声波的散射.DOC

第七章 介质对声波的吸收和吸声材料及吸声结构 7-1 概述 （1）声衰减是指声波在介质中传播的过程中声强逐渐减少的现象。产生声衰减的原因： 1）波阵面扩张 (几何衰减）； 2）介质的声吸收 (物理衰减）； 3）不均匀介质中声波的散射； （2）介质对声波的吸收，是声波在非理想介质中传播的过程中，声波的机械能量转化为热能或其它形式能量的现象。 （3）本章第一部分内容：介质对声波的吸收, 要点: 1）描述介质声吸收的方法； 2）介质声吸收的机理； 3）海水中声吸收的一般规律； （4）本章第二部分内容：吸声材料及吸声结构,要点: 1）描述界面吸声性能的参数:界面吸声系数； 2）不同吸声材料的吸声机理和吸声系数的计算； 3）水声工程常用的吸声结构； 7-2 描述介质声吸收的方法 7-3 介质声吸收的机理（原因） 图7.1空气吸收系数曲线 图7.2海水和淡水吸收系数曲线 图7.3 随角频率7-4 纯水与海水的声吸收 7-5吸声材料及吸声结构 7-5-1概述 吸声材料（或吸声结构）是指在声场中具有吸收声波能量功能的材料（或结构）。 1o吸声材料（吸声结构）的用途 (1)改善音质 (2)减振降噪 (3)声隐身 (4)改善声学测量环境 …… 2o 吸声材料的主要性能指标 吸声材料（或吸声结构）的功能是：在一定频段内有一定的吸声能力。反映吸声材料性能的重要参数：吸声系数 （1）吸声系数： 定义，吸声系数:平面声波垂直入射到吸声层表面上，透入吸声层中的声波能量与入射到吸声层表面上的的声波能量的比值为界面的吸声系数。 （2）最大吸声频率：吸声系数最大值对应的频率。 （3）吸声的频带宽度：吸声系数大于额定值时的频率范围。 3o 界面的吸声系数与声压反射系数模值的关系 根据定义，界面的吸声系数也可表述为:平面声波垂直入射到界面上，入射声强与反射声强之差与入射声强的比为界面的吸声系数。 (7-10) 图7.4界面反射示意图 图7.5 图7.6 图7.7 图7.8 7-5-2 均匀弹性吸声材料 橡胶、塑料、尼龙等高分子聚合物材料；（也称粘弹性材料）。 1o粘弹性材料吸声原因 长链分子形状改变产生内摩擦生热，引起机械能损耗。宏观表现为声压与振速之间有延迟（相位差）。 图7.9应力与应变关系 2o 粘弹性材料的平面波波阻抗 只考虑纵振动（有类似细棒纵振动波的近似条件）粘弹性材料中有谐合的纵振动平面波： 3o 粘弹性材料界面的吸声系数 将所得上式,推用至半无限粘弹性介质的平面表面,可得,半无限粘弹性介质表面的法向声阻抗率为: 图7.10粘弹性材料对平面波的吸收 4o 粘弹性材料层的吸声系数(略讲) 此问题的意义:建立过渡型消声结构的思想；是过渡型消声结构的例子。 图7.11粘弹性材料层对平面波的吸收 求解吸声系数的思路: 连续使用‘阻抗转移公式’，求出界面‘法向声阻抗率’；代入前节公式，可得界面的. 7-5-3 多孔性吸声材料 丝棉类材料、丝绒布幕、水底的沙层等。 1o 多孔性吸声材料的吸声原因 介质在孔道中运动，孔壁对介质运动的粘滞阻力以及孔壁材料的热传导。 2o 多孔性吸声材料的平面波波阻抗 图7.12多孔性吸声材料的平面波波阻抗 3o 多孔性材料界面的吸声系数（略讲） 将所得上式(7-28)，推用至半无限多孔性介质的平面表面,可得,半无限多孔性介质表面的法向声阻抗率为: 图7.13多孔性材料的特性阻抗 7-5-4 谐振腔式吸声结构 1o特点和用途 适用频段:低频；在一频段内吸声较大。 2o声系统的基本元件 (转CH2-5补充) 3o声容和声抗以及声阻构成的谐振式吸声结构(亥姆霍兹谐振腔) 图7.14亥姆霍兹谐振腔 图7.15单位面积界面 图7.16计算模型 7-5-5水声工程中常用的吸声结构(略讲) (1)水声谐振型吸声结构 图7.17常用的水声谐振型吸声结构 (2)阻抗过渡型吸声结构 1o过渡层结构(见前) 图7.18过渡层结构 2o 尖劈结构 图7.19尖劈结构