低頻聲衰減
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
低頻聲衰減的實(shí)例教程
結(jié)論
總之，我們從理論和實(shí)驗(yàn)上證明了由Mie諧振腔和亥姆霍茲諧振腔陣列組成的復(fù)合聲學(xué)超材料的聲衰減效應(yīng)。應(yīng)用傳遞矩陣法和集總元模型對(duì)構(gòu)件的聲學(xué)行為進(jìn)行了理論預(yù)測(cè)。實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與仿真結(jié)果吻合較好。通過(guò)復(fù)合設(shè)計(jì)，采用深亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，我們成功地實(shí)現(xiàn)了寬帶低頻聲衰減，在1250 Hz的頻率范圍內(nèi)阻擋了90%以上的入射聲能。 SMR晶胞相對(duì)較薄的尺寸提供了通過(guò)在超材料中堆疊額外的晶胞來(lái)進(jìn)一步加強(qiáng)低頻區(qū)域衰減的可能性。這項(xiàng)工作建立了一類結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，使得在低頻區(qū)域?qū)崿F(xiàn)高性能的噪聲衰減，同時(shí)保持氣流，這些結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用是廣泛和多樣的。
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Composite Acoustic Metamaterial for Broadband Low-Frequency Acoustic Attenuation；Physical Review Applied ( IF 4.6 ) Pub Date : 2023-07-07 , DOI: 10.1103/physrevapplied.20.014011
展開(kāi) 沒(méi)有經(jīng)過(guò)聲陷處理的房間，某些頻率的衰減時(shí)間達(dá)到300ms之多，這會(huì)給其他低頻音調(diào)產(chǎn)生很大的影響，破壞清晰度，甚至使聲音不和Xie。
一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)房間需要盡可能多的聲陷。雖然他可能會(huì)把房間變的很“死”，但是房間內(nèi)決不能有太多混雜的低頻。聲陷可被安裝在房間角落、墻面、地板以及天花板，處理面積越大，低頻效果越理想。
常用的低頻聲陷
赫爾姆霍茲共鳴器：是一種低頻聲陷，不同于玻璃棉構(gòu)成的聲陷，其可以吸收更低的低頻成分。其擁有可調(diào)節(jié)的空腔結(jié)構(gòu)，對(duì)某一頻段的吸收非常有效。吸收頻率范圍與品質(zhì)因數(shù)Q有關(guān)，赫爾姆霍茲共鳴器的空腔結(jié)構(gòu)吸收帶寬公式為：f2-f1=fr/Q，fr 為共鳴頻率也就是最大吸收頻率。通過(guò)添加玻璃棉或者增加幾個(gè)不同大小的開(kāi)口，可以使吸收頻段變寬。赫爾姆霍茲共鳴器的種類有很多，通常的設(shè)計(jì)是使用一個(gè)大盒子，內(nèi)部填充玻璃棉，前端覆蓋一連串間距不同尺寸不同的薄木板，這種設(shè)計(jì)稱為狹板共鳴器。雖然赫爾姆霍茲共鳴器可以有效吸收某一頻段，但是它的可吸收范圍有限，并且使用多個(gè)共鳴器拓寬其頻率吸收范圍會(huì)對(duì)聲場(chǎng)的活躍產(chǎn)生影響，所以使用起來(lái)必須非常小心。
面板聲陷：是一種窄帶聲陷，其可吸收帶寬為大約一個(gè)倍頻程，它可以使用一連串一平米左右的面板聲陷去覆蓋整個(gè)低頻，而不必使用非常厚重的材料去增加吸音范圍。由于低頻成分有將近4個(gè)八度，所以可以通過(guò)不同厚度的面板聲陷的組合來(lái)吸收不同頻率的低頻，并且由于高頻成分可以被其面板反射，所以安裝多個(gè)面板聲陷亦不會(huì)使得聲能被全部吸收造成聲場(chǎng)過(guò)于沉寂。前面板也可以是其他形狀或者組合，若安置在后墻上可以達(dá)到一定的擴(kuò)散作用。
展開(kāi) 研究背景：
具有深亞波長(zhǎng)厚度（5cm）的吸收器對(duì)低頻聲音（<500Hz）的衰減在噪聲控制工程中引起了極大的興趣。然而，由于低頻聲音的強(qiáng)穿透性和普通材料的弱固有分散性，這是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。傳統(tǒng)的吸聲材料，如多孔材料，已被證明對(duì)高頻吸聲（>1000Hz）有效，但如果厚度有限，在低頻時(shí)會(huì)有缺點(diǎn)。近年來(lái)，聲學(xué)超材料的概念為低頻吸聲器的設(shè)計(jì)提供了新的思路。許多亞波長(zhǎng)吸聲材料或設(shè)備是基于諧振結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的，如裝飾膜諧振器、亥姆霍茲諧振器。帶有背腔的傳統(tǒng)微孔板也是低頻吸聲器的良好候選者。
研究?jī)?nèi)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(xué)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(duì)吸收帶寬。分析檢驗(yàn)了所提吸收器的高效可調(diào)吸收特性，并通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shù)值模擬的吸聲系數(shù)曲線
數(shù)值模擬：
在comsol中利用壓力聲學(xué)接口對(duì)聲學(xué)超材料的聲學(xué)特性進(jìn)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(gòu)建
（2）設(shè)置物理場(chǎng)
圖4.物理場(chǎng)的設(shè)置
（3）求解吸聲系數(shù)
圖5.數(shù)值分析的吸聲系數(shù)
通過(guò)數(shù)值分析計(jì)算得到的吸聲系數(shù)曲線與文獻(xiàn)的結(jié)果基本一致。兩個(gè)吸收器使用相同的螺旋形通道構(gòu)建，但使用不同的MPP，其中一種情況的參數(shù)為d=0.9 mm、t0=0.64 mm、p=0.018（左圖），另一種情況下的參數(shù)為d=0.4mm、t0 =0.64 mm和p=0.048（右圖）。
展開(kāi) 揚(yáng)聲器仿真高階應(yīng)用】Bl(x)和激勵(lì)頻率的關(guān)系，兼論另一種揚(yáng)聲器低頻失真仿真方法
通常的Bl(x)都是通過(guò)靜態(tài)掃描得到的，和激勵(lì)信號(hào)無(wú)關(guān)。
在實(shí)際運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，音圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)會(huì)生成感應(yīng)電流，且磁路中的鐵件也會(huì)生成感應(yīng)電流。根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，即感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因。
所以在實(shí)際運(yùn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電流會(huì)略微影響磁場(chǎng)，從而影響B(tài)l值。所以Bl（x）和激勵(lì)信號(hào)的頻率相關(guān)。
可以采用Comsol或者Ansoft Maxwell軟件（屬于Ansys公司）來(lái)進(jìn)行仿真。
為減少計(jì)算規(guī)模，且只考慮揚(yáng)聲器低頻段。在軟件中仿真磁路，同時(shí)耦合運(yùn)動(dòng)微分方程，導(dǎo)入Kms（x）的曲線。 需要采用移動(dòng)網(wǎng)格，否則很難收斂。
得到幅值1A，100Hz的激勵(lì)電流下的Bl（x）循環(huán)?？梢钥吹紹l（x）上下循環(huán)時(shí)變化較小，也就是運(yùn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電流對(duì)磁場(chǎng)影響很小。
由此，也可以衍生出另一種揚(yáng)聲器低頻失真仿真的方法。
得到位移的時(shí)域曲線
做快速傅里葉變換FFT?？梢杂?jì)算二次/三次諧波失真，最大位移，直流偏移等。如下圖100Hz的激勵(lì)信號(hào)，200Hz和300Hz的幅值/100Hz的幅值就是二次/三次諧波失真的數(shù)值。
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展開(kāi) 轎車聲固耦合低頻噪聲的有限元分析
惠巍，劉史，吳立臺(tái)
〔西北工業(yè)人學(xué)機(jī)電學(xué)院，西安710072)
[摘要】建立結(jié)構(gòu)載荷激勵(lì)卜乘坐室空腔聲學(xué)系統(tǒng)和聲固禍合系統(tǒng)的有限元模型利用有限元軟件ANSYS
和IM S V irtual l}對(duì)某轎車乘坐室結(jié)構(gòu)與空腔聲模態(tài)的頻率和振型進(jìn)行分析.采用自接法和模態(tài)疊加法對(duì)該轎車
車內(nèi)噪聲仿真結(jié)果進(jìn)行比較.指出采用模態(tài)疊加法計(jì)算聲固禍合問(wèn)題時(shí).對(duì)于結(jié)構(gòu)模態(tài)階數(shù)的提取要求通過(guò)計(jì)算
仿真分析該模型低頻噪聲在頻域中的分布情況.為降低山結(jié)構(gòu)振動(dòng)引起的車內(nèi)低頻噪聲提供結(jié)構(gòu)修改和聲學(xué)修改
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低頻聲衰減的最新內(nèi)容
研究背景：
具有深亞波長(zhǎng)厚度（5cm）的吸收器對(duì)低頻聲音（<500Hz）的衰減在噪聲控制工程中引起了極大的興趣。然而，由于低頻聲音的強(qiáng)穿透性和普通材料的弱固有分散性，這是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。傳統(tǒng)的吸聲材料，如多孔材料，已被證明對(duì)高頻吸聲（>1000Hz）有效，但如果厚度有限，在低頻時(shí)會(huì)有缺點(diǎn)。近年來(lái)，聲學(xué)超材料的概念為低頻吸聲器的設(shè)計(jì)提供了新的思路。許多亞波長(zhǎng)吸聲材料或設(shè)備是基于諧振結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的
研究背景：
由于傳統(tǒng)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(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題。近年來(lái)，聲學(xué)超材料發(fā)展迅速，具有前所未有的優(yōu)異低頻性能。已經(jīng)設(shè)計(jì)了一系列亞波長(zhǎng)厚度的超材料，以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(zhǎng)小兩個(gè)數(shù)量級(jí)。然而，由于薄膜柔軟，它很容易受到機(jī)械損傷。卷曲空間超材料是另一種重要的聲學(xué)超材料
這樣的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了低頻區(qū)域的寬帶聲衰減。這種寬帶隔音效果可以用傳遞矩陣法和集總元模型來(lái)解釋。傳輸損耗和透射率具有較強(qiáng)的魯棒性，并進(jìn)行了數(shù)值和實(shí)驗(yàn)測(cè)試。通過(guò)復(fù)合設(shè)計(jì)，利用深亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，我們成功地實(shí)現(xiàn)了寬帶低頻聲衰減，在1250hz頻率范圍內(nèi)阻擋了90%以上的入射聲能。我們的工作提供了一個(gè)設(shè)計(jì)范例，通過(guò)它來(lái)實(shí)現(xiàn)超常的低頻機(jī)載聲消聲。
摘要：
降噪在許多工程應(yīng)用中至關(guān)重要。實(shí)現(xiàn)降噪的一種方法是使用聲學(xué)超材料。 然而，傳統(tǒng)聲學(xué)超材料中，低頻降噪方面一直存在頻段固定、頻帶狹窄的問(wèn)題。本研究將手風(fēng)琴折紙作為側(cè)腔引入亥姆霍茲諧振腔，開(kāi)發(fā)了一種具有可調(diào)諧和寬帶消聲能力的新型折紙聲學(xué)超材料(OBAM)。 本文通過(guò)理論、數(shù)值和實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)OBAM的聲衰減特性進(jìn)行了廣泛的研究，并用傳輸損耗(TL)來(lái)量化OBAM
研究背景：
低頻噪聲衰減是噪聲控制工程中日益增長(zhǎng)和富有挑戰(zhàn)性的課題之一。在實(shí)際工程應(yīng)用中，通常使用傳統(tǒng)的纖維和多孔吸聲材料來(lái)降低噪聲。然而，由于低頻范圍內(nèi)的聲波長(zhǎng)較長(zhǎng)，此類吸聲材料在低頻噪聲控制應(yīng)用中的有效性受到限制。20世紀(jì)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(chǎn)生類似于亥姆霍茲諧振器的吸聲機(jī)制
聲吸收可分為中高頻吸收和低頻吸收，聲吸收可以減少回聲，同時(shí)還可以有效控制混響時(shí)間，對(duì)改善聽(tīng)音區(qū)頻響也起到很重要的作用。如此，可以創(chuàng)造一個(gè)監(jiān)聽(tīng)更加清晰并且更加標(biāo)準(zhǔn)的混音環(huán)境。
01 中高頻吸收
高頻吸收主要是針對(duì)聲場(chǎng)設(shè)計(jì)，進(jìn)行早期反射聲波干涉、混響以及回聲的控制。通常可使用全頻帶吸聲玻璃纖維板進(jìn)行吸聲處理
01
—
揚(yáng)聲器系統(tǒng)低頻諧波失真仿真工具
整體軟件界面如下圖所示
參數(shù)輸入
查看非線性曲線
輸出諧波失真等結(jié)果
可以仿真BL(x）,Kms(x)，Le(x)以及閉箱容積等非線性對(duì)揚(yáng)聲器和音箱諧波失真的影響。
軟件下載地址 “揚(yáng)聲器系統(tǒng)諧波失真仿真 V1.0.exe”
鏈接：https://pan.baidu.com
揚(yáng)聲器仿真高階應(yīng)用】Bl(x)和激勵(lì)頻率的關(guān)系，兼論另一種揚(yáng)聲器低頻失真仿真方法
通常的Bl(x)都是通過(guò)靜態(tài)掃描得到的，和激勵(lì)信號(hào)無(wú)關(guān)。
在實(shí)際運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，音圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)會(huì)生成感應(yīng)電流，且磁路中的鐵件也會(huì)生成感應(yīng)電流。根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，即感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因。
所以在實(shí)際運(yùn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電流會(huì)略微影響磁場(chǎng)
很早之前我有寫(xiě)過(guò)一篇關(guān)于揚(yáng)聲器低頻失真仿真的文章?！緭P(yáng)聲器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真】揚(yáng)聲器失真仿真
匯總了行業(yè)內(nèi)主要的揚(yáng)聲器失真仿真方法，主要都是采用的數(shù)值仿真方法。
今天要提到的是一種新的思路。
GGEC（國(guó)光電器）的Wei, Shaolin等三人在AES上發(fā)表過(guò)一篇題為“Low Frequency Nonlinear Model
轎車聲固耦合低頻噪聲的有限元分析
惠巍，劉史，吳立臺(tái)
〔西北工業(yè)人學(xué)機(jī)電學(xué)院，西安710072)
[摘要】建立結(jié)構(gòu)載荷激勵(lì)卜乘坐室空腔聲學(xué)系統(tǒng)和聲固禍合系統(tǒng)的有限元模型利用有限元軟件ANSYS
和IM S V irtual l}對(duì)某轎車乘坐室結(jié)構(gòu)與空腔聲模態(tài)的頻率和振型進(jìn)行分析.采用自接法和模態(tài)疊加法對(duì)該轎車
車內(nèi)噪聲仿真結(jié)果進(jìn)行比較.指出采用模態(tài)疊加法計(jì)算聲固禍合問(wèn)題時(shí).對(duì)于結(jié)構(gòu)模態(tài)階數(shù)的提取要求通過(guò)計(jì)算
