提高泡沫铝板低频吸声性能的实验研究

　　1　引　言

　　泡沫铝吸声板是国内近期研制开发出来的一种全金属吸声材料。由于其具有防腐、防潮、防火、洁净、美观等特点,已开始在噪声控制工程的吸声处理和消声器产品设计中获得广泛应用。尤其是泡沫铝板在制作、运行和报废全过程中不产生二次污染,被冠以“绿色环保产品”。

　　泡沫铝吸声板是全金属材料,为节省投资,实用的泡沫铝板在保持其一定的机械强度前提下,尽量压缩板的厚度,一般常用板厚3mm~5mm。根据板和腔组成的吸声结构(实用腔深50mm~100mm),要获得良好的低频段吸声性能,势必要加大板后的腔深度,这显然要受到现场许多客观条件的限制,例如建筑空间的限制、消声器体积和造价的限制等等。如何在常用的吸声结构尺寸范围内,提高其低频吸声性能,成为泡沫铝板推广应用的一个技术问题。

　　2　泡沫铝板的吸声性能

　　泡沫铝板实际上是采用加压渗流法使铝板形成一定空隙率和主孔径不同的铝板。利用孔径的大小提供不同的声阻,使入射到泡沫铝板的声能转化为热能而产生吸声作用。显然,泡沫铝板主孔径的大小与吸声系数大小密切相关[1]。为了了解泡沫铝基板在不同主孔径时的吸声作用,试验中选用了5mm厚泡沫铝板,工艺成熟的3种主孔径基板在中频驻波管[2]上进行了吸声系数的测量,实测数据见表1。

　　从表1实测数据分析,泡沫铝基板垂直入射吸声系数都比较低,并各中心频率的吸声系数起伏变化也比较大,就其吸声性能而言,基板在噪控工程中的实用性不大。对3种主孔径基板垂直入射吸声系数进行比较,主孔径为1.6mm的基板在低中频段吸声系数相对较高。为此,选定主孔径为1.6mm的基板后设置不同空腔,其垂直入射吸声系数的变化见表2。

　　由表2数据进行分析,大致可得到以下几点结论:

　　(1)与基板垂直入射吸声系数比较,板后设置不同深度的空腔使吸声结构在整个测试频带范围内,垂直入射吸声系数都有程度不同的大幅提高。例如设置200mm空腔深度时,在测试频带范围内达到或接近纤维性吸声材料的吸声性能。

　　(2)当在基板后设置不同空腔深度后,随着空腔深度的增加,吸声结构的低频吸声系数提高,与阻性吸声材料的定性规律符合良好。

　　(3)吸声结构毕竟还是利用泡沫铝板的孔与板后的腔组合,在整个测试频段上,垂直入射吸声系数的起伏变化幅度较大,即共振峰和反共振峰显现突出。

　　由表2数据看出,除200mm空腔深度外,100mm空腔深度及以下的低频吸声性能提高还是有限的,特别是低频关键频率250Hz的吸声系数最高仅为0.29,对于基板后设置200mm空腔深度及以上,尽管其吸声系数提高幅度比较理想,但如前所述,势必要受到现场客观条件限制。例如通风空调消声器采用200mm厚度的吸声片结构,在保证同样的气流通道面积前提下,消声器要比采用100mm厚度吸声片结构在体积上增加近一倍,除要增加消声器的投资成本外,还要占据较大的建筑安装空间。如何在一定的空腔深度条件下,提高吸声结构的低频(尤其是关键频率250Hz)吸声性能,是一个有实用价值的研究课题。