基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微穿孔板吸声器技术领域，具体涉及一种基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置。
【背景技术】
[0002]当今社会，科学技术迅速发展，社会前进步伐加快，然而随之而来的辐射噪声也给人们生产生活的各个方面带来了大量的危害。研宄和控制噪声既是保护环境的迫切需要，也是提高工业产品质量、减小能耗所必须解决的问题。
[0003]噪声控制主要有三种措施，一是控制噪声源；二是在控制噪声的传播途径；三是在接受者身上采取隔离措施，减少噪声对接受者的危害。在传播途径上加以控制是一种传统有效的技术，包括吸声、隔声、隔振、阻尼减振等。其中利用吸声材料或吸声结构来吸收声能，降低噪声强度是常用的最简洁、有效的控制方法
[0004]著名的声学专家、科学院院士马大猷教授提出的微穿孔板共振吸声体是一种常用的吸声结构。微穿孔板共振吸声结构具有高频吸声性能好，不含多孔性纤维材料，不怕水和潮气，耐温防火，不霉，不蛀，清洁，无污染，可耐高温，耐腐蚀，能承受高连气流冲击，装饰效果好，经久耐用等优点。众多科学家研宄并制作出各种材质、各种结构的微穿孔板共振吸声结构，解决了许多吸声降噪问题，如人民大会堂的音质问题，德国议会大厅的声学缺陷问题等。同时，在解决高噪声的特殊环境下的吸声问题上，如火箭、导弹发射时的高噪声污染，微穿孔板共振吸声结构也起到了重要的作用。现在，随着不同材料、不同结构、不同加工工艺逐渐被引入到微穿孔板的制作中，微穿孔板共振吸声结构的应用范围也得到了拓展。
[0005]但是，普通单层微穿孔板吸声体，其穿孔直径A穿孔率/7、板厚?和空腔深度蒔结构参数固定之后，根据经典的微穿孔板理论可以预测其吸声性能(最大吸声系数以及有效吸声频带)。如目前大量使用的微穿孔板吸声体孔径在0.8mm左右，穿孔率介于3%~5%之间，其频带宽度约为1~2个倍频程，有效吸声频带较窄。这表明，一旦设计好结构的各种参数，吸声体的中心频率固定且吸声频带有限。而如今，使用微穿孔板吸声体来进行吸声降噪的环境更复杂，如大型动力设备、道路等开放环境，噪声信号具有频带宽且频谱复杂的特征。在这种情况下，一个传统的微穿孔板吸声体，难以应对这些复杂的应用环境，因此迫切需要拓宽微穿孔板吸声体的有效吸声频带。目前拓宽单层微穿孔板吸声体的有效吸声频带有四种主要的方法。第一种方法是采用多层复合的微穿孔板吸声结构，每一层的结构参数(穿孔率、穿孔直径、空腔深度以及板厚)可以不同，各层综合作用的效果显著提升了微穿孔板吸声体在全频段的吸声性能。但多层复合结构明显增加了结构复杂度，也大大增加了材料和加工成本，在实际工程应用中还受到空间距离的限制。第二种方法是在单层的微穿孔板背面放置吸声材料，但增加吸声材料会带来整个结构的二次污染，发挥不了微穿孔板作为绿色环保型吸声材料的优势。第三种方法是基于压电分流阻尼技术拓展单层微穿孔板吸声体的有效吸声频带。基于分流阻尼技术的噪声控制一般是针对低频单个振动模态的，对低频吸声效果改善的频带较窄，基于多个模态的分流电路可以拓宽低频的吸收频带，但分流电路结构较为复杂。第四种方法是主被动结合的复合吸声结构。将单层微穿孔板吸声体与后覆空腔内的主动吸声控制系统相结合组成复合吸声结构，可实现宽频带的高吸声性能。但主动吸声控制系统致使整个吸声器的结构过于复杂，实际应用中更容易受到空间距离的限制。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置，该调节装置及其调节方法能够根据入射噪声声波特征实时优化微穿孔板共振吸声结构吸声系数，并大幅扩展微穿孔板共振吸声结构的有效吸声频带。
[0007]为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案:
[0008]一种基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置，该调节装置包括噪声探测器、自适应控制器、压电薄膜驱动电路和压电薄膜微穿孔板吸声体；所述的噪声探测器，探头放置于噪声环境，其输出端与自适应控制器的输入端相连；所述的自适应控制器，其输出端与压电薄膜驱动电路的输入端相连；所述的压电薄膜驱动电路，其输出端与压电薄膜微穿孔板吸声体的外部电极相连；所述的压电薄膜微穿孔板吸声体为压电薄膜微穿孔板及其后覆背腔构成的吸声结构。
[0009]所述的自适应控制器是基于通用可编程DSP芯片或专用DSP芯片设计的集成电路控制板。优选的，所述的自适应控制器采用的芯片为TI公司生产的TMS320系列DSP芯片。
[0010]所述的压电薄膜驱动电路包括双路直流稳压电源、信号功放电路和音频变压器；所述的双路直流稳压电源，用于为信号功放电路供电；所述的信号功放电路，其输入端与自适应控制器的输出端相连，其输出端与音频变压器的输入端相连；所述的音频变压器，其输出端与压电薄膜微穿孔板吸声体的外部电极相连。
[0011]所述的信号功放电路为专用的高电压高电流运算放大器；所述的音频变压器为坡莫合金型音频升压变压器。
[0012]所述的压电薄膜驱动电路的输出电压为100Hz~20KHz的单频或多频的交流激励信号。
[0013]本实用新型利用压电薄膜的逆压电效应实时调整压电薄膜微穿孔板表面振动速度，即可优化微穿孔板共振吸声结构的吸声系数，大幅扩展微穿孔板共振吸声结构的有效吸声频带，实现按需降噪。
[0014]本实用新型的有益效果为:
[0015](I)与传统的多层复合微穿孔板共振吸声结构相比，本实用新型可以满足宽频段吸声降噪的需求。
[0016](2)与传统背面放置吸声材料的单层微穿孔板相比，本实用新型是基于自适应微穿孔吸声器的，并不会带来二次污染。
[0017](3)与传统外接阻尼损耗电路的微穿孔板吸声器相比，本实用新型有效吸声中心频率和带宽可以自适应调整，实现宽频范围内的吸声优化，更适合复杂环境的吸声降噪要求。
[0018](4)与传统的主被动结合的复合吸声结构相比，本实用新型可实现主动控制模块与微穿孔板共振吸声结构的集成化，节省整个吸声装置安装时占用的空间。
【附图说明】
[0019]图1是基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置的结构示意图；
[0020]图2是基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置的功能模块示意图；
[0021]图3是基于自适应微穿孔板吸声器的声阻抗调节装置在阻抗管中进行实验的原理示意图。
[0022]其中:
[0023]1、噪声探测器，2、自适应控制器，3、压电薄膜驱动电路，4、压电薄膜微穿孔板，5、背腔，6、吸声体的外部电极，7、信号发生器，8、功率放大器，9、