空腔背部安装扬声器作为次级控制源，在空腔内靠近微穿孔板的位置安装误差传声器。2.一种提升权利要求1所述大尺寸微穿孔板吸声器斜入射低频吸声性能的有源控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：1)有源微穿孔板吸声器空腔内声场的求解根据有源微穿孔板吸声器的几何模型参数、材料参数和初级激励与次级激励参数，对有源微穿孔板吸声器空腔内的声场进行建模计算，推导出有源微穿孔板吸声器空腔内任意位置的声压表达式；2)有源微穿孔板吸声器表面反射声场表征以及入射侧总声场的求解根据有源微穿孔板吸声器入射侧界面上满足的速度连续边界条件、微穿孔板表面法向振速与两侧声场声压之间满足的关系式推导出有源微穿孔板吸声器表面反射波的声压表达式，从而获得入射侧声场的总声压以及有源微穿孔板吸声器表面的法向质点振速表达式；3)理论最优控制源强度的求解及控制后吸声系数的计算以有源微穿孔板吸声器吸收的声功率为控制目标，计算使吸收的声功率最大时的理论最优控制源强度，进而获得控制后有源微穿孔板吸声器的吸声系数；4)构建误差传感策略，以步骤3)获得的理论最优性能为目标，获得实际控制源强度以及控制后吸声系数按照斜入射平面波的入射方向，在有源微穿孔板吸声器的空腔内靠近微穿孔板一侧，并在斜入射平面波方向所指向的角落位置布置M
e
个误差传声器采集声压作为误差信号，在空腔背部布置N
e
个扬声器，其中，M
e
和N
e
均为正整数，且M
e
>N
e
，通过扬声器发声抵消误差传声器位置的声压，此时，获得的有源吸声性能与理论上最优的控制性能相近，得到实际控制源强度以及控制后吸声系数，达到提升大尺寸微穿孔板吸声器斜入射低频吸声性能的目的。3.根据权利要求2所述有源控制方法，其特征在于：步骤1)中，所述有源微穿孔板吸声器的几何模型参数包括微穿孔板的长a和宽b，微穿孔板的厚度t
h
与孔隙直径d
h
、以及孔隙率σ、空腔深度D；所述有源微穿孔板吸声器的材料参数包括空气的密度ρ0与声速c0、空气的粘度系数η；所述有源微穿孔板吸声器的初级激励与次级激励参数包括初级激励为斜入射平面波时，平面波的幅值为p0，入射角为(θ,α)；次级控制源位置为(x
s
,y
s
,z
s
)，控制源的强度q(ω)。4.根据权利要求3所述有源控制方法，其特征在于，步骤1)的具体步骤如下：在初级斜入射平面波及次级控制源扬声器的激励下，根据有源微穿孔板吸声器空腔内声场声压满足的波动方程以及在微穿孔板表面上满足的法向振速连续的边界条件，利用模态叠加原理推导获得有源微穿孔板吸声器空腔内任意点声压的表达式，具体过程为：将扬声器等效为点声源，在初级斜入射平面波与次级控制源的激励下，有源微穿孔板吸声器空腔内声场声压P
c
(x,y,z,t)满足如下的波动方程：
式中，Q(x
s
,y
s
,z
s
,t)为点源强度，Q(x
s
,y
s
,z
s
,t)＝q(ω)e
jωt
δ(x
‑
x
s
,y
‑
y
s
,z
‑
z
s
)，q(ω)为幅值，(x
s
,y
s
,z
s
)为点源位置；空腔内微穿孔板表面满足法向振速连续的边界条件其中，v(x,y)为微穿孔板表面法向质点振速；根据模态叠加原理，空腔内声场声压表示为：式中，P
uwm
(ω)为第(u,w,m)阶声模态的模态幅值，ψ
uwm
(x,y,z)为刚性壁空腔的声模态函数，U、W与M为三个方向模态个数的上限；根据格林第二公式以及模态函数的正交性，经推导获得声模态幅值P
uwm
(ω)的表达式为：式中，ω
uwm
和ξ
uwm
为第(u,w,m)阶声模态的共振频率与模态阻尼比，M
uwm
＝∫∫∫
V
ψ
uwm
(x,y,z)2dV为广义模态质量；将式(3)带入式(2)便能获得空腔声场任意点的声压表达式。5.根据权利要求4所述有源控制方法，其特征在于，步骤2)的具体步骤如下：2a)有源微穿孔板吸声器表面反射声场的表征根据有源微穿孔板吸声器入射侧表面满足的法向振速连续的边界条件、及表面法向振速与微穿孔板两侧声压之间的关系式，推导获得入射侧表面的声压反射系数，进而可以求得表面的反射波声压及反射波法向质点振速；具体如下：入射角为(θ,α)的斜入射平面波的声压为其中k0＝ω/c0为波数；用一个随表面位置变化的声压反射系数r(x,y)来表征反射声场，则反射波声压表示为：则有源微穿孔板吸声器入射侧(z＝
‑
D)声场的总声压为：根据速度连续的边界条件，同时利用声场中声压与z向质点振速之间的关系，可得微穿孔板表面法向质点振速为：根据微穿孔板的阻抗特性，微穿孔板表面法向质点振速表示为...

【专利技术属性】
技术研发人员：马玺越，王凯玉，刘韬，陈克安，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：