超聲波液位計前端聚氨酯彈性體材料綜合吸聲性能的提高最為明顯,本小節(jié)將研究云母填料尺寸的改變對聚氨酯彈性體材料的水聲性能的影響。將相同含量、不同顆粒尺寸的云母填料與聚氨酯彈性體基體混合,得到一系列含不同尺寸云母填料的聚氨酯彈性體聲學試件,進行相關聲學性能的測試,實驗結果如圖3 所示。,不同顆粒尺寸的云母片填充聚氨酯彈性體材料的聲學性能有較大差異,尤其是對吸聲性能的影響更為明顯。隨著云母片尺寸的增大,材料的吸聲性能逐漸提高,特征吸聲峰值向低頻移動,低頻段的吸聲性能得到更大的改善,60 目時材料的吸聲性能最好。云母片尺寸的改變對材料的反射系數(shù)也有影響,在9kHz以上頻段內,隨著云圖3 不同尺寸云母填料改性聚氨酯彈性體材料的吸聲系數(shù)和反射系數(shù)頻譜Fig. 3 Sound absorption coefficient and sound reflectioncoefficient spect ra of polyuret hane elastomer sampleswit h different sizes of mica母填料尺寸的增大,反射系數(shù)增加,但在9kHz 以下頻段內其變化的規(guī)律性并不直觀。這可能是因為材料的吸聲性能
主要取決于對入射聲波的衰減能力,而入射聲波的衰減主要依賴于聚氨酯彈性體分子鏈間的粘滯阻尼以及與填料界面的內摩擦作用,云母填料的尺寸直接決定了填料與基體的界面尺寸,對微相分離影響的程度不一樣,從而影響材料的吸聲性能[12 ] 。聚氨酯彈性體材料的反聲性能同本文3. 2中所述一樣,主要取決于材料與相鄰水介質的特性阻抗差異,云母填料粒子在聚氨酯彈性體中具有散射作用,它的加
入可以改變材料的密度,從而改變了材料的聲速,而不同尺寸的填料對聲波的反射和散射作用各不相同,因此,云母填料尺寸的變化對材料反聲性能的影響規(guī)律更為復雜,下一步將在這方面進行更深入的研究。3. 4 填料含量對聚氨酯彈性體水下吸聲性能的影響根據(jù)3. 2 中的實驗結果及分析,空心玻璃微珠可以改善聚氨酯彈性體體系的低頻吸聲性能,其中Q H700 號玻璃微珠綜合吸聲性能較好,并且玻璃微珠的密度較小,它的加入可以降低產(chǎn)品的重量。對其它條件和成分相同的聚氨酯彈性體,改變空心玻璃微珠填料的含量,制備一系列聲學試件,按相應的標準測試其聲學性能,相關結果如圖4 所示。由圖4 的測試結果可以看出,QH700 號玻璃微珠填料含量的改變使得聚氨酯彈性體材料的特征吸聲峰頻率偏移,不同頻段內的吸聲性能發(fā)生相應的變化。當填料的含量從5 %增加到8 %時,材料的特征吸聲頻率向低頻移動,系數(shù)r 作為均勻設計的目標函數(shù),以聚氨酯彈性體中各填料組分的含量為變量,以聚氨酯彈性體為基體,對該三元變量體系而言,因素數(shù)為3 ,因此可選用均勻表U5 (54 ) ,并參照
相應的使用表來安排實驗并進行水聲性能測試,相應的均勻設計方案及實驗結果如表2 所示。對表2 均勻設計的數(shù)據(jù)進行多元回歸分析,建立填料含量與平均吸聲系數(shù)α和平均反射系數(shù)r 的回歸方程,其中w1 、w2 、w3 、分別為云母片(約60 目) 、空心玻璃微珠Q H700 和空心玻璃微珠K100的質量比。http://www.hiaddragon.cn/ |
