吸聲的案例
吸聲降噪技術：多孔性吸聲材料的流阻
圖2 流阻率與材料容重以及纖維直徑的關系
有了計算流阻率的經驗公式以后，我們就可以通過材料的容重和纖維的直徑這兩個很容易獲得的參量來進行多孔材料流阻率的估算，進而再由流阻率計算得到多孔性材料的吸聲系數頻譜曲線。
上式中還有兩個系數K1和K2，表1中給出了不同材料以及不同纖維直徑范圍，K1和K2的取值。
表1 流阻經驗公式中的K1和K2系數取值
表2中給出了按照上式計算的玻璃纖維棉在不同容重和不同纖維直徑下的流阻率的結果。從中可以看出，常用的吸聲性能較好的容重為24kg/m3和32kg/m3的玻璃棉，其流阻率正是位于圖1中所反映的 (8~18)*103Pa·s/m2流阻率區間內。
表2 玻璃纖維棉的流阻率計算結果
我們再以10cm厚的Basotect三聚氰胺泡沫為例，先通過上式計算流阻率，然后再由流阻率計算吸聲系數。圖3中給出了最終計算得到的吸聲系數和用駐波管測量得到的吸聲系數的對比，看到這兩根曲線的吻合程度，是不是有種要把你家的駐波管再打幾個孔改裝成笛子吹，再也不用它來測吸聲系數的感覺？
圖3 經驗模型和實測的三聚氰胺泡沫吸聲系數對比
圖4中我們給出了三聚氰胺泡沫在不同流阻率情況下，吸聲系數頻譜的變化特征。從圖中可以清楚地看出，三聚氰胺泡沫在流阻率為20*103Pa·s/m2附近，吸聲性能曲線達到最佳，由此我們可以更加清楚地理解Basotect三聚氰胺泡沫參數優化在該點的道理。
展開 案例4：多孔吸聲材料的吸聲效果比較
案例4：多孔吸聲材料的吸聲效果比較一個長方體盒子，內部是空氣，在盒子側面給定單位激振力，空氣中某點的聲壓作為響應。
多孔材料參數設置：
多孔材料屬性設置：
單層吸聲材料，厚度分別為1mm，2mm，3mm
無多孔吸聲材料的計算結果
有多孔吸聲材料的計算結果（1mm）
有多孔吸聲材料的計算結果（2mm）
有多孔吸聲材料的計算結果（1mm）
吸聲材料的吸聲效果一般在中高頻比較明顯。另外隨著吸聲材料厚度的增加，吸聲效果越來越明顯。
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展開 基于comsol模擬微穿孔板和卷曲通道的混合吸聲器低頻吸聲
傳統的吸聲材料，如多孔材料，已被證明對高頻吸聲（>1000Hz）有效，但如果厚度有限，在低頻時會有缺點。近年來，聲學超材料的概念為低頻吸聲器的設計提供了新的思路。許多亞波長吸聲材料或設備是基于諧振結構開發的，如裝飾膜諧振器、亥姆霍茲諧振器。帶有背腔的傳統微孔板也是低頻吸聲器的良好候選者。
研究內容：
提出了一種基于微穿孔板和卷曲法布里-珀羅通道的混合聲學超材料吸收器，它可以有效地吸收非常低頻率（<500 Hz）的入射聲波能量，具有較寬的相對吸收帶寬。分析檢驗了所提吸收器的高效可調吸收特性，并通過數值模擬和實驗驗證了該吸收體的吸收特性。
圖1. 混合超材料吸收器示意圖
圖2.論文中數值模擬的吸聲系數曲線
數值模擬：
在comsol中利用壓力聲學接口對聲學超材料的聲學特性進行仿真分析。仿真分析的步驟如下所示。
（1）建立幾何模型
圖3.幾何模型的構建
（2）設置物理場
圖4.物理場的設置
（3）求解吸聲系數
圖5.數值分析的吸聲系數
通過數值分析計算得到的吸聲系數曲線與文獻的結果基本一致。兩個吸收器使用相同的螺旋形通道構建，但使用不同的MPP，其中一種情況的參數為d=0.9 mm、t0=0.64 mm、p=0.018（左圖），另一種情況下的參數為d=0.4mm、t0 =0.64 mm和p=0.048（右圖）。
總之，我們提出了一種基于微穿孔面板和卷曲Fabry–P erot通道的混合聲學超材料吸收器，它可以有效地吸收極低頻（<500 Hz）下的入射聲波能量，并具有較寬的相對吸收帶寬。對所提出的吸收體的高效可調諧吸收特性進行了分析，并通過數值模擬和實驗進行了驗證。
展開 聲學包：吸聲隔聲材料的應用
一、吸聲原理、吸聲材料及吸聲測試方法
聲波在媒介中傳播或者入射到另一個媒介的過程中，聲能減少的過程就是吸聲。吸聲的原理是聲能轉換為熱能，比如吸音棉的吸音原理是由于聲音在吸音棉的中空纖維結構中不斷消耗轉換為熱能導致。
圖1 入射聲波、吸收聲波和反射聲波
通常將吸聲系數大于0.2的材料稱為吸聲材料。吸聲材料安裝在車外，可以減小外界噪聲源；安裝在車內，可以減小傳遞到車內的噪聲并提升聲品質。材料的吸聲能力采用吸聲系數來衡量。吸聲系數的大小除了與吸聲材料本身有關外，還與入射聲波的角度等參數有關。而根據聲波入射角度的不同，分為駐波管測試以及大混響室測試。
駐波管：
顧名思義為聲波垂直入射至樣品表面，由于聲波頻率的不同所以波長也是不同的，因此駐波管才會有大小管徑的區別，并有相應的ISO標準約束。通用的如B&K 4026型號的大管直徑100mm可下潛到100Hz左右，測試低頻長波聲音，配合一個小管直徑29mm可測試高頻截至6300Hz左右的聲音。其優點是價格便宜，樣品要求面積小，測試方便；缺點是對于樣品邊緣的精度要求較高，誤差較大。
展開 
空間吸聲體
吸聲材料一般是安裝在房間的墻面和頂棚上。墻面有時會因有玻璃窗而使可作為安裝吸聲材料的面積太小，或者因為墻面的形狀不適于安裝吸聲材料。頂棚有時需要天然采光和自然通風也不宜做吸聲吊頂?？臻g吸聲體的頂棚，不僅便于風口、燈光口及揚聲器的布置，而且使頂棚的造型更加豐富活潑。因此，為了使房間有足夠的吸聲可以把吸聲體懸掛在空中，人們把它稱為空間吸聲體。用木板或金屬龍骨制成框架，框架骨放上纖維性多孔吸聲材料，兩面覆蓋裝飾面層，如穿孔板或阻燃裝飾布。對于具有較高強度和剛度并有裝飾效果的硬質吸聲板，則可以直接固定在框架上。當懸吊在房間的空中就形成最簡單的板式空間吸聲體。這種板式空間吸聲體，通常有兩種吊裝方式，一是水平懸吊，二是豎直吊掛。其吸聲效果與吸聲體的間距有關，間距較小時，吸聲效率低一些，間距較大時吸聲效率高一些。但間距太大，頂棚可布置的空間吸聲體的數量相對減少，影響房間總的吸聲量，所以間距既不能太小，也不能太大。
空間吸聲體因材料兩面均處在聲場之中，使一塊材料能起雙面吸聲作用，從而大大提高了材料的吸聲性能。水平懸掛的吸聲效果比豎直懸掛好，空間吸聲體的吸聲效果明顯提高，特別是500以上的中高頻的吸聲系數，比地面平鋪提高約50%以上。
展開 中科院聲學所張晗《EML》：可重構手性雙螺旋復合水下吸聲超表面
近年來，聲學超表面結構的發展使得將螺旋型吸聲結構應用到實際中實現低頻吸聲成為可能。
圖1 生物螺旋與螺旋樓梯
近日，張晗副研究員項目組在生物螺旋結構的啟發下，圍繞水下低頻吸聲難以實現的科學問題，攻克傳統水下吸聲材料在低頻區域吸聲性能差且笨重的應用難題。項目組在此前提出手性螺旋功能基元的基礎上完成了雙螺旋高階鏡像拼接的復合功能基元設計，徹底打破基元結構對稱性，進一步獲得了更高性能的水下低頻吸聲超表面，工作發表在國際期刊Extreme Mechanics Letters。文章題為 “Reconfigurable spiral underwater sound-absorbing metasurfaces”,以手性螺旋的構型參數和雙螺旋序列的拼接方式為切入點，基于廣義Snell定律的聲超表面波控設計方法，通過增長螺旋、高階螺旋、順向拼接雙螺旋、鏡像拼接雙螺旋逐步破壞序元空間對稱性，達到了原有手性螺旋基元不能實現的更加低頻寬帶的完美吸聲效果，為高性能水下聲隱身提供了新機理、新途徑。該研究工作得到了國家自然科學基金、廣東省“珠江人才計劃”引進創新創業團隊項目的支持。
螺旋吸聲器的模型
首先介紹了吸聲器螺旋單元結構。螺旋吸聲單元由空心圓柱和纏繞在其四周的螺旋路徑組成。將設計好的螺旋吸聲器放入波導進行吸聲特性研究，波導的兩端是開放的且均為平面波輻射邊界條件，所有邊界在聲學上設置為剛性，聲波從左側入射。聲波在螺旋單元的入口基于廣義Snell定律相位調控被完成吸收，在出口又由于聲阻抗失配被完全阻擋，實現近乎完美的寬頻吸聲。
圖2所示為螺旋吸聲器的模型。
展開 吸聲減噪原理及計算公式
吸聲減噪原理：室內到達接收點的聲音包括直達聲和周圍維護結構的反射聲（混響聲），在室內布置吸聲材料可以降低混響聲部分。
吸聲減噪公式如下：
房間平均吸聲量（m2)
房間混響時間(s)
房間平均吸聲系數
加入吸聲材料前
A1
T1
α1
加入吸聲材料后
A2
T2
α2
吸聲減噪特點：
1）只能降低混響聲，對直達聲無效；
2）一般只適用于房間處理前平均吸聲系數很小的房間；
3）一般降噪量在6-10dB，很難超過10dB。
金屬吸聲材料推薦上海博網新材針孔復合吸聲鋁板
上海博網新材針孔復合吸聲鋁板技術參數：
1、吸聲系數：75MM空腔時NRC≥0.70；
2、隔聲系數：≥30dB(A)；
3、人工加速耐候性(250h):無粉化；
4、耐鹽霧腐蝕性：酸性1000h，外觀評級10級，無點蝕、起泡、剝落等腐蝕現象；
5、抗拉荷載：≥1305N；
6、防火等級：A級不然。
上海博網新材針孔復合吸聲鋁板用途：
1、高速公路、高架橋梁、輕軌鐵路、室內外大型機組等等的消聲隔聲屏障；
2、大型會議中心、體育場館、歌舞劇場、候機樓、候車樓等等的防反射護墻吸聲板、吊頂板；
3、無纖維大型管道消聲器、消聲室（內壁、吸聲板）等。
展開 用于有限空腔空間外殼中低頻吸聲的翻轉雙層微穿孔板
在實際工程應用中，通常使用傳統的纖維和多孔吸聲材料來降低噪聲。然而，由于低頻范圍內的聲波長較長，此類吸聲材料在低頻噪聲控制應用中的有效性受到限制。20世紀70年代，微穿孔板（MPP）被引入作為中低頻噪聲控制的替代吸聲器。MPP通常由具有分布亞毫米通孔的薄面板制成，并與背襯空氣腔耦合。MPP可以產生類似于亥姆霍茲諧振器的吸聲機制。最高可用性構架介紹了多點定位系統的理論分析和設計原理。MPP由于其重量輕、無纖維和環境友好的特點，自誕生以來一直被視為下一代吸聲材料。然而，由于吸聲帶寬較窄，以及在低頻時需要較大的背腔深度，傳統MPP的應用受到限制。
研究內容：
本文提出了一種新型吸聲結構，該結構基于雙層微穿孔板（DLMPP）和類似于卷曲空間的翻轉空間概念，以改善具有有限背襯空氣腔空間的外殼中的低頻到中頻吸聲。結果表明，新設計可以產生類似于傳統DLMPP的寬帶吸聲，空腔翻轉可以實現有限背腔空間外殼的低頻吸聲。對新設計的吸聲系數進行了理論分析和有限元模擬。還討論了設計參數對新設計吸聲系數的影響。
圖1. DLMPP的示意圖（a）傳統的系列安排的DLMPP;（b）新的 T-DLMPP 設計.
技術路線：
在Comsol中對這兩種DLMPP結構進行有限元仿真分析。
1. 幾何模型的構建及網格劃分：
圖2.T-DLMPP幾何模型構建及網格劃分
2. 添加研究，對結構化參數對吸聲系數的影響進行頻率分析：
圖3.孔徑大小對吸聲系數的影響（左原文，右復現）。
圖4.穿孔率對吸聲系數的影響（左原文，右復現）。
圖5.板厚對吸聲系數的影響（左原文，右復現）。
最后,歡迎通過公眾號"320科技工作室"聯系我們.
展開 基于comsol的微孔吸聲棉消聲器分析 ￥2800
微穿孔板吸聲結構的相對聲阻抗Z（以空氣的特性阻抗ρC為單位）用式（1）計算：Z=r+jwm=jctg(WD/C)（1）公式中：ρ--空氣密度（kg/cm3）；C--空氣中聲速（m/s）；D--腔深（mm）；m--相對聲質量；r--相對聲阻；w--角頻率，W=2πf(f為頻率)；而r和m分別由式（2）（3）表達：r=atkr/dzp（2）m=(0.294)×10-3tkm/p（3）式中：t--板厚（毫米）d--孔徑（毫米）p--穿孔率（%）kr--聲阻系數kr=(1+x2/32)1/2+(2x)1/2/8×d/tkm--聲質量系數km=1+{1+[1/(9+(x2/2))]}+0.85d/t其中x=abf，a和b為常數，對于絕熱板a=0.147,b=0.32；對于導熱板a=0.235，b=0.21。聲吸收的角頻帶寬度，近似地由r/m決定，此值越大，吸聲的頻帶越寬。r/m=(l/d2)×(kr/km)(4)式中l--常數，對于金屬板l=1140,而隔熱板l=500。上式也可以用式（5）表達：r/m=50f((kr/km)/x2)(5)而kr/km的近似計算式為：kr/km=0.5+0.1x+0.005x2(6)利用以上各式就可以從要求的r、m、f求出微穿孔板吸聲結構的x、d、t、p等參量。由于微穿孔板的孔徑很小且稀，基聲阻r值比普通穿孔板大得多，而聲質量m又很小，故吸聲頻帶比普通穿孔板共振吸聲結構大得多，一般性能較好的單層或雙層微穿孔板吸聲結構的吸聲頻帶寬度可以達到6～10個1/3信頻程以上。這就是微穿孔板吸聲結構最大的特點。
展開 用于現場測量吸聲的新方法
對非粘合聲學材料的直流阻力測量（頻率= 0Hz）已被對完全沾合且完成所有制造過程的產品進行現場聲阻抗頻譜的測量所取代。 為了滿足這一需求，Brüel & Kj?r已經向市場推出了一種先進的法蘭式的便攜式阻抗管，并提供測量面板阻抗，非線性和質量控制中的通過/失敗允差的方法步驟。
該便攜式管道可測量阻抗，這在內飾聲學中通常是不被評估的參數，內飾聲學主要測量吸聲系數。 然而，阻抗能給設計人員提供了評估和改進面板損耗能力所需的信息。
GKN航空零拼接面板的阻抗測試
吸聲控制是在汽車，卡車，火車和飛機以及室內聲學中得到可接受的艙室聲學的關鍵。 壁掛式吸音器是降低反射聲音百分比的一種方法。 大樣件的吸聲特性通常是在專用的混響室中測量，而小尺寸樣品可以被切割并放置到阻抗管中。 然而，最終安裝狀態并不總是與實驗室中測量的狀態相同。 由于吸聲材料的多樣性，安裝的吸聲裝置會表現得不同。 它也可能受到局部約束的影響（例如，通過材料密度的改變，或者對有效的空腔深度的改變）。 因此對這些吸聲裝置的現場聲學性能的測量最近得到了更大的關注，因為設計師們試圖最大限度地提高所安裝環境中的每一尺寸的潛在吸聲能力。
用于現場測量的可用方法包括Adrienne現場反射法和Microflown p-u探針法。 然而，這些程序僅測量給定裝置的吸聲系數頻譜，而Brüel & Kj?r管可測量吸聲和阻抗，能用于評估給定裝置的頻率相關的聲阻和聲抗成分。 至關重要的是，這些額外的信息可用于對裝置重新設計或改進，以提高單位面積的吸聲能力。
9737型便攜式阻抗計是一種用戶友好的，快速無損聲學材料測試的裝備
Brüel & Kj?r最近進行了一項研究，將法蘭阻抗管測量與混響室測量，及采用帶樣件固定器的傳統阻抗管測量的結果進行比較。
展開 基于Comsol的花瓣形穿孔微穿孔板的吸聲理論仿真
添加研究，對兩種微穿孔板吸聲體的吸聲系數進行頻率分析：
圖.圓形微穿孔板的吸聲系數有限元結果
圖.花瓣形微穿孔板的吸聲系數有限元結果
與文獻中的結果對比：
圖(a)文獻中具有圓形和花瓣形穿孔的MPP的吸聲系數:理論預測與有限元仿真結果的比較；(b)Comsol中復現的有限元仿真結果。
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聲學小知識分享：隔聲、吸聲、消聲原理及阻尼減振
阻性消聲器的消聲量參照以下經驗公式計算：
5、吸聲原理
利用吸聲處理在噪聲傳播途徑上進行控制是一種傳統常用而且有效的方法。當室內聲源發出的聲音遇到墻面、頂棚、地坪及其它物體表面時，都會發生反射現象。聲波在傳播過程中遇到各種材料時，都會發生一部分聲能被反射，一部分聲能向材料內部傳播并被吸收，一部分聲能透過材料在向外傳播。在噪聲源周圍設置了隔聲圍護結構的內側壁面上做必要的吸聲處理，不但可有效加強隔聲圍護結構的隔聲量，而且可降低室內的混響聲達3～8dB(A)，同時改善操作人員的操作環境，起到一定的勞動保護作用。
房間內做吸聲處理后的最大吸聲降噪量一般參照下式計算：
房間內做吸聲處理后的平均吸聲降噪量一般參照下式計算：
6、阻尼減振降噪措施
在薄板隔聲維護結構的隔聲背板上涂刷特殊配比的阻尼材料能有效增加隔聲結構的內阻尼，它能使隔聲構件的動能轉化為熱能，從而減少了構件的振動，因而阻尼對提高隔聲構件尤其是薄板隔聲結構的隔聲量有明顯的作用，特別是低頻共振時的隔聲量。
展開 基于comsol的壓力聲學-熱黏性聲學模塊模擬一種具有多階吸聲的低頻寬帶薄超表面
研究背景：
由于傳統材料的能量耗散較弱，低頻吸聲一直是研究人員面臨的一個具有挑戰性的課題。近年來，聲學超材料發展迅速，具有前所未有的優異低頻性能。已經設計了一系列亞波長厚度的超材料，以實現對低頻聲音的100%吸收。例如，由彈性膜和剛性盤組成的膜型超材料可以吸收某些頻率下幾乎所有的入射聲能，其厚度甚至比峰值吸收波長小兩個數量級。然而，由于薄膜柔軟，它很容易受到機械損傷。卷曲空間超材料是另一種重要的聲學超材料，它可以通過增加聲路來實現極端的吸聲性能。然而，由于諧振特性，大多數超材料只能在窄頻帶內獲得良好的吸收性能，這限制了實際應用。
研究內容：
我們提出了一種具有多級吸聲的薄多單元超表面的理論和實驗實現，該超表面在450 Hz–1360 Hz的寬帶范圍內表現出連續的近乎完美的吸收光譜。超表面單元是穿孔復合亥姆霍茲諧振器（PCHR），其通過將一個或多個帶有小孔的分離板插入亥姆霍茨諧振器（HR）的內部來構造。可以實現多階吸聲機制，使得在原始吸收峰值和結構尺寸不變的情況下，通過PCHR單元在更高的頻率下獲得多個接近完美的峰值。
圖1.PCHR裝置的三維視圖及xy平面截面圖
圖2.二階PCHR單元（藍色）和原始HR（紅色）的吸聲系數
數值模擬：
為了驗證這一理論模型，使用商業軟件COMSOL Multiphysics開發了一個數值模擬模型。由于粘性摩擦和熱傳導對聲能量耗散有很大影響，本模型采用壓力聲學-熱黏性聲學相互作用模塊。
（1）建立幾何模型
圖3.幾何模型的構建
（2）設置物理場
圖4.物理場的設置
（3）吸聲系數計算
圖5顯示了PCHR仿真復現的吸聲系數，數值模型計算的吸聲系數與原文中結果相比顯示出了良好的一致性。
展開 經驗6：VL12中定義吸聲材料屬性
VL12中定義吸聲材料屬性
在VL11中定義吸聲材料是屬性的功能在VL12中有些變動，一個簡單的說明。
在VL11中定義吸聲材料屬性的界面
VL12中先定義材料，注意材料類型
再插入屬性
VL12中多了些材料類型，不同的類型計算結果有些差別。
感謝阿偉在本人學習LMS Virtual.Lab過程中的幫助！
LMS Virtual.Lab多孔吸聲材料仿真
這個PDF是LMS官方文檔，講述了多孔性吸聲材料的聲學仿真的一些理論基礎，并且最后給出了一個實例，有興趣的朋友可以下載，并且可以按照實例做一下算例。現在多孔性吸聲材料在汽車NVH、船舶、航空等行業應用相當廣泛，希望此PDF對大家有幫助！
TRIM multilayer sound material.pdf
