赫姆霍兹共振器吸声

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所属分类:声学基础
摘要

介绍赫姆霍兹共振器的结构形式、吸声原理和共振频率计算公式。

赫姆霍兹共振器是一个基本的声学模型,是声学基础学习中常见分析对象,这里来分析采用赫姆霍兹共振器吸声原理来解决低频声的吸收的问题。

结构形式

赫姆霍兹共振器吸声

它是一个密闭的内部为硬表面的容器,通过一个小的开口与外面大气相联系的结构,称为赫姆霍兹共振器

吸声原理

单个共振器可看成由几个声学作用不同的声学元件所组成,开口管内及管口附件空气随声波而振动,是一个声质量元件;空腔内的压力随空气的胀缩而变化,是一个声顺元件;而空腔内的空气在一定程度内随声波而振动,也具有一定的声质量。空气在开口壁面的振动摩擦,由于粘滞阻尼和导热的作用,会使声能损耗,它的声学作用是一个声阻。当入射声波的频率接近共振器的固有频率时,孔颈的空气柱产生强烈振动,在振动过程中,由于克服摩擦阻力而消耗声能。反之,当入射声波频率远离共振器固有频率时,共振器振动很弱,因此声吸收作用很小,可见共振器吸声系数随频率而变化,最高吸声系数出现在共振频率处。

共振频率计算

单个共振器对频率有较强选择性,共振频率f0可由下式求得:

赫姆霍兹共振器吸声

式中,c 为声速;S 为颈口面积,S=πr²;r 为颈口半径;V 为空腔体积;t 为颈的深度,即板厚;d 为圆孔直径。因为颈部空气柱两端附近的空气也参加振动,需要对t 进行修正,其修正值一般取0.8d。

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