Page 158 - 《应用声学》2022年第5期

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试验对初始厚度为 3 mm、δ = 4 的 DE 薄膜进
行穿孔处理，与初始厚度为2 mm、1 mm 的穿孔DE
薄膜进行吸声性能对比。分析在穿孔孔径与穿孔间
距相同的情况下，初始厚度继续增加对吸声效果的
影响，吸声试验结果如图7所示。
由图 7 可知，初始厚度继续提升后，穿孔 DE 薄
膜吸声性能会有所提升。由于薄膜的初始厚度增加
后，类似于微穿孔板适当增加板厚可加强每个小孔
中空气与孔壁的耦合，加强声能耗散，从而使吸声效
果增强。从图 7实线可知，穿孔 DE薄膜初始厚度增
加后，在 362 ∼ 681 Hz 出现了 319 Hz 的吸声频带，
其频带吸声系数超过0.7。相比于初始厚度1 mm的
穿孔 DE 薄膜，吸声频带从吸声系数 0.2 提升至 0.7，
吸声性能提升明显。
3.3 穿孔孔径变化对吸声性能分析
为研究穿孔孔径对薄膜吸声性能的影响，对
δ = 4 的 DE 薄膜进行了 3 种不同孔径的穿孔试验。
试验结构如图 8 所示，孔径分别为 d 1 = 0.8 mm、
d 2 = 0.55 mm、d 3 = 0.45 mm。
(a) d 1 =0.8 mm (b) d 2 =0.55 mm
图 8 不同穿孔孔径的试验结构
Fig. 8 The test structure with different perfora-
tion aperture
首先对孔径为 d 1 = 0.8 mm 的 DE 薄膜进行吸
声性能试验。与传统的微穿孔板吸声理论进行对比
分析，结果如图9所示。
由图 9 可知，试验试样得到的吸声性能曲线与
传统微穿孔板理论近似。传统微穿孔板理论传统的
微穿孔板理论计算结果只能在 600 Hz 左右找到一
个吸声峰值。而传统的微穿孔板理论只考虑了穿孔
效应，忽略了面板的振动效应。对于穿孔的 DE 薄
膜，根据 Lee 等 [22] 的柔性微穿孔板理论，可视其为
柔性微穿孔板，面板的振动效应是不可以忽略的，从
图 9 中结果可明显观察到 4 个明显的吸声峰值。微
穿孔板中小孔中空气粒子的相对速度决定了其吸
声性能，当孔中相对速度较大时能有较好的吸声效
果。柔性微穿孔板因不能忽略其面板振动效应，其
2022 年 9 月
孔中的相对速度会因为面板振动得到相比刚性微
穿孔板更大或更小的相对速度。
1.0 2 3
0.8 4
0.6 1
ծܦጇ஝ 0.4
2'
0.2 3'
δ=4, b  =5 mm,
d=0.8 mm 4'
1' ͜ፒMPP
0 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
ᮠဋ/Hz
图 9 DE 薄膜 (δ = 4，穿孔间距 b 1 = 5 mm，孔径
d = 0.8 mm) 吸声性能与传统 MPP 理论计算值对比
Fig. 9 Comparison of sound absorption performance
of DE film (δ = 4, perforation spacing b 1 = 5 mm,
pore diameter d = 0.8 mm) and theoretical calcu-
lated values of conventional MPP
图 9 中 4 个吸声峰值即说明，此时孔中空气粒
子的运动方向与面板振动方向相反，且相对速度更
大，吸声性能增强。图 9 中略低于传统微穿孔板理
论的波谷值即说明，孔中粒子的运动方向与面板振
动方向相同，得到了更小的相对速度，吸声性能略有
减小。而考虑到仅靠薄膜振动只有几个较窄吸声峰
(c) d 3 =0.45 mm
值，试样已明显拓宽了薄膜吸声频带，这些吸声性能
的降低是可以接受的。
试验后续对 3 种孔径的 DE 薄膜进行吸声性能
对比分析，试验结果如图10所示。
由图 10 可知，穿孔孔径 d 1 = 0.8 mm 的 DE 薄
膜在 406∼710 Hz 有 304 Hz 的吸声频带，其吸声系
数超过 0.4，在穿孔孔径缩小至 d 3 = 0.45 mm 后，吸
声系数高于 0.4 的吸声频带拓宽至 432 Hz。且薄膜
800 Hz 之前的吸声频带都在孔径 d 1 、d 2 的吸声频带
之上。当DE薄膜的穿孔孔径逐渐变小时，整体吸声
频带逐渐拓宽。
3.4 穿孔间距变化对吸声性能分析
为了研究 DE 薄膜的穿孔间距变化对吸声性能
的影响，针对的 DE 薄膜进行了不同穿孔间距的吸
声实验，即薄膜每一行的打孔总数得到改变，如图11
所示。薄膜初始厚度为 2 mm，孔径 d 1 = 0.45 mm，
将穿孔间距分别设置 b 1 = 5 mm、b 2 = 3.5 mm、
b 3 = 2 mm。