二、擴(kuò)張室消聲器
擴(kuò)張室消聲器是抗性消聲器的主要形式之一。抗性消聲器和阻性消聲器不同，它不使用吸聲材料，而是利用各種不同形狀的管道、腔和室進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合，提供管道系統(tǒng)的阻抗失配，使聲波產(chǎn)生反射或干涉現(xiàn)象，從而降低由消聲器向外輻射的聲能?？剐韵暺鞯男阅芎凸艿澜Y(jié)構(gòu)形狀有關(guān)，一般選擇性較強(qiáng)，適用于窄帶噪聲和低、中頻噪聲的控制。
1、消聲原理及分類
擴(kuò)張室消聲抗性消聲器最常用的結(jié)構(gòu)形式，也稱膨脹式消聲器。其主要消聲原理是：利用管道的截面突變引起聲阻抗變化，使得一部分沿管道傳播的聲波反射回聲源；同時(shí)，通過腔、室和內(nèi)接管長度的變化，使得向前傳播的聲波與在不同管截面上的反射波之間產(chǎn)生 的相位差，相互干涉，從而達(dá)到消聲的目的。
按其通道的結(jié)構(gòu)形式，擴(kuò)張室消聲器可分為單腔式、孔形式、錐形式、帶外連接管的雙節(jié)式、帶內(nèi)連接管的雙節(jié)式五種基本形式。
2、擴(kuò)張室消聲器消聲量的計(jì)算
（1）單腔擴(kuò)張室消聲器
如果只考慮擴(kuò)張室本身的特性，單腔擴(kuò)張室消聲器的傳遞損失可以采用下式計(jì)算：
式中： —擴(kuò)張室長度，m； —擴(kuò)張比， ； —擴(kuò)張室截面積，㎡ ； —進(jìn)氣管截面積，㎡ ； —出氣管截面積，㎡ ； —波數(shù)， .
多數(shù)情況下，擴(kuò)張室消聲器的進(jìn)、出氣口管徑是一樣的， .消聲量表達(dá)式為：
圖5-2-48給出的是不同 值的單節(jié)擴(kuò)張室消聲器傳遞損失曲線。傳遞損失是一個(gè)周期性函數(shù)。當(dāng) 時(shí)，消聲量為值，此時(shí)，上式可寫成： 由 和 可以計(jì)算出消聲器的消聲頻率和通過頻率（無衰減）
為了消除某一特定頻率的噪聲可適當(dāng)選擇擴(kuò)張室的長度，以使消聲器在該頻率上有消聲量。
（2）外連接管雙腔擴(kuò)張室消聲器
為了改進(jìn)擴(kuò)張室消聲器的性能，經(jīng)常把兩節(jié)擴(kuò)張室消聲器用一定長度的連接管聯(lián)結(jié)起來。帶外連接管的雙腔擴(kuò)張室消聲器的傳遞損失為； （3）內(nèi)連接管雙腔擴(kuò)張室消聲器
內(nèi)連接管雙腔擴(kuò)張室消聲器的傳遞損失為： （4）孔形擴(kuò)張室消聲器
孔形擴(kuò)張室消聲器的傳遞損失可按下式計(jì)算： （5）錐形式擴(kuò)張室消聲器
在有些情況，不允許使用管道橫截面突然收縮和膨脹的消聲器，可以使用錐形過渡管室，它的原理和一般擴(kuò)張室消聲器相同。傳遞損失按圖5-2-52計(jì)算。
3、擴(kuò)張室消聲器的設(shè)計(jì)
（1）消聲器基本結(jié)構(gòu)的選擇
單腔擴(kuò)張室在實(shí)際應(yīng)用中比較少，為了在較寬的頻率范圍內(nèi)有較好的消聲效果，通常把多節(jié)不同的擴(kuò)張室消聲器用不同長度的插入管串聯(lián)起來。多節(jié)組合的擴(kuò)張室消聲器的傳遞損失，可以先分別計(jì)算各單腔擴(kuò)張室消聲器的傳遞損失，再進(jìn)行算術(shù)疊加。當(dāng)然，由于各個(gè)擴(kuò)張室之間存在耦合現(xiàn)象，總的消聲量并不等于算術(shù)疊加值，但作為定性還可以采用。
通過多節(jié)擴(kuò)張室的串聯(lián)組合，可以改善整個(gè)消聲頻率特性，同時(shí)還可以提高總的消聲量。
由于消聲器通道截面的突然擴(kuò)張和收縮，將會增大擴(kuò)張室消聲器的阻力損失，為了改善其空氣動力性能，常借助穿孔管將擴(kuò)張室的插入管連接起來。
在實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)中，有時(shí)為了減少體積，把多個(gè)擴(kuò)張室消聲器單元，通過串聯(lián)和并聯(lián)等方式，合理的組合，滿足聲學(xué)指標(biāo)和空氣動力性能指標(biāo)。
（2）上、下限截止頻率的控制
擴(kuò)張室消聲器的消聲量隨著擴(kuò)張比的增大而增加，為獲得較大的消聲量就要增大擴(kuò)張比。可以通過兩個(gè)途徑達(dá)到目的：一是增加擴(kuò)張室的截面積，二是縮小進(jìn)、排氣管的口徑。而后者將受到流速、壓力損失等因素的限制，對于前者也不能無限度地增大?；谄矫娌ɡ碚?，當(dāng)擴(kuò)張室的橫截面積過大時(shí)，波長很短的高頻聲波以窄聲束形式從消聲器通道中部通過，類似阻性消聲器的高頻失效頻率那樣，將導(dǎo)致消聲量急劇下降。擴(kuò)張室消聲器的上限截止頻率可用下式計(jì)算： 式中： ——聲速，m/s；D——擴(kuò)張室直徑（對于面積為S的矩形截面 ），m.
擴(kuò)張室的截面積越大，消聲上限截止頻率越低，即消聲器的有效消聲頻率范圍越窄。因此，擴(kuò)張比不能盲目地選擇太大，要兼顧消聲量和消聲頻率兩個(gè)方面。
為了解決上限截止頻率的影響，可以用一組并聯(lián)的小通道代替一個(gè)大通道，在每個(gè)小通道上設(shè)計(jì)安裝消聲器，這樣即可在有足夠擴(kuò)張比的條件下，使擴(kuò)張室截面不致過大，從而在較寬的頻率范圍內(nèi)有較大的消聲量。此外，也可以錯(cuò)開擴(kuò)張室進(jìn)、出口管的軸線。
在低頻范圍，外來聲波的頻率與擴(kuò)張室和連接管構(gòu)成的聲-振系統(tǒng)的共振頻率相近時(shí)，會使聲音放大。擴(kuò)張室消聲器還存在一個(gè)下限截止頻率。 式中： —連接管的截面積，㎡； —擴(kuò)張室容積，m3 ； —連接管的長度，m； —聲速， m/s.
（3）擴(kuò)張室消聲器的設(shè)計(jì)程序
①根據(jù)聲源的頻譜特性，合理地選擇消聲頻率，并以此來確定各個(gè)擴(kuò)張室及其插入管的長度。
②根據(jù)所需的消聲量，確定消聲器的擴(kuò)張比m，給出擴(kuò)張室截面的幾何參數(shù)。
③對所設(shè)計(jì)的消聲器結(jié)構(gòu)，進(jìn)行上、下限截止頻率的驗(yàn)算，判定其是否在所需消聲頻率范圍之外，如果是在所需范圍之內(nèi)，則應(yīng)重新修改設(shè)計(jì)方案。
擴(kuò)張室消聲器是抗性消聲器的主要形式之一。抗性消聲器和阻性消聲器不同，它不使用吸聲材料，而是利用各種不同形狀的管道、腔和室進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合，提供管道系統(tǒng)的阻抗失配，使聲波產(chǎn)生反射或干涉現(xiàn)象，從而降低由消聲器向外輻射的聲能?？剐韵暺鞯男阅芎凸艿澜Y(jié)構(gòu)形狀有關(guān)，一般選擇性較強(qiáng)，適用于窄帶噪聲和低、中頻噪聲的控制。
1、消聲原理及分類
擴(kuò)張室消聲抗性消聲器最常用的結(jié)構(gòu)形式，也稱膨脹式消聲器。其主要消聲原理是：利用管道的截面突變引起聲阻抗變化，使得一部分沿管道傳播的聲波反射回聲源；同時(shí)，通過腔、室和內(nèi)接管長度的變化，使得向前傳播的聲波與在不同管截面上的反射波之間產(chǎn)生 的相位差，相互干涉，從而達(dá)到消聲的目的。
按其通道的結(jié)構(gòu)形式，擴(kuò)張室消聲器可分為單腔式、孔形式、錐形式、帶外連接管的雙節(jié)式、帶內(nèi)連接管的雙節(jié)式五種基本形式。
2、擴(kuò)張室消聲器消聲量的計(jì)算
（1）單腔擴(kuò)張室消聲器
如果只考慮擴(kuò)張室本身的特性，單腔擴(kuò)張室消聲器的傳遞損失可以采用下式計(jì)算：
式中： —擴(kuò)張室長度，m； —擴(kuò)張比， ； —擴(kuò)張室截面積，㎡ ； —進(jìn)氣管截面積，㎡ ； —出氣管截面積，㎡ ； —波數(shù)， .
多數(shù)情況下，擴(kuò)張室消聲器的進(jìn)、出氣口管徑是一樣的， .消聲量表達(dá)式為：
圖5-2-48給出的是不同 值的單節(jié)擴(kuò)張室消聲器傳遞損失曲線。傳遞損失是一個(gè)周期性函數(shù)。當(dāng) 時(shí)，消聲量為值，此時(shí)，上式可寫成： 由 和 可以計(jì)算出消聲器的消聲頻率和通過頻率（無衰減）
為了消除某一特定頻率的噪聲可適當(dāng)選擇擴(kuò)張室的長度，以使消聲器在該頻率上有消聲量。
（2）外連接管雙腔擴(kuò)張室消聲器
為了改進(jìn)擴(kuò)張室消聲器的性能，經(jīng)常把兩節(jié)擴(kuò)張室消聲器用一定長度的連接管聯(lián)結(jié)起來。帶外連接管的雙腔擴(kuò)張室消聲器的傳遞損失為； （3）內(nèi)連接管雙腔擴(kuò)張室消聲器
內(nèi)連接管雙腔擴(kuò)張室消聲器的傳遞損失為： （4）孔形擴(kuò)張室消聲器
孔形擴(kuò)張室消聲器的傳遞損失可按下式計(jì)算： （5）錐形式擴(kuò)張室消聲器
在有些情況，不允許使用管道橫截面突然收縮和膨脹的消聲器，可以使用錐形過渡管室，它的原理和一般擴(kuò)張室消聲器相同。傳遞損失按圖5-2-52計(jì)算。
3、擴(kuò)張室消聲器的設(shè)計(jì)
（1）消聲器基本結(jié)構(gòu)的選擇
單腔擴(kuò)張室在實(shí)際應(yīng)用中比較少，為了在較寬的頻率范圍內(nèi)有較好的消聲效果，通常把多節(jié)不同的擴(kuò)張室消聲器用不同長度的插入管串聯(lián)起來。多節(jié)組合的擴(kuò)張室消聲器的傳遞損失，可以先分別計(jì)算各單腔擴(kuò)張室消聲器的傳遞損失，再進(jìn)行算術(shù)疊加。當(dāng)然，由于各個(gè)擴(kuò)張室之間存在耦合現(xiàn)象，總的消聲量并不等于算術(shù)疊加值，但作為定性還可以采用。
通過多節(jié)擴(kuò)張室的串聯(lián)組合，可以改善整個(gè)消聲頻率特性，同時(shí)還可以提高總的消聲量。
由于消聲器通道截面的突然擴(kuò)張和收縮，將會增大擴(kuò)張室消聲器的阻力損失，為了改善其空氣動力性能，常借助穿孔管將擴(kuò)張室的插入管連接起來。
在實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)中，有時(shí)為了減少體積，把多個(gè)擴(kuò)張室消聲器單元，通過串聯(lián)和并聯(lián)等方式，合理的組合，滿足聲學(xué)指標(biāo)和空氣動力性能指標(biāo)。
（2）上、下限截止頻率的控制
擴(kuò)張室消聲器的消聲量隨著擴(kuò)張比的增大而增加，為獲得較大的消聲量就要增大擴(kuò)張比。可以通過兩個(gè)途徑達(dá)到目的：一是增加擴(kuò)張室的截面積，二是縮小進(jìn)、排氣管的口徑。而后者將受到流速、壓力損失等因素的限制，對于前者也不能無限度地增大?；谄矫娌ɡ碚?，當(dāng)擴(kuò)張室的橫截面積過大時(shí)，波長很短的高頻聲波以窄聲束形式從消聲器通道中部通過，類似阻性消聲器的高頻失效頻率那樣，將導(dǎo)致消聲量急劇下降。擴(kuò)張室消聲器的上限截止頻率可用下式計(jì)算： 式中： ——聲速，m/s；D——擴(kuò)張室直徑（對于面積為S的矩形截面 ），m.
擴(kuò)張室的截面積越大，消聲上限截止頻率越低，即消聲器的有效消聲頻率范圍越窄。因此，擴(kuò)張比不能盲目地選擇太大，要兼顧消聲量和消聲頻率兩個(gè)方面。
為了解決上限截止頻率的影響，可以用一組并聯(lián)的小通道代替一個(gè)大通道，在每個(gè)小通道上設(shè)計(jì)安裝消聲器，這樣即可在有足夠擴(kuò)張比的條件下，使擴(kuò)張室截面不致過大，從而在較寬的頻率范圍內(nèi)有較大的消聲量。此外，也可以錯(cuò)開擴(kuò)張室進(jìn)、出口管的軸線。
在低頻范圍，外來聲波的頻率與擴(kuò)張室和連接管構(gòu)成的聲-振系統(tǒng)的共振頻率相近時(shí)，會使聲音放大。擴(kuò)張室消聲器還存在一個(gè)下限截止頻率。 式中： —連接管的截面積，㎡； —擴(kuò)張室容積，m3 ； —連接管的長度，m； —聲速， m/s.
（3）擴(kuò)張室消聲器的設(shè)計(jì)程序
①根據(jù)聲源的頻譜特性，合理地選擇消聲頻率，并以此來確定各個(gè)擴(kuò)張室及其插入管的長度。
②根據(jù)所需的消聲量，確定消聲器的擴(kuò)張比m，給出擴(kuò)張室截面的幾何參數(shù)。
③對所設(shè)計(jì)的消聲器結(jié)構(gòu)，進(jìn)行上、下限截止頻率的驗(yàn)算，判定其是否在所需消聲頻率范圍之外，如果是在所需范圍之內(nèi)，則應(yīng)重新修改設(shè)計(jì)方案。