原理

一、微孔板吸声结构的理论

在板厚小于1.0mm的薄板上穿以孔径小于等于1.0mm的微孔，穿孔率为1~5%，

后部留有一定的厚度(5-20cm)空气层，该层不填任何吸声材料 ，这样即构成了微穿孔板吸声结构。消声器重要作用降低发动机的排气噪声，并使高温废气能安全有效地排出。它是一种低声质量，高声阻的共振吸声结构，其研究表明，表征微穿孔板吸声特性的吸声系数和频带宽度，主要由微穿孔板的声质量m和声阻r来决定，而这两个因素又与微孔直径d及穿孔率p有关。微穿孔板吸声结构的相对声阻抗Z(以空气的特性阻抗ρC为单位)用式(1)计算:

Z=r+jwm=jctg(WD/C)(1)

公式中:

ρ--空气密度(kg/cm3);

C--空气中声速(m/s);

D--腔深(mm);

m--相对声质量;

r--相对声阻;

w--角频率，W=2πf(f为频率);

而r和m分别由式(2)(3)表达:

r=atkr/dzp(2)

m=(0.294)×10-3tkm/p(3)

式中:

t--板厚(毫米)

d--孔径(毫米)

p--穿孔率(%)

kr--声阻系数kr=(1+x2/32)1/2+(2x)1/2/8×d/t

km--声质量系数km=1+{1+[1/(9+(x2/2))]}+0.85d/t

其中x=abf，a和b为常数，对于绝热板a=0.147,b=0.32;对于导热板a=0.235，b=0.21。声吸收的角频带宽度，近似地由r/m决定，此值越大，吸声的频带越宽。r/m=(l/d2)×(kr/km)(4)

式中l--常数，对于金属板l=1140,而隔热板l=500。上式也可以用式(5)表达:

r/m=50f((kr/km)/x2)(5)

而kr/km的近似计算式为:

kr/km=0.5+0.1x+0.005x2(6)

利用以上各式就可以从要求的r、m、f求出微穿孔板吸声结构的x、d、t、p等参量。以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。由于微穿孔板的孔径很小且稀，基声阻r值比普通穿孔板大得多，而声质量m又很小，故吸声频带比普通穿孔板共振吸声结构大得多，一般性能较好的单层或双层微穿孔板吸声结构的吸声频带宽度可以达到6~10个1/3信频程以上。这就是微穿孔板吸声结构大的特点。

共振时的大吸声系数α0为α0=4r/(1+r)2(7)

具体设计微穿孔板吸声结构时，可通过计算，也可查图表，计算结果与实测结果相近。在实际工程中为了扩大吸声频带的宽度，往往采用不同孔径、不同穿孔率的双层或多层微穿孔板复合结构。

根据对工业用各类风机运行现场噪声源进行实际测试所取得的频谱特性资料来确定在哪些频谱范围内需要多大消声量作为设计吸声体及流体通道的主要依据，同时采用了具有较大吸声材料饰面的狭矩形通道，以增强吸收效果。消声器能够阻挡声波的传播，允许气流通过，是控制噪声的有效工具。另，风机的噪声源在大噪声级时，其频谱值往往不止一种，而对不同频谱带，对其消声量要求也不相同。

阻抗复合式消声器，是生产的一款新型消声器，即把阻性结构和抗性结构按照一定的方式组合起来，就构成了阻抗复合式消声器。

阻性消声器这种消声器是利用消声材料或吸声结构的吸声作用，使沿管道传播的噪声随距离而衰减，从而达到消声目的。常用吸声材料有玻璃纤维丝、低碳钢丝网、毛毡等。这类消声器对高频噪声具有良好的消声效果，而低频消声性能较差。对双座式安全阀应在安装时将排汽管合并成一根总排汽管与消声器相连通。加之由于吸声材料易被发动机排出的高温废气所熔化，因此使用寿命短，且易被积炭、油泥等阻塞而降低或失去消声作用，故摩托车上很少采用单一的阻性消声器。抗性消声器这种消声器是借助于管道截面的突然扩张(或收缩)或旁接共振腔，使沿管道传播的某些频率的声波在突变处向声源方向反射回去，从而达到消声目的。它比较适用于消除低中频噪声，而对高频噪声的消声作用较差。

阻抗复合式消声器是将阻性消声器和抗性消声器的消声原理通过适当结构组合而成，兼有两者的消声特性。