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噪声污染的治理是当今世界性的难题之一。声学材料是降低噪声,改善声环境的有效措施。因此,新型声学材料的研究和开发具有重要的实际意义。本论文围绕材料声学性能测试仪器研制及天然纤维材料—木棉纤维的吸声性能两部分内容展开研究工作,论文的主要内容包括:
1、综述了噪声及噪声污染、声学材料技术的进展,包括材料声学性能的评价参量:吸声性能和隔声性能,以及这两种性能的测量方法;综述了声学材料,尤其是木棉纤维材料的研究及发展现状。
2、搭建了基于传递函数法的SW系列阻抗管及VA-Lab测试软件的材料声学性能测试平台,其中包括了材料吸声性能及隔声性能测试两个部分。吸声测试系统有效测试频率100~6300Hz,能够得到材料的法向吸声系数,法向反射系数,法向声阻抗等参数:隔声测试系统有效测试频率100~6300Hz,能够得到材料在各个频率下的传递损失(隔声量)。详细讨论了吸声及隔声测试系统的系统组成,测试步骤及注意事项,并对测试结果进行了准确性和可靠性分析,对测量误差进行了讨论。
3、研究了木棉纤维的吸声性能并初步探讨了木棉纤维吸声机理。通过与多种典型的吸声材料对比,木棉纤维表现出良好的吸声性能。在相同的条件下,木棉纤维的平均吸声系数要高于棉纤维,其吸声特性基本符合纤维型多孔吸声材料的吸声特性。大中空空腔结构及较低的纤维密度,是木棉纤维具有良好吸声性能的重要原因。
4、讨论了各种因素对木棉纤维吸声性能的影响。材料层的厚度增加,能有效改善木棉纤维的低频吸声效果,亦能使全频率下的平均吸声系数有所提高。但厚度增大到一定程度,其对木棉吸声性能的影响就会减小;材料层的容重增加,会使木棉纤维的低频效果有所改善。持续增加纤维聚集体的容重,其吸声系数会出现先上升后下降的趋势,容重范围在10~30kg/m3范围内时,木棉纤维具有最佳的吸声性能;材料层空隙率,流阻等对吸声性能的影响与容重对吸声性能的影响相类似,必须在一定合适的范围内,才能获得较好的吸声效果;材料层背后空腔增加,会使木棉纤维的低频吸声增强,其效果与增加厚度相类似,因此可用增加背后空腔的办法提高低频吸声性能,同时减少吸声材料的实际用量;其他因素,如护面层,温度,湿度等的变化亦会对吸声性能产生影响。