第七章介質(zhì)對聲波的吸收和吸聲材料及吸聲結(jié)構(gòu)

1、第七章 介質(zhì)對聲波的吸收和吸聲材料及吸聲結(jié)構(gòu)7-1 概述（1）聲衰減是指聲波在介質(zhì)中傳播的過程中聲強(qiáng)逐漸減少的現(xiàn)象。產(chǎn)生聲衰減的原因： 1）波陣面擴(kuò)張 (幾何衰減）； 2）介質(zhì)的聲吸收 (物理衰減）； 3）不均勻介質(zhì)中聲波的散射；（2）介質(zhì)對聲波的吸收，是聲波在非理想介質(zhì)中傳播的過程中，聲波的機(jī)械能量轉(zhuǎn)化為熱能或其它形式能量的現(xiàn)象。（3）本章第一部分內(nèi)容：介質(zhì)對聲波的吸收, 要點(diǎn): 1）描述介質(zhì)聲吸收的方法； 2）介質(zhì)聲吸收的機(jī)理； 3）海水中聲吸收的一般規(guī)律； （4）本章第二部分內(nèi)容：吸聲材料及吸聲結(jié)構(gòu),要點(diǎn): 1）描述界面吸聲性能的參數(shù):界面吸聲系數(shù)； 2）不同吸聲材料的吸聲機(jī)理和吸聲系數(shù)

2、的計(jì)算； 3）水聲工程常用的吸聲結(jié)構(gòu)； 7-2 描述介質(zhì)聲吸收的方法7-3 介質(zhì)聲吸收的機(jī)理（原因）圖7.1空氣吸收系數(shù)曲線圖7.2海水和淡水吸收系數(shù)曲線圖7.3 隨角頻率w的變化規(guī)律7-4 純水與海水的聲吸收7-5吸聲材料及吸聲結(jié)構(gòu)7-5-1概述 吸聲材料（或吸聲結(jié)構(gòu)）是指在聲場中具有吸收聲波能量功能的材料（或結(jié)構(gòu)）。1o吸聲材料（吸聲結(jié)構(gòu)）的用途 (1)改善音質(zhì)(2)減振降噪(3)聲隱身(4)改善聲學(xué)測量環(huán)境 2o 吸聲材料的主要性能指標(biāo) 吸聲材料（或吸聲結(jié)構(gòu)）的功能是：在一定頻段內(nèi)有一定的吸聲能力。反映吸聲材料性能的重要參數(shù)：吸聲系數(shù)（1）吸聲系數(shù)：定義，吸聲系數(shù):平面聲波垂直入射到吸聲

3、層表面上，透入吸聲層中的聲波能量與入射到吸聲層表面上的的聲波能量的比值為界面的吸聲系數(shù)。（2）最大吸聲頻率：吸聲系數(shù)最大值對應(yīng)的頻率。（3）吸聲的頻帶寬度：吸聲系數(shù)大于額定值時(shí)的頻率范圍。3o 界面的吸聲系數(shù)與聲壓反射系數(shù)模值的關(guān)系 根據(jù)定義，界面的吸聲系數(shù)也可表述為:平面聲波垂直入射到界面上，入射聲強(qiáng)與反射聲強(qiáng)之差與入射聲強(qiáng)的比為界面的吸聲系數(shù)。 (7-10)圖7.4界面反射示意圖圖7.5圖7.6圖7.7圖7.87-5-2 均勻彈性吸聲材料 橡膠、塑料、尼龍等高分子聚合物材料；（也稱粘彈性材料）。1o粘彈性材料吸聲原因 長鏈分子形狀改變產(chǎn)生內(nèi)摩擦生熱，引起機(jī)械能損耗。宏觀表現(xiàn)為聲壓與振速之間

4、有延遲（相位差）。圖7.9應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系2o 粘彈性材料的平面波波阻抗 只考慮縱振動(dòng)（有類似細(xì)棒縱振動(dòng)波的近似條件）粘彈性材料中有諧合的縱振動(dòng)平面波：3o 粘彈性材料界面的吸聲系數(shù) 將所得上式,推用至半無限粘彈性介質(zhì)的平面表面,可得,半無限粘彈性介質(zhì)表面的法向聲阻抗率為:圖7.10粘彈性材料對平面波的吸收4o 粘彈性材料層的吸聲系數(shù)(略講) 此問題的意義:建立過渡型消聲結(jié)構(gòu)的思想；是過渡型消聲結(jié)構(gòu)的例子。圖7.11粘彈性材料層對平面波的吸收 求解吸聲系數(shù)的思路: 連續(xù)使用阻抗轉(zhuǎn)移公式，求出界面法向聲阻抗率；代入前節(jié)公式，可得界面的.7-5-3 多孔性吸聲材料 絲棉類材料、絲絨布幕、水底的沙層等

5、。1o 多孔性吸聲材料的吸聲原因介質(zhì)在孔道中運(yùn)動(dòng)，孔壁對介質(zhì)運(yùn)動(dòng)的粘滯阻力以及孔壁材料的熱傳導(dǎo)。2o 多孔性吸聲材料的平面波波阻抗圖7.12多孔性吸聲材料的平面波波阻抗 3o 多孔性材料界面的吸聲系數(shù)（略講） 將所得上式(7-28)，推用至半無限多孔性介質(zhì)的平面表面,可得,半無限多孔性介質(zhì)表面的法向聲阻抗率為:圖7.13多孔性材料的特性阻抗7-5-4 諧振腔式吸聲結(jié)構(gòu)1o特點(diǎn)和用途適用頻段:低頻；在一頻段內(nèi)吸聲較大。2o聲系統(tǒng)的基本元件 (轉(zhuǎn)CH2-5補(bǔ)充)3o聲容和聲抗以及聲阻構(gòu)成的諧振式吸聲結(jié)構(gòu)(亥姆霍茲諧振腔)圖7.14亥姆霍茲諧振腔圖7.15單位面積界面圖7.16計(jì)算模型7-5-5水聲工程中常用的吸聲結(jié)構(gòu)(略講