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第 38 卷 第 1 期 白聪等： 含三聚氰胺多孔材料分层复合介质吸声特性 81

2.2 阻抗管实验 入射吸声系数。从图 7 中可以看出，理论模型的结
本文采用阻抗管实验验证理论模型的可行性， 果和实验结果基本一致，但是中高频段实验测量结
由 B&K 公司测试系统、4206T 型阻抗管、2716C 型 果略高于理论计算结果，但在总的频率范围内得到
功率放大器、3560C 型前端和声级计校准仪组成。 的吸声系数基本与实验仿真结果趋势一致，故该理
阻抗管分为大管和小管，其中大管直径 100 mm， 论模型具有可行性。
传声器之间的距离为 50 mm，测量频率范围为 1.0
50 Hz∼1000 Hz；小管直径 29 mm，传声器之间距 0.9 ေ᝷ፇ౧
0.8 ࠄᰎፇ౧
离设置为 20 mm，测量频率范围为 500 Hz∼5 kHz， 0.7
ۇᄰК࠱ծܦጇ஝ 0.5
图 5为阻抗管测试系统以及被测样品安装图。 0.6

3 三聚氰胺多孔材料复合结构吸声特性 0.4
0.3
3.1 实验验证单层结构与复合结构吸声系数 0.2
0.1
为了验证理论模型的有效性，同时建立单层多 0
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
孔材料模型以及建立 “薄膜 + 多孔材料 + 空气层 + ᮠဋ/kHz
刚性壁面” 复合结构模型，计算垂直入射下吸声系
图 6 单层结构的垂直入射吸声系数对比
数，并采用阻抗管实验验证理论计算结果。多孔材
Fig. 6 Comparison of normal incidence sound ab-
料实验样品参数如表 1 所示，薄膜厚度为 1 mm，面 sorption coefficient of single layer structure
2
密度为 m s = 0.03 kg/m ，多孔材料厚度为 25 mm，
1.0
空气层厚度为5 mm。 ေ᝷ፇ౧
0.9
ࠄᰎፇ౧
0.8
表 1 三聚氰胺泡沫的参数 0.7
ۇᄰК࠱ծܦጇ஝ 0.5
Table 1 Melamine foam parameters 0.6
实验样品 三聚氰胺 0.4
骨架密度/(kg·m −3 ) 9 12.39 0.3
0.2
杨氏模量/Pa 4 × 10 4 8 × 10 4 0.1
0
泊松比 0.35 0.4 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
ᮠဋ/kHz
流阻/(N·m −4 ) 18314 10943
图 7 BU 结构的垂直入射吸声系数对比
孔隙率 0.99 0.9921
Fig. 7 Comparison of the normal incidence sound
损失因数 0.21 0.17
absorption coefficient of BU structure
结构系数 1.0146 1.0090
3.2 三聚氰胺泡沫在不同布局下的无规入射吸
图 6 显示了单层多孔材料背衬刚性壁面结构， 声特性
利用本文推导的理论模型和阻抗管实验得到的垂 三聚氰胺泡沫材料具有高开孔率三维网络结
直入射吸声系数。从图 6 中可以看出，采用本文推 构体系，开孔率高达 99% 以上，还具有超轻质及良
导的理论模型计算得到的吸声系数与实验结果在 好的二次加工性能及阻燃隔热性能，是一种综合性
2000 Hz 频率附近都明显出现了一个波谷，在其他 能良好的多孔吸声材料。三聚氰胺多孔材料选择
频率范围内得到的吸声系数基本与实验结果趋势 Naoki等 [16] 提供的一种“Illtec”样品，参数如表1所
一致。 示。主要讨论以下四种不同的结构布局 UU、BU、
图 7 对比了在 “薄膜 + 多孔材料 + 空气层 + 刚 UB 和 BB，如图 8 所示。其中，结构 UU 指的是三聚
性壁面” 复合结构模型下，即后文中的 BU 结构，利 氰胺泡沫材料分别与薄膜、刚性壁面分离；结构 BU
用本文推导的理论模型和阻抗管实验测量的垂直 是芯层一侧与薄膜绑定，另一侧与刚性壁面通过空