超声波液位计前端聚氨酯弹性体材料综合吸声性能的提高最为明显,本小节将研究云母填料尺寸的改变对聚氨酯弹性体材料的水声性能的影响。将相同含量、不同颗粒尺寸的云母填料与聚氨酯弹性体基体混合,得到一系列含不同尺寸云母填料的聚氨酯弹性体声学试件,进行相关声学性能的测试,实验结果如图3 所示。,不同颗粒尺寸的云母片填充聚氨酯弹性体材料的声学性能有较大差异,尤其是对吸声性能的影响更为明显。随着云母片尺寸的增大,材料的吸声性能逐渐提高,特征吸声峰值向低频移动,低频段的吸声性能得到更大的改善,60 目时材料的吸声性能最好。云母片尺寸的改变对材料的反射系数也有影响,在9kHz以上频段内,随着云图3 　不同尺寸云母填料改性聚氨酯弹性体材料的吸声系数和反射系数频谱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,反射系数增加,但在9kHz 以下频段内其变化的规律性并不直观。这可能是因为材料的吸声性能
主要取决于对入射声波的衰减能力,而入射声波的衰减主要依赖于聚氨酯弹性体分子链间的粘滞阻尼以及与填料界面的内摩擦作用,云母填料的尺寸直接决定了填料与基体的界面尺寸,对微相分离影响的程度不一样,从而影响材料的吸声性能[12 ] 。聚氨酯弹性体材料的反声性能同本文3. 2中所述一样,主要取决于材料与相邻水介质的特性阻抗差异,云母填料粒子在聚氨酯弹性体中具有散射作用,它的加
入可以改变材料的密度,从而改变了材料的声速,而不同尺寸的填料对声波的反射和散射作用各不相同,因此,云母填料尺寸的变化对材料反声性能的影响规律更为复杂,下一步将在这方面进行更深入的研究。3. 4 　填料含量对聚氨酯弹性体水下吸声性能的影响根据3. 2 中的实验结果及分析,空心玻璃微珠可以改善聚氨酯弹性体体系的低频吸声性能,其中Q H700 号玻璃微珠综合吸声性能较好,并且玻璃微珠的密度较小,它的加入可以降低产品的重量。对其它条件和成分相同的聚氨酯弹性体,改变空心玻璃微珠填料的含量,制备一系列声学试件,按相应的标准测试其声学性能,相关结果如图4 所示。由图4 的测试结果可以看出,QH700 号玻璃微珠填料含量的改变使得聚氨酯弹性体材料的特征吸声峰频率偏移,不同频段内的吸声性能发生相应的变化。当填料的含量从5 %增加到8 %时,材料的特征吸声频率向低频移动,系数r 作为均匀设计的目标函数,以聚氨酯弹性体中各填料组分的含量为变量,以聚氨酯弹性体为基体,对该三元变量体系而言,因素数为3 ,因此可选用均匀表U5 (54 ) ,并参照
相应的使用表来安排实验并进行水声性能测试,相应的均匀设计方案及实验结果如表2 所示。对表2 均匀设计的数据进行多元回归分析,建立填料含量与平均吸声系数α和平均反射系数r 的回归方程,其中w1 、w2 、w3 、分别为云母片(约60 目) 、空心玻璃微珠Q H700 和空心玻璃微珠K100的质量比。http://www.rlsonar.com/