1、噪聲與振動控制技術噪聲與振動控制技術主講：盛美萍Prof. Sheng MeipingNorthwestern Polytechnical University 西北工業大學精品課程專業中心課程本 講 內 容Prof. Sheng MeipingNorthwestern Polytechnical University 抗性消聲器抗性消聲器的消聲機理抗性消聲器那么利用聲波的反射和干涉效應等，經過改動聲波的傳播特性，妨礙聲波能量向外傳播，主要適宜于消除低、中頻率的窄帶噪聲，對寬帶高頻率噪聲那么效果較差，因此，常用來消除如內燃機排氣噪聲等。阻抗復合型消聲器的消聲機理鑒于阻性消聲器和抗性消聲器各自的

2、特點，因此常將它們組合成阻抗復合型消聲器，以同時得到高、中、低頻率范圍內的消聲效果，如微穿孔板消聲器就是典型的阻抗復合型消聲器，其優點是耐高溫、耐腐蝕、阻力小等，缺陷是加工復雜，造價高。 抗性消聲器 消聲原理：不運用吸聲資料，而是在管道上接截面突變的管段或旁接共振腔，利用聲阻抗失配，使某些頻率的聲波在聲阻抗突變的界面處發生反射、干涉等景象，從而到達消聲的目的。 常用的抗性消聲器分類： 擴張室式消聲器 共振腔式消聲器 擴張管式消聲器 擴張室消聲器也稱為膨脹室消聲器，它是由管和室組成的。它是利用管道截面的忽然擴張(或收縮)呵斥通道內聲阻抗突變，使沿管道傳播的某些頻率的聲波通不過消聲器而反射回聲源去

3、。由于聲波通不過消聲器，也就傳不出來，從而到達消聲的目的。 擴張管式消聲器 擴張管式消聲器)sin2(1lg1021221klssLNR 擴張管式消聲器 消聲特性： 最大消聲量和最大消聲頻率 經過頻率6lg2021maxsLNRlcnf4) 12(maxlncf2min 擴張管式消聲器 消聲特性： 上限截止頻率 下限截止頻率lVScfl222222. 1Scfh 擴張管式消聲器 消聲特性： 公式估算的消聲量普通偏小，需修正。 擴張管式消聲器0102030405060700123456修正值(dB)最大消聲量(dB) 擴張管式消聲器111)sin2()cos2lg(102322121332kls

4、sklssLNR 氣流的影響)sin21(1lg1022121klssLNR 雙節擴張管式消聲器11111lg1022NRL)(2cos) 1(4)(2cos) 1(416121221212122121221llkssllksss)2sin() 1(4)(2sin) 1)(1(2)(2sin) 1)(1(2161222212122122121221221221klsllkssllksss 內接納擴張管式消聲器 多節擴張管式消聲器 穿孔管 并聯擴張管 軸線錯開 擴張室消聲器設計 根據需求的消聲頻率特性，合理地分布最大消聲頻率，即合理地設計各節擴張室及其插入管的長度。 根據需求的消聲量，確定擴張比

5、，設計擴張室各部分截面尺寸。 驗算所設計的擴張室消聲器的上下截止頻率能否在所需求的消聲頻率范圍之內，如不符合，那么應重新修正設計方案。再驗算氣流對消聲量的影響，檢查在給定的氣流速度下，消聲值能否還能滿足要求。如不能，就需重新設計，直到滿足為止。 共振腔式消聲器 當聲波的波長比共振器幾何尺寸大得多時(3倍以上)，可以把共振器看成一個集中參數系統，共振腔內的聲波運動可以忽略。這時，管壁上小孔頸中的氣柱類似活塞，具有一定的聲質量；密閉空腔類似空氣彈簧，具有一定的聲順；空氣在小孔中振動與孔頸壁面存在著摩擦和阻尼作用，具有一定的聲阻。這樣聲質量、聲順和聲阻就在氣流通道上構成聲振動系統，它們就象電學上電感

6、、電容和電阻構成諧振電路一樣。 共振腔式消聲器 共振腔式消聲器 共振頻率 消聲量002VlScfr)/1(1lg1022zzLNR 共振腔式消聲器 消聲特性： 具有明確的選擇性。即當外來聲波頻率與共振器的固有頻率相一致時，共振器就產生共振。共振器組成的聲振系統的作用最顯著，使沿通道繼續傳播的聲波衰減最厲害。因此，共振腔消聲器在共振頻率及其附近有最大的消聲量。而當偏離共振頻率時，消聲量將迅速下降。這就是說，共振腔消聲器只在一個狹窄的頻率范圍內才有較佳的消聲性能。因此，它適于消除在某些頻率上帶有峰值的噪聲。假設把共振消聲器的共振頻率設計得恰好等于峰值頻率，就能把噪聲中這個峰值降低，獲得顯著效果。

7、共振腔式消聲器 倍頻程消聲量 1/3倍頻程消聲量21lg102NRL191lg102NRL 同軸型共振腔式消聲器)(/411lg10000ccNRklctgSSGSSSL 多節共振腔式消聲器 氣流的影響)()2()38()1 (316)1 (1lg1022222222ffffGVSdnSMdnSMMMLrraaaaNR 共振腔式消聲器設計中應留意的問題 共振器的幾何尺寸應小于共振頻率波長的1/3。當共振頻率較高時，此條件不易滿足，這時不能將共振器看成為一個集中參數系統，而應思索聲波在空腔內的傳播特性。 穿孔位置應集中在共振消聲器的中部，穿孔范圍應小于。相鄰各孔之間的孔心距普通應取孔徑的5倍。當

8、穿孔數目較多時，穿孔范圍集中在內與孔心距大于孔徑5倍這兩個要求，往往發生矛盾。在這種情況下，可采取將空腔分割成幾段來分布穿孔的位置。 共振消聲器的消聲頻率范圍也有高頻失效問題。當聲波頻率高至某一頻率后，會成為束狀從消聲器中部“溜過去，從而使消聲效果下降。共振消聲器的上限截止頻率也可以用以上引見的公式估算。 阻抗復合式消聲器 阻性消聲器對中、高頻噪聲消聲效果好，而抗性消聲器適用于消除低、中頻噪聲。在工業消費中碰到的噪聲多是寬頻帶的，即低、中、高各頻段的聲壓級都較高。在實踐消聲中，為了在低、中、高的廣大頻率范圍獲得較好的消聲效果，常采用阻抗復合式消聲器。 阻抗復合式消聲器，是按阻性與抗性兩種消聲原

9、理經過適當構造復合起來而構成的。常用的阻抗復合式消聲器有“阻性-擴張室復合式消聲器、“阻性-共振腔復合式消聲器、“阻性-擴張室-共振腔復合式消聲器以及“微穿孔板消聲器。在噪聲控制任務中，對一些高強度的寬頻帶噪聲，幾乎都采用這幾種復合式消聲器來消除。 阻抗復合式消聲器吸聲資料穿孔管(穿孔率30%以上)擴張室吸聲資料擴張室吸聲資料共振腔吸聲資料擴張室共振腔 微穿孔板消聲器kxxrRlrRLNR)(22 雙層微穿孔板消聲器21RRR 微穿孔板消聲器與玻璃棉消聲器性能比較實驗外殼微穿孔板(板厚0.5mm，孔徑0.5mm，穿孔率2.7%)入口管出口管外殼穿孔板護面入口管出口管超細玻璃棉(30kg/m3)

10、玻璃布 微穿孔板消聲器與玻璃棉消聲器性能比較實驗 隨著氣流速度的增高，微穿孔板消聲器比棉式消聲器受氣流影響小得多。 隨著氣流速度的增大，加長消聲器已不能添加消聲量。微穿孔板消聲器的最大氣流速度較大。 隨著氣流速度的添加，微穿孔板消聲器消聲量比棉式消聲器好得多。 在高速氣流下，采用微穿孔板消聲器能得到較好的消聲效果。其緣由是微穿孔板消聲器穿孔率低、孔細而密，對流場影響小，因此產生的再生噪聲低，而棉式消聲器穿孔率高、孔大，對流場影響大，產生的再生噪聲高。 微穿孔板消聲器的主要用途 近年來，我國已研制勝利在多種條件下運用的微穿孔板消聲器，如通風空調消聲器、鼓風機進排氣消聲器、燃汽輪機消聲器，飛機發動機試車消聲器、內燃機消聲器等，并已構成系列化產品，經工程上運用，效果良好。 這對于高速送風系統、消聲器內流速高的空氣動力設備是有益的。由于在很高速氣流下，微穿孔板消聲器還有一定的消聲性能，這對大型空氣動力設備的消聲器可以較大幅度的減小尺寸，降低造價。對于要求干凈的場所，由于微穿孔板消聲器中沒有玻璃棉之類纖維資料，運用后可以不用擔憂粉屑吹入房間，同時，施工、維修都方便得多。以微穿孔板吸聲構造作為元件組成的復合消聲器，也有好的消聲效果。 要求掌握 消聲器的分類及其消聲原理； 消聲器性能評價； 消聲器聲學性能評價的主要參數及相互之間