CN101650939A - 利用管腔耦合与管束穿孔板结合的耦合共振吸声装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用管腔耦合与管束穿孔板结合的耦合共振吸声装置，包括一穿有孔洞的穿孔板、背板和侧板三者组成封闭空腔；在空腔内，通过穿孔板上的孔洞插入并连接一根管束，该管束上分布有节点，节点上连通有至少一根旁支管束；主管束和旁支管束上都可以分布有节点并连通旁支管束，所有管束与节点形成树状结构；管子没有链接到节点上的另一端为开口或封闭，直接放置在封闭的空腔内。本发明通过将管束链接成树状结构，充分利用旁支管束的管腔耦合共振吸声原理和管束结构对共振吸收峰和吸声频带的调制特性，增加声阻和声质量，增大了吸声系数，同时促使吸收峰向高频移动，有助于提高高频吸声效果，拓宽吸声频带。

Description

利用管腔耦合与管束穿孔板结合的耦合共振吸声装置

技术领域

本发明涉及一种共振吸声装置，特别涉及一种将管束穿孔板共振吸声结构和树状多枝结构二者结合起来的耦合共振吸声装置。

背景技术

噪声控制工程中应用的吸声材料和吸声结构种类很多，按其吸声原理大致可分为多孔性吸声材料、薄板共振吸声结构、薄膜共振吸声结构、穿孔板共振吸声以及微穿孔板吸声结构。

尽管穿孔板共振吸声结构以及微穿孔板吸声结构较多孔性吸声材料在吸声特性、流阻、抗潮湿、耐腐蚀、卫生清洁等方面具有许多优越特点，但是仍无法满足一些噪声控制的实际需要，特别是在吸声空间受到严格限制的场合下，要控制低频噪声就显得有些力不从心，因为对于一般共振吸声结构，要增强其低频声吸收，就必须大幅增加空腔深度，而这在实际工程中往往是无法做到的。

申请目前检索了G10K，重点检索了G10K 11/172，找出对比文献：中国专利ZL00100641.X“管束式穿孔板共振吸声装置”。该专利记载的主要特征在于：管束式穿孔板共振吸声结构由穿孔板和底板、侧板(三者组成封闭空腔)及管束构成。管束为若干与穿孔板小孔直径相同的细长管(可为弯曲的柔性管束)排列组成，柔性管束的长度不受穿孔板共振吸声结构腔深的限制(可设计成长短不一，以调谐共振频率和改变不同频率下的吸声系数)，其管束长度可小于腔深，亦可远大于腔深。该结构利用管腔耦合共振的吸声原理，增大其吸声系数和声阻，提高低频吸声效果。该管束式穿孔板共振吸声结构目前吸声频带局限于中低频，吸声频带尚不够宽，管束的长度对于管束式穿孔板共振吸声结构至关重要，如果管长过短，对其吸声性能会影响很大，大幅降低吸声性能，因此若想保证较好的吸声性能必须使用较长的管束，后腔深度也会相应增加，不利于该装置的推广使用，且线状的管束设计单一，不能充分利用管腔耦合共振的吸声特性以及管束的长度对消耗声能的贡献。长期以来，声学研究人员一直在积极寻找和研究开发体积较小的、能够在宽频带内保持良好吸声效果的新型吸声结构。为此，本发明提出了一种将管束穿孔板共振吸声装置和树状多枝结构二者结合起来的利用管腔耦合与管束穿孔板结合的耦合共振吸声装置，以实现提高吸声系数、拓宽吸声频带的目的。

发明内容

本发明的目的在于：克服目前噪声控制方法中低频吸声不足的缺陷；从而提供一种利用管腔耦合与管束穿孔板结合的耦合共振吸声装置，通过将管束链接成树状结构，由于旁支管束的作用，增加了空腔内管束的体积，充分消耗声能并利用管腔耦合共振吸声原理，以及管束的树状多枝结构对共振吸收峰和吸声频带的调制特性，增加声阻和声质量，强化吸声，调制共振吸收峰和吸声频带，从而增大吸声系数，增强中、低频噪声的有效吸收，同时提高高频吸声效果，拓宽吸声频带，并且达到减小共振吸声装置的共振腔腔深的尺寸且保持较高的宽频带吸声性能的目的。

为了实现上述目的，本发明提供一种利用管腔耦合与管束穿孔板结合的耦合共振吸声装置，包括由穿孔板1、背板2和侧板3组成封闭空腔，其特征在于：还包括N根主管束6，所述的主管束6置于所述封闭空腔内，该主管束6的一端为开口或封闭，直接放置在封闭的空腔内，该主管束6的另一端通过穿孔板1上的孔洞5插入并连接于穿孔板1上；主管束6的每一根管子上分布有M个孔洞，所述的孔洞为第一节点8，所述的第一节点8的位置在主管束6的每一根管子上的任何部位，或者在每一根管子的一端口；所述的每个第一节点8上连通有第一旁支管束7，所述的第一旁支管束7上也分布有第二节点8′，第二节点8′上也连通有第二旁支管束7′；所述的第一旁支管束7和第二旁支管束7′统称为旁支管束；分布在主管束6上的节点就是第一节点8，分布在旁支管束上的节点就是第二节点8′；所述的主管束6、第一旁支管束7和第二旁支管束7′通过所述的第一节点8和第二节点8′形成树状结构。

上述技术方案中，所述的由穿孔板1、背板2和侧板3组成的封闭空腔的腔深D为10～1500mm。

上述技术方案中，所述的N等于或小于所述的孔洞5个数；所述的M大于等于1。

上述技术方案中，所述穿孔板1为铁板、钢板、铜板、不锈钢板、铝板、塑料板、玻璃板、PVC板、PE板或木板。

上述技术方案中，所述穿孔板1的厚度t为0.5～10mm；孔洞5的穿孔率σ为0.1％～30％。

上述技术方案中，所述穿孔板1上的孔洞5的排列方式为规则的三角形排列或正方形排列方式，或采用非规则排列方式，所述孔洞5的孔径d为0.1～5mm。

上述技术方案中，所述的主管束6、第一旁支管束7和第二旁支管束7′为金属管、玻璃管、陶瓷管、橡胶管或塑料管；其中，所述的主管束6、第一旁支管束7和第二旁支管束7′采用相同管材，或采用不同管材。

上述技术方案中，所述的主管束6长度l可以是任意长；优选主管束6长度l为2～5000mm，直径为0.1～5mm；所述的第一旁支管束7长度l＜腔深D或l＞＞腔深D，该旁支管束7长度l为2～5000mm，直径为0.1～5mm；所述的第二旁支管束7′长度可以是任意长；优选旁支管束7长度l为2～5000mm，直径为0.1～5mm。

上述技术方案中，所述的主管束6与穿孔板1的连接方式、第一旁支管束7与第一节点8相连方式、第二旁支管束7′与第二节点8′相连方式为粘接、焊接、螺纹连接、一次注塑成型、通过一个过渡接头4或多通接头9安装连接。

上述技术方案中，所述的每个第一节点8上可连通一条第一旁支管束7或者多条第一旁支管束7；第一旁支管束7和第二旁支管束7′上也可有第二节点8′，并所述的每个第二节点8′连通一条或者多条第二旁支管束7′。

本发明的利用管腔耦合与管束穿孔板结合的耦合共振吸声装置，是采用一穿有孔洞的穿孔板、背板和侧板三者组成封闭空腔，以及将管束构成具有树状结构组成的。管束由主管束和旁支管束构成，主管束为若干根细长管(可为弯曲的柔性管束)排列组成，主管束的作用主要是连接穿孔板。主管束和旁支管束的长度不受穿孔板共振吸声结构腔深的限制，可设计成长短不一，以调谐共振频率和改变不同频率下的吸声系数，达到调制拓宽吸声频带的目的。其管束长度可小于腔深，亦可远大于腔深。由于具有树状结构的细长管束的嵌入穿孔板，一方面大大增加了穿孔板共振吸声结构的声阻，另一方面由于节点和旁支新管束的作用起到了调制共振频率的作用，同时细长管束的管共振与穿孔板共振吸声结构的腔共振相互耦合作用拓宽了管束式穿孔板共振吸声结构的有效吸声频带。该结构充分利用管腔耦合共振，增大其吸声系数和声阻，同时拓宽其吸声频带。

本发明的优点在于：

(1)一般管束式穿孔板共振吸声装置中线状管束的长短，对于管束式穿孔板共振吸声结构至关重要，如果管束的长度过短，对其吸声性能会影响很大，大幅降低吸声性能。本发明的耦合共振吸声装置中通过将管束设计成带有节点和旁支管束的树状结构，由于旁支管束的增多，管束内参与往复运动并受到粘滞阻尼的空气柱比传统穿孔板共振吸声结构小孔内的空气柱和线状管束穿孔板的管束内的空气柱要多，声阻要大，减小了管长过小对共振频率的影响，充分消耗声能和利用管腔耦合共振吸声原理。

(2)在本发明的耦合共振吸声装置中，旁支管束可以看作主管束的一个旁支声管，当平面波从主管束中传来，由于节点的影响，主管束中将产生反射波和透射波，在旁支管束中也会产生漏入波，对声波的传播产生了影响，充分消耗声能及增加声质量；

(3)本发明的耦合共振吸声装置中，在主管束上设置有节点，若节点开口的直径小于旁支管束的管径，则旁支管束可看作一个亥姆霍兹共鸣器，对主管束中的声波产生了滤波和阻拦的作用并消耗了声能；其滤波的作用特别适宜消除声波中的一些声压级特别高的频率成分。

(4)为了展宽具有树状结构的管束式穿孔板共振吸声装置的消声频率范围，可以在主管束上安装上长短和粗细各不相同的多个旁支管束，或者再在旁支管束上安装上各种其他的旁支管束，其设计灵活，更利于应用于各种需要进行消声处理的场合。

本发明在有限的后腔空间中增加了管束的体积，充分利用了管腔耦合共振的吸声原理，以及管长、管束结构、节点数量和位置对共振吸收峰和吸声频带的调制特性，从而增大吸声系数，增强中、低频噪声的有效吸收，同时提高高频吸声效果，拓宽吸声频带。

附图说明

图1为本发明的耦合共振吸声装置示意图，即每根主管束上有一个第一节点，每个第一节点上连通一条第一旁支管束；

图2为本发明的耦合共振吸声装置另一种实施例结构示意图，即每根主管束上有两个第一节点，每个第一节点上连通一条第一旁支管束；

图3为本发明的耦合共振吸声装置另一种实施例结构示意图，即每根主管束上有四个第一节点，每个第一节点上连通一条第一旁支管束；

图4为本发明的耦合共振吸声装置另一种实施例结构示意图，即主管束的第一节点上连通有多条第一旁支管束；

图5为本发明的耦合共振吸声装置另一种实施例结构示意图，即第一旁支管束上分布有第二节点并连通一根第二旁支管束；

图6为本发明的安装有过度接头和多通接头的共振吸声装置示意图；

图7为在内径29mm的圆柱形行波管中，利用双传声器传递函数法测量的本发明的耦合共振吸声装置、管束式穿孔板共振吸声装置和穿孔板的中高频吸声性能对比图(腔深120mm)；

图8为在边长40mm的矩形方管中，用双传声器传递函数法测量的本发明的共振吸声装置、管束式穿孔板共振吸声装置和穿孔板的中低频吸声性能对比图(腔深125mm)；

图9为在边长40mm的矩形方管中，用双传声器传递函数法测量的本发明的共振吸声装置在不同腔深的中低吸声性能对比图。

图面说明

1-穿孔板，         2-背板，       3-侧板，           4-过渡接头，

5-孔洞，           6-主管束，     7-第一旁支管束，   8-节点，

7′-第二旁支管束   8′-第二节点   9-多通接头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

实施例1

本实施例制作了两种本发明的耦合共振吸声装置。

参考图1，第一种是有一根第一旁支管束7的本发明的共振吸声装置，该装置由一块不锈钢制作的穿孔板1、不锈钢制作的背板2和不锈钢制作的侧板3组成的封闭空腔，该封闭空腔的深度D为120mm，该穿孔板1为直径29mm的圆形不锈钢板，厚度为0.8mm，穿孔板1上设有孔洞5，孔洞5直径为1.6mm，孔洞5穿孔率为6.4％，穿孔板1上孔洞5的排列方式为规则的正方形排列；通过过渡接头4将21根橡胶制作的主管束6安装在穿孔板1上的孔洞5上，主管束6的一开口端与穿孔板1相连，主管束6的根数等于孔洞5个数，主管束6长度为100mm，主管束外径2.5mm，管壁厚0.6mm，内径1.3mm，每根主管束6上分布有一个第一节点8，第一节点8的位置在距离主管束6未接在穿孔板1上的一端60mm处，第一节点8的直径为1.3mm；每个第一节点8上连通有一根第一旁支管束7，如图1所示，第一旁支管束7与主管束6采用相同材料制作，第一旁支管束7长度为60mm，外径2.5mm，管壁厚0.6mm，内径1.3mm，第一旁支管束7与第一节点8的连接方式为粘接，第一旁支管束7上无第二节点8′；主管束6、第一旁支管束7与第一节点8就形成了树状结构，所有管子没有链接到穿孔板1或第一节点8上的另一端为开口直接放置在封闭的空腔内。

参考图2，第二种本发明的共振吸声装置与实施例1的第一种本发明的耦合共振吸声装置结构相同，区别在于：在每一根主管束6上有两个第一节点8，每一个第一节点8上安装一根第一旁支管束7。区别还在于：主管束外径2.63mm，管壁厚0.9mm，内径0.83mm，每根主管束6上分布有2个第一节点8，第一节点8是管束上的孔洞，每个第一节点8的直径为1.3mm，其中第一个第一节点8的位置在距离主管束6未接在穿孔板1上的一端50mm处，第一个第一节点8上连通有1根50mm的第一旁支管束7，第二个第一节点8的位置在在距离主管束6未接在穿孔板1上的一端30mm处，第二个第一节点8上连通有1根30mm的第一旁支管束7，如图2所示；第一旁支管束7与主管束6采用相同材料制作，所有第一旁支管束7的外径2.5mm，管壁厚0.6mm，内径1.3mm，第一旁支管束7与第一节点8的连接方式为粘接，第一旁支管束7上无第二节点8′；主管束6、第一旁支管束7与第一节点8就形成了树状结构，所有管子没有链接到穿孔板1或第一节点8上的另一端为开口直接放置在封闭的空腔内。

用双传声器传递函数法在内径29mm的圆柱形行波管完成了具有树状结构的管束式穿孔板共振吸声装置中高频消声机理的实验研究。测量了穿孔板、无旁支的线状管束穿孔板、有一个旁支管束的具有树状结构的管束式穿孔板和有两个旁支管束的具有树状结构的管束式穿孔板的中高频吸声系数，确定旁支管束的结构对管束穿孔板声学性能的影响。测量中用到的其他共振吸声结构的参数如下：

穿孔板参数：孔洞以正方形排列，孔洞直径1.6mm，孔洞之间的中心间距4.82mm，板厚0.8mm。

无旁支的线状管束穿孔板参数：管束外径2.63mm，管壁厚0.9mm，内径0.83mm，管束长10cm，穿孔板上孔洞以正方形排列，孔洞之间的中心间距4.82mm，板厚0.8mm。

从图7可以看出：有两个旁支管束的具有树状结构的管束式穿孔板的吸声性能比另外三种共振吸声结构在600Hz-1000Hz要好很多；在1000Hz至3500Hz间具有树状结构的管束穿孔板共振吸声结构也出现了多个峰值高于穿孔板的共振吸声峰。因此，具有树状结构的管束式穿孔板共振吸声装置中高频吸声性能潜力很大，值得挖掘。

实施例2

本实施例制作了两种利用管腔耦合与管束穿孔板结合的耦合共振吸声装置。

第一种本发明的共振吸声装置与实施例1的第二种本发明的耦合共振吸声装置结构相同，区别在于：将49根橡胶制作的主管束6安装在穿孔板1上的孔洞5上。

区别还在于：由一块不锈钢制作的穿孔板1、有机玻璃制作的背板2和有机玻璃制作的侧板3组成的封闭空腔，该封闭空腔的深度D为125mm，该穿孔板1为边长为40mm的正方形不锈钢板，厚度为0.8mm，穿孔板1上的孔洞5穿孔率为6.2％，穿孔板1上孔洞5的排列方式为规则的正方形排列；通过过渡接头4将49根橡胶制作的主管束6安装在穿孔板1上的孔洞5上。

参考图3，本发明的共振吸声装置与实施例2的第一种本发明的耦合共振吸声装置结构相同，区别在于：在一根主管束6上有四根第一旁支管束7。

区别还在于：每根主管束6上分布有4个第一节点8，第一节点8是管束上的孔洞，每个第一节点8的直径为1.3mm，其中第一个第一节点8的位置在距离主管束6接在穿孔板1上的一端的20mm处，第二个第一节点8的位置在距离主管束6接在穿孔板1上的一端的40mm处，第三个第一节点8的位置在距离主管束6接在穿孔板1上的一端的60mm处，第四个第一节点8的位置在距离主管束6接在穿孔板1上的一端的80mm处，每个第一节点8上连通有1根30mm的第一旁支管束7，如图3所示；第一旁支管束7与主管束6采用相同材料制作，所有第一旁支管束7的外径2.5mm，管壁厚0.6mm，内径1.3mm，第一旁支管束7与第一节点8的连接方式为粘接，第一旁支管束7上无第二节点8′；主管束6、第一旁支管束7与第一节点8就形成了树状结构，所有管子没有链接到穿孔板1或第一节点8上的另一端为开口直接放置在封闭的空腔内。

用双传声器传递函数法在边长40mm的矩形方管完成了具有树状结构的管束式穿孔板共振吸声装置中低频消声机理的实验研究。测量了穿孔板、无旁支的线状管束穿孔板、有两个旁支管束的具有树状结构的管束式穿孔板和有四个旁支管束的具有树状结构的管束式穿孔板的中低频吸声系数，确定旁支管束的结构和后腔深度对具有树状结构的管束式穿孔板共振吸声装置中低频声学性能的影响。测量中用到的其他共振吸声结构的参数如下：

穿孔板参数：孔洞以正方形排列，孔洞直径1.6mm，孔洞之间的中心间距4.82mm，板厚0.8mm。

无旁支的线状管束穿孔板参数：管束外径2.63mm，管壁厚0.9mm，内径0.83mm，管束长10cm，穿孔板上孔洞以正方形排列，孔洞之间的中心间距4.82mm，板厚0.8mm。

从图8可以看出：在相同后腔深度的情况下，旁支管束越多，共振吸声装置的第一个共振峰越往高频移动，且峰值的吸声系数越高。无旁支管束的管束式穿孔板共振吸声装置的主吸声频带在100Hz的吸声系数达到了0.85以上，有两个旁支管束的具有树状结构的管束式穿孔板共振吸声装置的主吸声频带在128Hz的吸声系数达到了0.88以上，有四个旁支管束的具有树状结构的管束式穿孔板共振吸声装置的主吸声频带在176Hz的吸声系数达到了0.98以上，三种共振吸声装置在50Hz-400Hz的吸声性能明显优于穿孔板共振吸声装置。无旁支管束的管束式穿孔板共振吸声装置的第一个吸声频带在64Hz-140Hz间吸声系数达到了0.6以上，频带宽度76Hz；有两个旁支管束的具有树状结构的管束式穿孔板共振吸声装置在84Hz-196Hz间吸声系数达到了0.6以上，频带宽度112Hz；有四个旁支管束的具有树状结构的管束式穿孔板共振吸声装置在120Hz-264Hz间吸声系数达到了0.6以上，频带宽度144Hz；可见随着旁支管束的增多，主吸声频带的宽度也相应增宽。

图9为有四个旁支管束的具有树状结构的管束式穿孔板在腔深分别为125mm和250mm的中低频吸声系数，可以看出：在腔深为125mm时，主吸声峰值在176Hz达到了0.98以上，在120Hz-264Hz间吸声系数达到了0.6以上，频带宽度144Hz；在腔深为250mm时，主吸声峰值在116Hz达到了0.99以上，在68Hz-196Hz间吸声系数达到了0.6以上，频带宽度128Hz。随着腔深的增大，主吸声频带向低频移动，主吸声峰值也相应增大，频带宽度略有减小。

实施例3

参考图4，本实施例制作了一种利用管腔耦合与管束穿孔板结合的耦合共振吸声装置。该装置的封闭空腔由一块穿孔板1、背板2和侧板3组成的封闭空腔，其中，穿孔板1、背板2和侧板3可以由厚度为1.0mm的铁板或铜板制作，该封闭空腔的深度D为可以为500mm、800mm、1000mm或1500mm，该穿孔板1的形状是边长为40mm的正方形，穿孔板1上设有孔洞5，孔洞5直径为3mm，孔洞5穿孔率为7.1％，穿孔板1上孔洞5的排列方式为规则的正方形排列；通过过渡接头4将16根主管束6安装在穿孔板1上的孔洞5上，其中，主管束可以是玻璃管、塑料管、橡胶管或陶瓷管，主管束6的一开口端与穿孔板1相连，主管束6的根数等于孔洞5个数，主管束6长度为400mm，主管束外径5mm，管壁厚2mm，内径3mm，每根主管束6上分布有一个第一节点8，第一节点8是管束上的孔洞，每个第一节点8的直径为3mm，该第一节点8的位置在主管束6的未接在穿孔板上的开口端上，第一节点8上连通有三根100mm的第一旁支管束7，如图4所示；第一旁支管束7与主管束6采用相同材料制作，所有第一旁支管束7的外径6mm，管壁厚2mm，内径4mm，第一旁支管束7与第一节点8的连接方式为粘接，第一旁支管束7上无第二节点8′；主管束6、第一旁支管束7与第一节点8就形成了树状结构，所有第一旁支管子没有链接到第一节点8上的另一端为开口直接放置在封闭的空腔内。

实施例4

参考图5，本实施例制作了一利用管腔耦合与管束穿孔板结合的耦合共振吸声装置。该装置的封闭空腔由一块穿孔板1、背板2和侧板3组成的封闭空腔，其中，穿孔板1、背板2和侧板3可以由厚度为5mm的塑料板、玻璃板、PVC板、PE板或木板制作，该封闭空腔的深度D为可以为700mm、900mm、1100mm或1200mm，该穿孔板1的形状是边长为40mm的正方形，穿孔板1上设有孔洞5，孔洞5直径为3mm，孔洞5穿孔率为7.1％，穿孔板1上孔洞5的排列方式为规则的正方形排列；通过过渡接头4将16根主管束6安装在穿孔板1上的孔洞5上，其中，主管束可以是铜管、铁管或不锈钢管，主管束6的一开口端与穿孔板1相连，主管束6长度为650mm，主管束外径5mm，管壁厚2mm，内径3mm，每根主管束6上分布有一个第一节点8，第一节点8是管束6上的孔洞，每个第一节点8的直径为3mm，第一节点8的位置在距离主管束6接在穿孔板1上的一端50mm处，第一节点8上连通有1根20mm的第一旁支管束7；第一旁支管束7的中点上有一个第二节点8′，该第二节点8′的直径为3mm，第二节点8′上连通有1根600mm的第二旁支管束7′，如图5所示；第一旁支管束7、第二旁支管束7′与主管束6采用相同材料制作，所有第一旁支管束7和第二旁支管束7′的外径6mm，管壁厚2mm，内径4mm，，第一旁支管束7与第一节点8的连接方式为粘接，第二旁支管束7′与第二节点8′的连接方式为焊接；主管束6、第一旁支管束7、第二旁支管束7′、第一节点8与第二节点8′就形成了树状结构，所有管子没有链接到穿孔板1、第一节点8上或第二节点8′上的另一端为开口直接放置在封闭的空腔内。

实施例5

参考图2和图6，本实施例的本发明的共振吸声装置与实施例1的第二种本发明的耦合共振吸声装置结构相同，区别在于：主管束6与第一旁支管束7采用不用的材料。

区别还在于：封闭空腔的深度D为20mm、50mm或100mm，穿孔板1上的孔洞5穿孔率为3.1％；通过过渡接头4将16根橡胶制作的主管束6安装在穿孔板1上的孔洞5上，主管束6长度为200mm，主管束外径4mm，管壁厚2mm，内径2mm，每根主管束6上分布有2个第一节点8，第一节点8是管束上的孔洞，每个第一节点8的直径为2mm，其中第一个第一节点8的位置在距离主管束6未接在穿孔板1上的一端10mm处，第一个第一节点8上连通有1根5mm的第一旁支管束7，第二个第一节点8的位置在在距离主管束6未接在穿孔板1上的一端20mm处，第二个第一节点8上连通有1根10mm的第一旁支管束7，如图2所示；第一旁支管束7由铁管制作，所有第一旁支管束7的外径4mm，管壁厚2mm，内径2mm，第一旁支管束7与第一节点8的连接方式为多通接头9安装连接，如图6所示；第一旁支管束7上无第二节点8′；主管束6、第一旁支管束7与第一节点8就形成了树状结构，所有管子没有链接到穿孔板1或第一节点8上的另一端为开口直接放置在封闭的空腔内。

总之，本发明利用管腔耦合与管束穿孔板结合的耦合共振吸声装置通过进行吸声处理，充分利用管腔耦合共振吸声原理，和管长，例如主管束6长度和第一旁支管束7长度和第二旁支管束7′长度都可以是任意长；优选主管束6长度l为2～5000mm，直径为0.1～5mm；优选旁支管束7长度l为2～5000mm，直径为0.1～5mm；优选旁支管束7长度l为2～5000mm，直径为0.1～5mm；以及利用管束结构、节点数量和节点位置等对共振吸收峰和吸声频带的调制，其吸声频带比传统穿孔板共振吸声结构宽，增大了吸声系数，增强中、低频噪声的有效吸收，同时提高高频吸声效果，拓宽吸声频带。这是一种结构紧凑、经济实用的具有树状结构的管束式穿孔板共振吸声装置。从实施例的用双传声器传递函数法完成的具有树状结构的管束式穿孔板共振吸声装置的消声机理实验研究可以对比看出，由于旁支管束的增多，管束内参与往复运动并受到粘滞阻尼的空气柱比传统穿孔板共振吸声结构小孔内的空气柱和线状管束穿孔板的管束内的空气柱要多，声阻要大，不仅其吸收系数要比传统穿孔板共振吸声结构大，而且其吸声频带也由于充分利用了管-腔耦合共振的原因要比传统穿孔板共振吸声结构和线状管束式穿孔板共振吸声结构宽。旁支管束的多少对于具有树状结构的管束式穿孔板共振吸声结构至关重要，如果旁支管束过少，对其吸声性能会影响很大，会降低吸声性能。同时也可以看到：加上旁支管束以后，有利于提高管束式穿孔板吸声性能，具有树状结构的管束式穿孔板共振吸声结构会促使吸收峰向高频移动，同时有助于提高高频吸声效果，拓宽吸声频带；另一方面：腔深增大也有助于促使吸收峰向低频移动。

Claims (9)

1.一种利用管腔耦合与管束穿孔板结合的耦合共振吸声装置，包括由穿孔板(1)、背板(2)和侧板(3)组成封闭空腔，其特征在于：还包括N根主管束(6)，所述的主管束(6)置于所述封闭空腔内，该主管束(6)的一端为开口或封闭，直接放置在封闭的空腔内，该主管束(6)的另一端通过穿孔板(1)上的孔洞(5)插入并连接于穿孔板(1)上；主管束(6)的每一根管子上分布有M个孔洞，所述的孔洞为第一节点(8)，所述的第一节点(8)的位置在主管束(6)上的任何部位，或者在每一根管子的一端口；所述的每个第一节点(8)上连通有第一旁支管束(7)，所述的第一旁支管束(7)上也分布有第二节点(8′)，第二节点(8′)上也连通有第二旁支管束(7′)；所述的第一旁支管束(7)和第二旁支管束(7′)统称为旁支管束；所述的主管束(6)、第一旁支管束(7)和第二旁支管束(7′)通过所述的第一节点(8)和第二节点(8′)形成树状结构。

2.按权利要求1所述的利用管腔耦合与管束穿孔板结合的耦合共振吸声装置，其特征在于：所述的由穿孔板(1)、背板(2)和侧板(3)组成的封闭空腔的腔深D为10～1500mm。

3.按权利要求1所述的利用管腔耦合与管束穿孔板结合的耦合共振吸声装置，其特征在于：所述的N等于或小于所述的孔洞(5)个数；所述的M大于等于1。

4.按权利要求1所述的利用管腔耦合与管束穿孔板结合的耦合共振吸声装置，其特征在于：所述穿孔板(1)为铁板、钢板、铜板、不锈钢板、铝板、塑料板、玻璃板、PVC板、PE板或木板。

5.按权利要求1所述的利用管腔耦合与管束穿孔板结合的耦合共振吸声装置，其特征在于：所述穿孔板(1)的厚度t为0.5～10mm；孔洞(5)的穿孔率σ为0.1％～30％。

6.按权利要求1所述的利用管腔耦合与管束穿孔板结合的耦合共振吸声装置，其特征在于：所述穿孔板(1)上的孔洞(5)的排列方式为规则的三角形排列或正方形排列方式，或采用非规则排列方式，所述孔洞(5)的孔径d为0.1～5mm。

7.按权利要求1所述的利用管腔耦合与管束穿孔板结合的耦合共振吸声装置，其特征在于：所述的主管束(6)、第一旁支管束(7)和第二旁支管束(7′)为金属管、玻璃管、陶瓷管、橡胶管或塑料管；其中，所述的主管束(6)、第一旁支管束(7)和第二旁支管束(7′)采用相同管材，或采用不同管材。

8.按权利要求1所述的利用管腔耦合与管束穿孔板结合的耦合共振吸声装置，其特征在于：所述的主管束(6)与穿孔板(1)的连接方式、第一旁支管束(7)与第一节点(8)相连方式、第二旁支管束(7′)与第二节点(8′)相连方式为粘接、焊接、螺纹连接、一次注塑成型、通过一个过渡接头(4)或多通接头(9)安装连接。

9.按权利要求1所述的利用管腔耦合与管束穿孔板结合的耦合共振吸声装置，其特征在于：所述的每个第一节点(8)上连通一条第一旁支管束(7)或者多条第一旁支管束(7)；第一旁支管束(7)和第二旁支管束(7′)上也有第二节点(8′)，所述的每个第二节点(8′)连通一条或者多条第二旁支管束(7′)。

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