Page 103 - 《应用声学》2025年第3期

第 44 卷 第 3 期 杨雪等： 混响室中复合结构吸声性能仿真及应用 637

console, and their actual sound absorption performances were tested by reverberation chamber simulation and
experiment. The results show that the noise reduction coefficient (NRC) of the optimal sound absorption
structure in the reverberation chamber simulation is 0.61, and the NRC tested by the reverberation chamber
experiment is 0.64. The simulation is similar to the random incident NRC of the experimental reverberation
chamber, which validates the accuracy of the simulation model and the practicability of the optimal sound
absorption structure. According to the weight absorption coefficient, the sound absorption performance of the
optimal structure is evaluated as the national class C standard. The proposed method has guiding significance
for the research of sound absorption and noise reduction of the console.
Keywords: Sound absorption coefficient; Console; Impedance tube method; The reverberation chamber
method
影响。但上述研究也没有考虑吸声结构应用于实
0 引言 际工程中时的吸声性能，其原因主要是混响室测

试用地所需面积大、混响室设计难度较高、所需设
指挥中心是许多大型企业、政府机构和公共安
备复杂等，如果能通过仿真的手段代替混响室实
全部门等信息汇集、决策制定和行动指挥的核心场
验，便能缩短吸声结构的设计周期，降低研发成本
所。在指挥中心中，控制台的吸声性能直接影响室
的消耗。
内混响时间，从而对演讲者的语言清晰度产生影响。
针对上述问题，本文通过声学仿真软件及混响
为避免过长的混响时间使声音变得模糊，提出将吸
室实验研究，设计一种吸声结构厚度较薄、生产成本
声结构应用于控制台上的方法，以达到降低混响时
较低且符合实际声波入射情况的吸声结构。首先在
间的目的。在噪声控制实际中多采用穿孔板和多孔
阻抗管中获取垂直入射吸声性能较好的吸声结构，
材料的复合结构 [1] 。穿孔板吸声基于共振效应，通
其次按照国家标准建立混响室模型并验证，最后将
过声波频率与结构固有频率匹配引发共振，从而实
垂直入射吸声性能较好的吸声结构应用于控制台
现高效吸声 [2] 。双层或多层穿孔板设计虽提升吸声
中进行测试。综上，通过本文方法所研究的吸声结
性能并拓宽频带 [3−7] ，但较大厚度限制了在紧凑空
构在实际工程中具有重要意义。
间的应用。大量文献对穿孔板的背衬空腔提出了不
同深度组合 [8−9] 、混合迷宫式空腔 [10] 、楔形几何空
1 最优结构设计
腔 [11] 等多种设计，来拓宽穿孔板的吸声频带。吸声
棉通过其多孔结构衰减声波：一是孔内空气振动产 1.1 应用对象
生摩擦与黏滞效应，将声能转化为热能；二是孔内空 为提升在大型机构及公共安全部门中指挥中
气与孔壁热交换进一步耗散声能 [12] 。为增强吸声 心的语言清晰度并缩短室内混响时间，将最优吸声
棉低频吸声性能，提出了多种复合材料设计 [13−16] 结构集成在控制台中，以优化声学环境。控制台模
以及复合结构设计 [17−19] ，此外，微穿孔板结构共 型如图1(a)所示，详细参数见表1。
振 [20−23] 也可增强低频吸声性能。现有研究聚焦于 为提高计算效率首先要对控制台进行合理简
微穿孔板与吸声棉的垂直入射吸声，并未充分考虑 化，简化控制台模型后对各个区域赋予相应的材质
实际环境中无规则入射的情况。 属性，简化对象包括：两侧亚克力板、前后四扇门板、
近年来，有限元仿真软件在声学特性分析的应 台面刨花板、台面金属板及背墙亚克力板。简化模
用越来越广泛，张苗 [24] 通过 Virtual.Lab Acoustics 型如图 1(b)∼(d)所示，为了更准确地仿真出前后门

平台建立阻抗管和试件的声学模型，得到了吸声 板上吸声结构的吸声效果，在门板上考虑了吸声结
材料的垂直入射吸声系数。Zhu [25] 联合 ANSYS 和 构的分布位置，并对其金属边框进行搭建。赋材时，
MATLAB 软件模拟出压电陶瓷片的主动吸声控制 将结构的垂直入射吸声系数赋在结构表面。各个材
过程。柯李菊 [26] 使用 COMSOL软件，研究了组合 料的吸声系数见表 2，简化控制台不同区域的面积
空腔结构中声学覆盖层的空腔体积对吸声性能的 见表3。