[发明专利]一种带颈腔体发声时频率的计算方法

说明书

本发明公开了一种带颈腔体发声时频率的计算方法，涉及腔体发声频率技术领域，将发声问题的带颈腔体等效为赫姆霍兹共振腔体，并根据赫姆霍兹共振腔体得出腔体发声频率与腔体几何参数的关系，即为赫姆霍兹共振腔体的理论模型；根据赫姆霍兹共振腔体理论模型，以注水瓶为例，通过实验方法对影响注水瓶发声频率的影响因素进行分析，获得影响因素，通过改变影响因素，确定不同的发声频率；根据本计算方法，可以设计不同频率的发声器和消声器；设计的腔体可以将特定频率的发声器将能量传递出去；设计的腔体可以消除特定频率的噪声，这些腔体的组合可以消除对应频段的噪声。

技术领域

本发明涉及带颈腔体发声频率技术领域，具体涉及一种带颈腔体发声时频率的计算方法。

背景技术

声控制问题经常在实际生活和工程实践中出现，带颈腔体(又称为赫姆霍兹共振器)作为一个经典分析模型而被经常用于声学研究的各个方面，所得到的分析方法与研究结论有助于声学工程师对于形式更为复杂的声学问题的认识与解决，同时亦能够作为各种声学商业软件开发过程中的较验基准，对于开展复杂的声控制研究工作具有重要的指导意义，因此受到广泛关注。

随着赫姆霍兹共振器不断改进，许多学者采用一维解析方法研究了赫姆霍兹谐振器的声学特性；研究了其颈管部分的几何条件，如颈管的形状、位置和大小对共振器共振频率的影响，在考虑了包含粘性损失、热传导和辐射损失等参数在内的情况下，给出了共振器的最佳吸收系数，还分析了声吸收和共振频率的非线性影响；后续发展了二维和三维解析方法来预测等长径比同轴和非同轴共振器的共振频率；理论的持续发展和声学技术的快速进步，现今赫姆霍兹共振器除了在乐器制造、建筑噪声控制、工业技术优化等传统领域依然发挥着重大作用，以单个共振器或共振器阵列的形式在能量采集，汽车排气系统、喷气发动机和空调管道系统等方面有了更加广泛的应用。

赫姆霍兹共振器作为基础消声元件，被广泛应用于内燃机、风机和发动机等管路系统中，但赫姆霍兹共振器不仅是吸声的常用仪器，同时还可以进行放大、扩声，而赫姆霍兹共振器在发声方面的研究很少，应用并不是很广泛。为此提出一种带颈腔体发声时频率的计算方法以解决以上问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种带颈腔体发声时频率的计算方法，解决现有技术中存在的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种带颈腔体发声时频率的计算方法，包括以下步骤：

将发声问题的带颈腔体等效为赫姆霍兹共振腔体，并根据赫姆霍兹共振腔体得出腔体发声频率与腔体几何参数的关系，即为赫姆霍兹共振腔体的理论模型；

根据赫姆霍兹共振腔体理论模型，以注水瓶为例，通过实验方法对影响注水瓶发声频率的影响因素进行分析，获得影响因素，其包括：注水瓶的颈长、注水瓶的颈截面积、注水瓶的形状；所述注水瓶由细管和腔体组成，即所述注水瓶为带颈腔体；

通过改变影响因素，确定不同的发声频率；

根据不同的发生频率设计不同的发声器和消音器；

其中，所述赫姆霍兹共振腔体的理论模型为：

其中f为频率，S₀为颈口截面积，V₀为腔内空气体积，L₀为颈长，a为颈口半径，c为声速。

进一步的，所述发声器和消音器包括：管弦乐器，封闭空间—单个赫姆霍兹共振器耦合消音器，双颈部赫姆霍兹共振器，低频消声器。

本发明提供了一种带颈腔体发声时频率的计算方法，具备以下有益效果：

(1)本计算方法可以计算共振消声频率；从理论和实验证实，对应带颈腔体的发声，也可以用赫姆霍兹共振系统来处理，理论计算得到频率与实验结果相符；