CN101673543A - 一种利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置，由穿有孔洞的穿孔板、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通一根主管束，该主管束上分布有节点，任何节点之间都可以用至少一根链管束建立联接，所有管束和这些节点就组成了网状结构；主管束没有连接到穿孔板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网状结构，充分利用链管束和主管束的管腔耦合共振和管束间的耦合共振的吸声原理以及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，促使吸收峰向高频移动，有助于提高高频吸声效果，同时拓宽吸声频带，增强中、低频噪声的有效吸收。

Description

一种利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置

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网状多环结构二者结合起来的具有网状结构的利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置。

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网状多环结构二者结合起来的具有网状结构的利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置，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：克服目前噪声控制采用上述方法中低频吸声不足的缺陷；从而提供一种通过将管束链接成网状结构的利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置，该装置由于链管束的作用，增加了空腔内管束的体积，充分消耗声能和利用管腔、管束间耦合共振吸声原理，以及管束结构等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，其吸声频带比传统穿孔板共振吸声结构和线状管束穿孔板共振吸声结构结构宽，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，并且达到减小穿孔板吸声结构和管束穿孔板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共振和管束间耦合共振的吸声装置，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根管子组成主管束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；所述的任意两个第一节点8之间用第一链管束7建立联接，所述的第一链管束7的两端都连通在第一节点8上；链管束上也分布有M′个第二节点8′，所述的第二节点8′连通第二链管束7′，所述的第二链管束7′的两端都连通在第二节点8′上；所述的第一节点8和第二节点8′之间也用第三链管束7″建立连接，所述的第三链管束7″的一端连通第一节点8，另一端连通第二节点8′；所述的第一链管束7、第二链管束7′和第三链管束7″统称为“链管束”；分布在主管束6上的节点就是第一节点8，分布在链管束上的节点就是第二节点8′；所述的主管束6、第一链管束7、第二链管束7′和第三链管束7″通过所述的第一节点8和第二节点8′管束形成网状结构。

上述技术方案中，所述的第一链管束7的两端分别连通在两根主管束6上的第一节点8上，或分别连通在同一根主管束6的两个第一节点8上，或两端都连通在同一个第一节点8上；所述的第二链管束7′的两端分别连通在所述的第一链管束7上的两个第二节点8′上，或两端都连通在同一个第二节点8′上；所述的第三链管束7″的一端连通第一节点8，另一端连通第二节点8′。

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或M′是大于或等于1的正整数。

上述技术方案中，所述的穿孔板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，所述的穿孔板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，所述的穿孔板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、第一链管束7、第二链管束7′和第三链管束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、第一链管束7、第二链管束7′和第三链管束7″采用相同材料，或采用不同材料。

上述技术方案中，所述的主管束6长度l＜腔深D或l＞＞腔深D；所述的主管束6长度l为2～5000mm，直径为0.1～5mm；所述的第一链管束7长度l＜腔深D或l＞＞腔深D，该链管束7长度l为2～5000mm，直径为0.1～5mm；所述的第二链管束7′长度l＜腔深D或l＞＞腔深D，该链管束7长度l为2～5000mm，直径为0.1～5mm；所述的第三链管束7″长度l＜腔深D或l＞＞腔深D，该链管束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、第一链管束7与第一节点8相连方式、第二链管束7′与第二节点8′相连方式、第三链管束7″与第一节点8相连方式和该链管束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。

本发明的利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置，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，并将主管束和链管束构成网状结构组成的。主管束为若干根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。主管束和链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。主管束管束长度可小于腔深，亦可远大于腔深。主管束上的节点的位置和链管束的数量的选择也对共振频率产生了影响。由于具有网状结构的细长管束嵌入穿孔板，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链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，以及由于链管束的作用使管束之间有相互的耦合共振作用，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和管束间的耦合共振，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线状管束管长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。本发明的共振的吸声装置，通过将管束设计成带有节点和链管束的网状结构，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，这样就减小了管长过小对共振频率的影响。

2本发明采用的改进链管束，可以看作是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，在链管束中也会产生漏入波，对声波的传播产生影响；起到增加声阻及充分消耗声能的作用。

3本发明的共振的吸声装置中，节点开口的直径可等于或者小于链管束的管径，当节点的直径小于链管束的直径时，则链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，消耗了声能；其滤波的作用适宜消除声波中的一些声压级特别高的频率成分。

4本发明的共振的吸声装置中主管束由于链管束的连通，相互之间耦合共振，对共振频率产生影响；链管束的数量、长短和链接方式以及节点的位置也都会对共振峰和吸声频带产生影响，为了展宽具有网状结构的利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置的消声频率范围，可以在节点上安装上长短、粗细、数量各不相同的链管束，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和管束间耦合共振的吸声原理，以及管长、管束结构、节点数量和位置等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为本发明的利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置共振吸声装置一种实施例结构示意图，即每两根主管束6之间有第一链管束7；

图2为本发明的共振吸声装置另一种实施例结构示意图，即第一链管束的两端连通在任意两根主管束的第一节点8上

图3为本发明的共振吸声装置另一种实施例结构示意图，即第一节点8上连通有多根第一链管束7；

图4为本发明的共振吸声装置另一种实施例结构示意图，即第一链管束7的两端分别连通在同根主管束6的两个第一节点8上，在第一链管束7有第二节点8′，第二节点8′与第一链管束7上第一节点8联通；

图5为本发明的共振吸声装置另一种实施例结构示意图，即第一链管束7的两端连通在主管束6的同个第一节点8上；

图6为本发明的共振吸声装置另一种实施例结构示意图，即第二链管束的两端连通在两个第二节点上

图7为本发明的共振吸声装置另一种实施例结构示意图，即第三链管束的一端连通一主管束的第一节点上，另一端连通第一链管束的第二节点上

图8为本发明的安装有过度接头和多通接头的共振吸声装置结构示意图；

图9为用双传声器传递函数法在边长40mm的矩形方管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无链管束和节点和穿孔板的中低频吸声性能对比图(腔深125mm)；

图10为用双传声器传递函数法在边长40mm的矩形方管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无链管束和节点和穿孔板的中低频吸声性能对比图(腔深250mm)；

图11为用双传声器传递函数法在边长40mm的矩形方管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-第一链管束    8-第一节点

7′-第二链管束  8′-第二节点  7″-第三链管束  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

参考图1，本实施例制作了一种利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置。该装置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40mm的正方形不锈钢板，厚度为0.8mm。在穿孔板1上设有孔洞5，孔洞5直径为1.6mm，孔洞5穿孔率为6.2％，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48根橡胶制作的主管束6安装在穿孔板1上的孔洞5上。所述的主管束6的一开口端与穿孔板1相连，另外一开口端可以是开口，也可以封闭住开口。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2.63mm，管壁厚0.9mm，内径0.83mm。每根主管束6上分布有4个第一节点8，每个第一节点8是直径为1.3mm的孔洞，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，其余的3个第一节点8的位置顺序向下排列，并相距20mm。第一链管束7的两端连通在距离每根主管束6一端相同距离的两个第一节点8上，每两根主管束6之间有4根第一链管束7，如图1所示。第一链管束7与主管束6采用相同材料制作，所有第一链管束7的长度20mm，外径2.5mm，管壁厚0.6mm，内径1.3mm，第一链管束7与第一节点8采用粘接的连接方式。第一链管束7上无第二节点8′；主管束6、第一链管束7与第一节点8就形成了网状结构，所有主管束6没有链接到穿孔板1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的矩形方管完成了利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置中低频消声机理的实验研究，测量了穿孔板、管束穿孔板无节点和链管束和具有网状结构的管束穿孔板的在后腔深度为125mm的中低频吸声系数，确定网状结构对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：孔洞5以正方形排列，孔洞5直径1.6mm，孔洞之间的中心间距4.82mm，板厚0.8mm。

管束穿孔板无节点和链管束参数：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9可以看出：在后腔深度为125mm的情况下，管束式穿孔板共振吸声装置无节点和链管束在100Hz的吸声系数达到了0.85以上，具有网状结构的管束穿孔板共振吸声装置在112Hz的吸声系数达到了0.81以上；具有网状结构的管束穿孔板共振吸声装置在408Hz以下、556Hz-1576Hz和2176Hz-2796Hz的吸声性能优于穿孔板共振吸声装置，在112Hz-1444Hz和1986Hz-2884Hz的吸声性能优于管束式穿孔板共振吸声装置无节点和链管束；管束式穿孔板共振吸声装置无节点和链管束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；具有网状结构的管束穿孔板共振吸声装置在76Hz-164Hz间吸声系数达到了0.6以上，频带宽度88Hz。可见具有网状结构的管束穿孔板共振吸声装置在125mm后腔深度的情况下，主吸声峰值比管束穿孔板共振吸声装置无节点和链管束小，但主吸声频带的宽度较宽，第一个共振峰越往高频移动，中低频吸声性能总体优于穿孔板共振吸声装置和管束式穿孔板共振吸声装置无节点和链管束。

实施例2

参考图1，本实施例制作了一种利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置。该装置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250mm。该穿孔板1为边长为40mm的正方形不锈钢板，其厚度为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6.2％；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48根橡胶制作的主管束6安装在穿孔板1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2.63mm，管壁厚0.9mm，内径0.83mm。每根主管束6上分布有4个第一节点8，每个第一节点8是直径为1.3mm的孔洞，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，其余的3个第一节点8的位置顺序向下排列，并相距20mm；第一链管束7的两端连通在距离每根主管束6一端相同距离的两个第一节点8上，每两根主管束6之间有4根第一链管束7，如图1所示；第一链管束7与主管束6采用相同材料制作，所有第一链管束7的长度20mm，外径2.5mm，管壁厚0.6mm，内径1.3mm，第一链管束7与第一节点8的连接方式为粘接，第一链管束7上无第二节点8′；主管束6、第一链管束7与第一节点8就形成了网状结构，所有主管束6没有链接到穿孔板1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网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。测量具有网状结构的管束式穿孔板共振吸声装置在后腔深度为250mm的中低频吸声系数，并对比了具有网状结构的管束式穿孔板共振吸声装置在后腔深度分别为125mm和250mm的中低频吸声系数，确定后腔深度对具有网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。

管束穿孔板无节点和链管束参数：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10可以看出：在后腔深度为250mm的情况下，具有网状结构的管束穿孔板共振吸声装置在76Hz的吸声系数达到了0.9以上；具有网状结构的管束穿孔板共振吸声装置在320Hz以下和452Hz-1468Hz的吸声性能明显优于穿孔板共振吸声装置，在56Hz-588Hz、684Hz-1316Hz和2084Hz-2860Hz的吸声性能明显优于管束式穿孔板共振吸声装置无节点和链管束；具有网状结构的管束穿孔板共振吸声装置主吸声频带的高半截止频率相较于管束式穿孔板共振吸声装置无节点和链管束向高频移动。可见具有网状结构的管束穿孔板共振吸声装置在250mm后腔深度的情况下，主吸声峰值比管束穿孔板共振吸声装置无节点和链管束高，主吸声频带往高频移动，中低频吸声性能总体优于穿孔板共振吸声装置和管束式穿孔板共振吸声装置无节点和链管束。

图11为具有网状结构的管束式穿孔板共振吸声装置在腔深分别为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112Hz达到了0.81以上；在腔深为250mm时，主吸声峰值在76Hz达到了0.9以上。可见随着腔深的增大，主吸声频带向低频移动，主吸声峰值也相应增大。

实施例3

参考图2，本实施例制作了一种利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置。该装置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上设有孔洞5，孔洞5直径为1.6mm，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48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2.63mm，管壁厚0.9mm，内径0.83mm，每四根主管束6为一组，分别编号为主管束6-a、主管束6-b、主管束6-c和主管束6-d，每组的两根主管束6-a和主管束6-b上分别分布有5个第一节点8，每个第一节点8是直径为1.3mm的孔洞，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，其余的4个第一节点8的位置顺序向下排列，并相距16mm，每组的另两根主管束6-c和主管束6-d上分别分布有3个第一节点8，每个第一节点8是直径为1.3mm的孔洞，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，其余的2个第一节点8的位置顺序向下排列，并相距32mm；在距离主管束6-a和主管束6-c一端相同距离的两个第一节点8上用第一链管束7的两端连通，主管束6-a和主管束6-c之间有3根第一链管束7；在距离主管束6-b和主管束6-d一端相同距离的两个第一节点8上用第一链管束7的两端连通，主管束6-b和主管束6-d之间有3根第一链管束7；在距离主管束6-a和主管束6-b一端相同距离的剩下的两个第一节点8上用第一链管束7的两端连通，主管束6-a和主管束6-b之间有2根第一链管束7，如图2所示；第一链管束7与主管束6采用相同材料制作，所有第一链管束7的长度20mm，外径2.5mm，管壁厚0.6mm，内径1.3mm，第一链管束7与第一节点8的连接方式为粘接，第一链管束7上无第二节点8′；主管束6、第一链管束7与第一节点8就形成了网状结构，所有主管束6没有链接到穿孔板1上的另一端为开口直接放置在封闭的空腔内。

在以下的实施例中穿孔板还可以为铝板、塑料板、玻璃板、PVC板、PE板或木板等均可以，其厚度为0.8mm。穿孔板1上设有孔洞5，孔洞5直径为0.6mm、3.6m、4.6mm-5mm均可以，孔洞5穿孔率为16.2％、30％等均可以；穿孔板1上孔洞5的排列方式为不规则的正方形排列，可以直接安装在穿孔板1的孔洞5上。

主管束6和链管束的长度遵照以下原则：主管束6长度l＜腔深D或l＞＞腔深D；所以实施例中的主管束6长度l可以从2～5000mm，直径为0.1～5mm都可以；第一链管束7长度l＜腔深D或l＞＞腔深D，在实施例中该链管束7长度l从2～5000mm，直径为0.1～5mm都是可以的。第二链管束7′长度l＜腔深D或l＞＞腔深D，该链管束7长度l从2～5000mm，直径为0.1～5mm都是可以；第三链管束7″长度l＜腔深D或l＞＞腔深D，该链管束7″长度l从2～5000mm，直径为0.1～5mm都是可以。

实施例4

参考图3，本实施例制作了一种利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置。该装置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上设有孔洞5，孔洞5直径为1.6mm，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48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2.63mm，管壁厚0.9mm，内径0.83mm，每两根主管束6为一组，分别编号为主管束6-a和主管束6-b，主管束6-a上分布有2个第一节点8，每个第一节点8是直径为1.3mm的孔洞，其中第一个第一节点8的位置在距离主管束6-a接在穿孔板1上的一端的30mm处，另一个第一节点8的位置顺序向下排列，两个第一节点8之间相距40mm；主管束6-b上分布有3个第一节点8，每个第一节点8是直径为1.3mm的孔洞，其中第一个第一节点8的位置在距离主管束6-b接在穿孔板1上的一端的30mm处，另两个第一节点8的位置顺序向下排列，三个第一节点之间相距20mm；主管束6-a的两个第一节点8上分别连通有两根第一链管束7，主管束6-a的第一个第一节点8上的其中的一根第一链管束7的另一端和第二个第一节点8上的其中一根第一链管束7的另一端同时连通在主管束6-b的第二个第一节点8上；主管束6-a的第一个第一节点8上的另一根第一链管束7的另一端连通在主管束6-b的第一个第一节点8上；主管束6-a的第二个第一节点8上的另一根第一链管束7的另一端连通在主管束6-b的第三个第一节点8上；每两根主管束6之间有4根第一链管束7，如图3所示；第一链管束7与主管束6采用相同材料制作，所有第一链管束7的长度20mm，外径2.63mm，管壁厚0.9mm，内径0.83mm，第一链管束7与第一节点8的连接方式为粘接，第一链管束7上无第二节点8′；主管束6、第一链管束7与第一节点8就形成了网状结构，所有主管束6没有链接到穿孔板1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4，本实施例制作了一种利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置。该装置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上设有孔洞5，孔洞5直径为1.6mm，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48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2.63mm，管壁厚0.9mm，内径0.83mm，每根主管束6上分布有4个第一节点8，每个第一节点8是直径为1.3mm的孔洞，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，其余的3个第一节点8的位置顺序向下排列，并相距20mm；每根主管束6的第一个和第三个第一节点8之间用一根第一链管束7连通；主管束6的第二个和第四个第一节点8之间用一根第一链管束7连通，每根主管束6上有两根第一链管束7，如图4所示；第一链管束7与主管束6采用相同材料制作，所有第一链管束7的长度50mm，外径2.5mm，管壁厚0.6mm，内径1.3mm，第一链管束7与第一节点8的连接方式为粘接，第一链管束7上无第二节点8′；主管束6、第一链管束7与第一节点8就形成了网状结构，所有主管束6没有链接到穿孔板1上的另一端为开口直接放置在封闭的空腔内。

实施例6

参考图5，本实施例制作了一种利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置。该装置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上设有孔洞5，孔洞5直径为1.6mm，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48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2.63mm，管壁厚0.9mm，内径0.83mm，每根主管束6上分布有一个第一节点8，第一节点8是直径为1.3mm的孔洞，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50mm处；每根第一链管束7的两端都连通在同一个第一节点8上，每根主管束6上有一根第一链管束7，如图5所示；第一链管束7与主管束6采用相同材料制作，所有第一链管束7的长度40mm，外径2.63mm，管壁厚0.9mm，内径0.83mm，第一链管束7与第一节点8的连接方式为粘接，第一链管束7上无第二节点8′；主管束6、第一链管束7与第一节点8就形成了网状结构，所有主管束6没有链接到穿孔板1上的另一端为开口直接放置在封闭的空腔内。

实施例7

参考图6，本实施例制作了一种利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置。该装置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上设有孔洞5，孔洞5直径为1.6mm，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48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2.63mm，管壁厚0.9mm，内径0.83mm，每根主管束6上分布有3个第一节点8，每个第一节点8是直径为1.3mm的孔洞，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10mm处，其余的两个第一节点8的位置顺序向下排列，并相距30mm；第一链管束7的两端连通在距离每根主管束6一端相同距离的两个第一节点8上，每两根主管束6之间有三根第一链管束7，其中第一根和第三根第一链管束7的中点分别有一个第二节点8′，第二根第一链管束7的中点的两侧分别有一个第二节点8′，这两个第二节点8′上分别与第一根第一链管束7上的第二节点8′和第三根第一链管束7上的第二节点8′之间用一根第二链管束7′连通，如图6所示；每个第二节点8′是直径为1.3mm的孔洞，每两根主管束6之间有两根第二链管束7′；第一链管束7、第二链管束7′与主管束6采用相同材料制作，所有第一链管束7的长度20mm，外径2.5mm，管壁厚0.6mm，内径1.3mm，所有第二链管束7′的长度30mm，外径2.5mm，管壁厚0.6mm，内径1.3mm，第一链管束7与第一节点8的连接方式为粘接，第二链管束7′与第二节点8′的链接方式为粘接；主管束6、第一链管束7、第二链管束7′、第一节点8和第二节点8′就形成了网状结构，所有主管束6没有链接到穿孔板1上的另一端为开口直接放置在封闭的空腔内。

实施例8

参考图7，本实施例制作了一种利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置。该装置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上设有孔洞5，孔洞5直径为1.6mm，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48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2.63mm，管壁厚0.9mm，内径0.83mm，每两根主管束6为一组，每根主管束6上分布有两个第一节点8，每个第一节点8是直径为1.3mm的孔洞，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，另一个第一节点8的位置在距离主管束6接在穿孔板1上的一端的80mm处；每两根主管束6之间有一根第一链管束7，第一链管束7的两端分别连通两根主管束6的第一个第一节点8上；第一链管束7上有两个第二节点8′，每个第二节点8′是直径为1.3mm的孔洞，分别位于第一链管束7的两个三分点上，每个第二节点8′与主管束6上的第二个第一节点8之间用一根第三链管束7″连接，每两根主管束6之间有两根第三链管束7″，如图7所示；第一链管束7、第三链管束7″与主管束6采用相同材料制作，所有第一链管束7的长度30mm，外径2.5mm，管壁厚0.6mm，内径1.3mm，所有第三链管束7″的长度70mm，外径2.5mm，管壁厚0.6mm，内径1.3mm，第一链管束7与第一节点8的连接方式为粘接，第三链管束7″与第一节点8和第二节点8′的连接方式为粘接；主管束6、第一链管束7、第三链管束7″、第一节点8与第二节点8′就形成了网状结构，所有主管束6没有链接到穿孔板1上的另一端为开口直接放置在封闭的空腔内。

实施例9

参考图1和图8，本实施例制作了一种利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置。该装置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上设有孔洞5，孔洞5直径为1.6mm，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48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2.63mm，管壁厚0.9mm，内径0.83mm，每根主管束6上分布有4个第一节点8，每个第一节点8是直径为1.3mm的孔洞，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，其余的3个第一节点8的位置顺序向下排列，并相距20mm；第一链管束7的两端连通在距离每根主管束6一端相同距离的两个第一节点8上，每两根主管束6之间有4根第一链管束7，如图1所示；第一链管束7与主管束6采用相同材料制作，所有第一链管束7的长度20mm，外径2.5mm，管壁厚0.6mm，内径1.3mm，第一链管束7与第一节点8的连接方式为通过多通接头9连接，如图8；第一链管束7上无第二节点8′；主管束6、第一链管束7与第一节点8就形成了网状结构，所有主管束6没有链接到穿孔板1上的另一端为开口直接放置在封闭的空腔内。

总之，本发明专利通过具有网状结构的利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置，进行吸声处理，充分利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声原理，以及管长、管束结构、节点数量和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、经济实用的具有网状结构的利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置。从实施例的用双传声器传递函数法完成的具有网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，由于链管束的作用，管束内参与往复运动并受到粘滞阻尼的空气柱较传统穿孔板共振吸声结构小孔内的空气柱和管束穿孔板无节点和链管束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-腔耦合共振和管束间耦合共振的原因要比传统穿孔板共振吸声结构和管束式穿孔板共振吸声结构无节点和链管束宽，可以看到：加上节点和链管束以后，有利于提高管束式穿孔板吸声性能，具有网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，如果后腔深度选择合适，有助于提高高频吸声效果，拓宽吸声频带。

Claims (10)

1.一种利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置，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根管子组成主管束(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末端部分；所述的任意两个第一节点(8)之间用第一链管束(7)建立联接，所述的第一链管束(7)的两端都连通在第一节点(8)上；链管束上也分布有M′个第二节点(8′)，所述的第二节点(8′)上连通所述的第二链管束(7′)，所述的第二链管束(7′)的两端都连通在第二节点(8′)上；所述的第一节点(8)和第二节点(8′)之间也用第三链管束(7″)建立连接，所述的第三链管束(7″)的一端连通第一节点(8)，另一端连通第二节点(8′)；所述的第一链管束(7)、第二链管束(7′)和第三链管束(7″)统称为链管束；分布在主管束(6)上的节点就是第一节点(8)，分布在链管束上的节点就是第二节点(8′)；所述的主管束(6)、第一链管束(7)、第二链管束(7′)和第三链管束(7″)通过所述的第一节点(8)和第二节点(8′)管束形成网状结构。

2.按权利要求1所述的利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置，其特征在于：所述的第一链管束(7)的两端分别连通在两根主管束(6)上的第一节点(8)上，或分别连通在同一根主管束(6)的两个第一节点(8)上，或两端都连通在同一个第一节点(8)上；所述的第二链管束(7′)的两端分别连通在所述的第一链管束(7)上的两个第二节点(8′)上，或两端都连通在同一个第二节点(8′)上；所述的第三链管束(7″)的一端连通第一节点(8)，另一端连通第二节点(8′)。

3.按权利要求1所述的利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置，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。

4.按权利要求1所述的利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置，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或M′是大于或等于1的正整数。

5.按权利要求1所述的利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置，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。

6.按权利要求1所述的利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置，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％。

7.按权利要求1所述的利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置，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。

8.按权利要求1所述的利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置，其特征在于：所述的主管束(6)、第一链管束(7)、第二链管束(7′)和第三链管束(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)、第一链管束(7)、第二链管束(7′)和第三链管束(7″)采用相同材料，或采用不同材料。

9.按权利要求1所述的利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置，其特征在于：所述的主管束(6)长度l＜腔深D或l＞＞腔深D；直径为0.1～5mm；

所述的第一链管束(7)长度l＜腔深D或l＞＞腔深D，直径为0.1～5mm；

所述的第二链管束(7′)长度l＜腔深D或l＞＞腔深D，直径为0.1～5mm；

所述的第三链管束(7″)长度l＜腔深D或l＞＞腔深D，直径为0.1～5mm。

10.按权利要求1所述的利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置，其特征在于：所述的主管束(6)与穿孔板(1)的连接方式、第一链管束(7)与第一节点(8)相连方式、第二链管束(7′)与第二节点(8′)相连方式、第三链管束(7″)与第一节点(8)相连方式和该链管束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。

Images