比翱工程实验室丨具有艺术元素的微穿孔板吸声器的概念验证设计

微穿孔板或面板（MPP）是一种用于吸收声音的装置。它由一个由几种不同材料制成的薄平板组成，带有小孔和一个后腔。据报道，对MPP吸声器的原始设计进行了几项修改和改进，并按照最初的想法通过孔或后腔的形状和尺寸进行了修改。本研究试图通过将虚线艺术融入MPP的设计中来艺术美化MPP吸声器。微穿孔板的穿孔可以是穿孔尺寸小于1mm的虚线艺术，以通过各种艺术设计的形式增强吸声性能。小型LED灯可以放置在声学室内，以创建从穿孔发出的彩色光，而不是具有不同颜色的点。本文介绍了几种MPP的虚线图案艺术设计，并利用阻抗管对其吸声性能进行了分析。

吸声器或吸音板通常由聚合物泡沫或纤维基材料制成，以增强声波吸收。传统的吸声器，例如微穿孔板（MPP）和亥姆霍兹谐振器，已被用于中低频噪声吸收。近年来，一些基于艺术品的吸音板已在全球范围内上市，越来越受到欢迎。这些艺术品是使用复合材料制成的，该复合材料是回收的宠物瓶和植物纤维的混合物。此外，该设计包括几个小孔，并由一个空腔支撑，这是现有MPP吸收板的替代品。具有声学特性的装饰设计产品的其他示例是六边形板、声学字母、声学告示板、屏风、自由悬挂板、层压板、微孔图片、对比墙、网线和椅垫。这些经过翻新的吸音板或屏风以及自由悬挂的产品在视觉上很吸引人，并表现出增强的吸音性能。本项研究试图通过将虚线图案艺术应用于穿孔面板来艺术的修改现有的MPP设计。研究团队展示了几种基于艺术品的吸声器。各种设计原型主要受现有图案的启发，如电视卡通人物（海绵宝宝）、电报贴纸（棕熊）、艺术品（曼陀罗艺术）、精灵球和石蜡艺术（雪花和麦当娜）已经被制作出来，并且已经使用阻抗管对它们的声学性能进行了研究。这些复杂的功能是通过手动创建一系列点和一些设计的3D打印在薄面板上开发的。图文快览(a) 3D打印的吸声器设计。(b) 手工点缀艺术设计。原型I-VII：薄板、海绵宝宝、棕熊、曼陀罗艺术、精灵球、雪花和麦当娜。
吸声器原型III的照片。(a) 具有2.3 cm和5 cm两种不同深度的空腔。(b) 组装原型。
各种设计原型（I-V）的吸声性能。
背腔深度对设计原型III和V整体吸声性能的影响。
设计原型VI和VII的宽带吸声性能。 吸声器的预测和实测吸声系数（设计原型III）。
虚线艺术吸声体原型的照片。总结本文介绍了具有艺术元素的微穿孔板吸声器的概念验证设计已经。使用3D打印设计和制造了各种微穿孔虚线艺术结构。此外，使用阻抗管研究了这些吸声器的声学特性。此外，吸声特性已使用Maa的MPP模型和针对异构MPP吸声器的改进模型进行了理论上的估计。理论和实验结果表明在特定频率下有显著的吸声。这项研究的结果表明，这些虚线艺术设计具有扩大规模的巨大潜力。还可以使用传统的加工技术（例如CNC钻孔或激光钻孔）制造大型MPP虚线艺术品。此外，LED灯可以嵌入后腔内用于室内装饰应用，以创造独特的照明效果。对于实际应用，基于MPP的吸音板需要使用建筑标准的坚固材料制造。可能的设计修改包括更厚的面板、弹性支撑以加强MPP面板，以及使用蜂窝状空气腔来支撑薄MPP面板。原文来源：Designs 2021, 5(4), 72; https://doi.org/10.3390/designs5040072，Proof-of-Concept Design for MPP Acoustic Absorbers with Elements of Art，Heow Pueh Lee、Sanjay Kumar、Jie Wei Aow，Department of Mechanical Engineering, National University ofSingapore, 9 Engineering Drive 1, Singapore 117575, Singapore通过阅读原文查看此项研究成果。

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