Abstract

High absorption at low frequencies with porous absorbers requires considerable material thicknesses leading to increased space requirement and corresponding costs. As a solution, resonance absorbers, e.g. plate resonators, are used. They can absorb low frequencies at their mass-spring resonance. Classic plate resonators and composite plate resonators, considered in this thesis, differ in their structure as well as edge clamping. Analytical models for these resonators already exist in the literature, but only a few studies validate these models through measurements. This thesis compares analytical models of plate resonators with measurements in literature and numerical simulations. The realization of exact edge clamping throughout the different measurements could not always be put into practise. As a result for every validation the analytical approach has to be selected individually. High correspondence between analytical models and impedance tube measurements was achieved for fixed and freely supported edge plates. The numerical verification of the modal frequencies of plates also showed very good results.

Kurzfassung

Die Absorption tiefer Frequenzen erfordert bei porösen Absorbern beträchtliche Materialstärken, was zu einem erhöhten Platzbedarf und entsprechenden Kosten führt. Daher werden in der Praxis häufig Resonanzabsorber eingesetzt, darunter Plattenresonatoren, die bei ihrer Masse-Feder-Resonanz einen hohen Absorptionsgrad erreichen können. Die zwei wichtigsten Vertreter davon, klassische Plattenresonatoren und Verbundplatten-Resonatoren, unterscheiden sich sowohl im Aufbau als auch in ihrer Randeinspannung. In der Literatur existieren verschiedene analytische Modelle. Es gibt jedoch nur wenige Studien, die diese Modelle mithilfe von Messungen validieren. Deshalb widmet sich diese Arbeit dem Vergleich analytisch bestimmter Absorptionsgrade von Plattenresonatoren mit Messungen aus der Literatur aber auch numerischen Simulationen. Aus unterschiedlichen Messaufbauten wurde deutlich, dass mathematisch exakte Randeinspannungen in der Praxis nicht umsetzbar sind. Der jeweilige analytische Ansatz muss daher individuell auf Basis der realen Einspannung gewählt werden. Für völlig frei schwingende Platten gibt es keine analytischen Lösungen, hier ist nur der numerische Ansatz möglich. Für fest eingespannte und frei aufliegende Platten konnten gute Übereinstimmungen des Absorptionsgrades zwischen analytischen Modellen und Impedanzrohr-Messungen erzielt werden. Auch der Vergleich numerischer mit analytischer Berechnung von Biegeeigenfrequenzen ergab sehr gute Ergebnisse.

Full Text and additional Material

You can download the full version of the master thesis here.