Řízení přenosu a odrazu zvuku v akustické trubici semi-aktivní metodou s impedančním bočníkem

Ing. Michal Kašpárek, Ph.D.

Doctoral thesis

Acoustic reflection and transmission coefficients control inside an impedance tube with semi-active shunt damping

Abstract:

Tento text se věnuje problematice semi-aktivního tlumení zvuku s využitím metody aktivního řízení tuhosti (AEC, Active Elasticity Control). Jsou zde představeny metody využívající AEC pro řízení tuhosti piezoelektrického aktuátoru (PSD, Piezoelectric Shunt Damping) a elektrodynamického reproduktoru (EMSD, Electromagnetic Shunt Damping). Toto řízení tuhosti je možné díky faktoru elektromechanické vazby daných aktuátorů, díky kterému připojená zátěž aktuátoru v podobě impedančního bočníku (pasivního či aktivního jednobranu) ovlivňuje mechanické vlastnosti povrchu aktuátoru a tím i jeho akustickou impedanci. Během řešení práce byla nejprve využita metoda dvoumikrofonového měření koeficientu akustické odrazivosti vzorku v impedanční trubici pro experimentální ověření nasimulovaného průběhu ideální impedanční zátěže. Tato měřicí metoda byla poté rozšířena na čtyřmikrofonovou měřicí metodu, využitou pro analýzu akustické transmisivity zkonstruovaného akustického PSD vzorku. Semi-aktivní kompozitní vzorek na bázi MFC (Macro Fiber Composite) piezoelektrických aktuátorů byl zkoumán s různými druhy připojené impedanční zátěže se zaměřením na koeficient akustické transmisivity. Důraz byl kladen na vývoj, testování a verifikaci čtyřmikrofonové měřicí metody využívající akustickou impedanční trubici, jejíž funkce a použitelný frekvenční rozsah byl definován na základě měření v bezodrazné komoře.

Abstract:

Dissertation thesis deals with the semi-active shunt damping method of sound and vibration attenuation with Active Elasticity Control (AEC). The method of Piezoelectric Shunt Damping (PSD) and Electromagnetic Shunt Damping (EMSD) are presented. The principle of elasticity control of above mentioned piezoelectric and electromagnetic actuators is possible due to the electromechanical coupling factor of the actuators, utilized to modify the mechanical properties of actuator surface with connected electrical shunt circuit. Thus the connected electrical impedance is used to change the acoustic impedance of the surface. The two-microphone measurement method is implemented for experimental verification of ideal shunt impedance load of the electrodynamic loudspeaker in an acoustic impedance tube. This measurement method is then enhanced to a four-microphone method of measurement of acoustic parameters in impedance tube. The composite PSD sample based on pair of MFC actuators was constructed and its behavior and acoustic properties with variable shunt circuits were examined. The main focus of the measurement was on parameters of acoustic transmissibility of the composite semi-active sample. The emphasis was on development, testing and verification of the four-microphone measurement method functionality and robustness. The functional boundaries and frequency range was defined based on measurements inside an anechoic chamber.

Keywords

semi-aktivní tlumení hluku, aktivní řízení tuhosti, akustická impedanční trubice, ISO 10534-2, dvoumikrofonová měřicí metoda, čtyřmikrofonová měřicí metoda, elektrodynamický reproduktor, MFC, EMSD, PSD, Electromagnetic Shunt Damping, Piezoelectric Shunt Damping.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 10. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 16. 3. 2018
• Supervisor: prof. Ing. Miroslav Olehla, CSc.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechanical Engineering

Doctoral programme / field:
Mechanical Engineering / Manufacturing Systems and Processes