CN101727894B - 一种内置共振腔体的复合吸声装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内置共振腔体的复合吸声装置，该装置包括一穿有若干第一孔洞的穿孔板、背板和侧板，所述的穿孔板、背板和侧板组成封闭空腔，其特征在于，所述的封闭空腔内，随机放置有至少一个或一个以上独立的共振腔体；所述的共振腔体呈球体、椭圆体或多面体，其上分布有至少一个或一个以上第二孔洞，其中，至少有一个第二孔洞与封闭空腔连通；所述的共振腔体的体积V＝10mm3～1×1010mm3，腔壁厚度为0.05mm～10mm；其上的第二孔洞的孔径d′＝0.05～100mm，穿孔率σ′为0.01％～30％。本发明通过共振腔体在封闭空腔内形成声散射，且第二孔洞增加声阻以及多腔耦合共振，设计灵活，有助于提高吸声效果，拓宽吸声频带。

Description

一种内置共振腔体的复合吸声装置
技术领域
本发明涉及一种复合吸声装置，特别涉及一种内置共振腔体的复合吸声装置。 
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和共振吸声材料。例如纤维材料和灰泥材料等都属于多孔性吸声材料，而薄板共振吸声结构、薄膜共振吸声结构、穿孔板共振吸声都属于共振吸声材料。马大猷于1975年在《中国科学》上发表的关于“微穿孔板吸声结构的理论与设计”以及于2000年在《声学学报》发表的关于“微缝吸声体理论”的文章，将共振吸声结构的应用扩展了更广阔的领域。 
尽管穿孔板共振吸声结构、微穿孔板吸声结构以及双层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”和中国专利ZL00264613.7“多腔并联旁支型消声器”。 
专利“管束式穿孔板共振吸声装置”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。 
专利“多腔并联旁支型消声器”记载的主要特征在于：多腔并联旁支式共振消声器用在汽车内燃机进气系统上，包括进气管和并联设置的2-4个共振腔体，共振腔体置于一壳体内，各共振腔体通过导管依次连接进气管上轴向设置的径向通孔，径向通孔及导管的尺寸根据内燃机进气噪声频谱来匹配设计，该消声器既能大幅降低进气噪声，又能提高内燃机功率，体积较小。 
国际声学和噪声控制领域的专家一直在冥思苦想、孜孜以求一种在有限厚度内具有高效低频吸声特性的宽带吸声结构，来代替或弥补低频吸收不足的传统吸声结构。为此，本发明提出了一种将共振腔体表面声散射、小孔消声和共振腔体耦合共振结合起来的内置共振腔体的复合吸声装置，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，为克服目前噪声控制采用上述方法中低频吸声不足的缺陷，从而提供一种内置共振腔体的复合吸声装置。 
本发明所述的一种内置共振腔体的复合吸声装置，该装置包括一穿有若干第一孔洞的穿孔板、背板和侧板，所述的穿孔板、背板和侧板组成封闭空腔，其特征在于，所述的封闭空腔内，随机放置有至少一个或一个以上独立的共振腔体；所述的共振腔体呈球体、椭圆体或多面体，其上分布有至少一个或一个以上第二孔洞，其中，至少有一个第二孔洞与封闭空腔连通；所述的共振腔体的体积V＝10mm3～1×1010mm3，腔壁厚度为0.05mm～10mm；其上的第二孔洞的孔径d′＝0.05～100mm，穿孔率σ′为0.01％～30％。所述的第二孔洞直接与封闭空腔连通或通过管束与封闭空腔连通；如果所述的共振腔体为多个时，直接随机放置在封闭空腔内或分别固定在由若干隔板分割的封闭空腔内。 
作为本发明的一个改进，所述的第一孔洞或第二孔洞可连接管束的一端，该管束位于封闭空腔内，用于增加声阻；且所述的第二孔洞上的管束的另一端可连通封闭空腔、连通另一个共振腔上的第二孔洞或连通穿孔板上的第一孔洞。 
所述的管束可以为金属管、玻璃管、塑料管或橡胶管；如果所述的管束为橡胶管束时，通过粘接与第一孔洞或第二孔洞连接、在管束端口安装第一过渡接头与第一孔洞连接或在管束端口安装第二过渡接头与第二孔洞连接；如果所述的管束的为金属管束、玻璃管束或塑料管束时，通过粘接、焊接、螺纹连接、一次注塑成型与第一孔洞或第二孔洞连接、在管束端口安装第一过渡接头与第一孔洞连接或在管束 端口安装第二过渡接头与第二孔洞连接。 
所述的穿孔板的厚度为0.5～10mm；其上的第一孔洞直径d＝0.1～5mm，穿孔率σ为0.1％～30％，且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；封闭空腔的腔深D＝10～2000mm，该封闭空腔可以为1个侧面的圆柱形空腔或者多个侧板的多面体空腔。 
作为本发明的又一改进，所述的穿孔板背面可覆加一层多孔性吸声材料，所述多孔性吸声材料在封闭空腔内；其厚度为0.1mm～200mm。 
上述技术方案中，所述穿孔板为铁板、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共振腔体的材质为金属腔、玻璃腔、陶瓷腔、橡胶腔、塑料腔或纤维腔；所述的管束长度l为1～5000mm，直径为0.1～100mm。 
本发明的内置共振腔体的复合吸声装置，由一穿有孔洞的穿孔板和背板、侧板及多个共振腔体构成。共振腔体为放置在封闭空腔内的小腔体，共振腔体的作用主要是声发散、连通封闭空腔以及增加声阻；声波到达共振腔体时，推动共振腔体上第二孔洞内的空气柱做往复振动，由于粘滞阻尼作用，部分声能转化为热能消耗掉了，这样就利用了亥姆霍兹共鸣器的原理，共振腔体的腔壁上的孔洞为原有的穿孔板结构增加了声阻，充分消耗了声能，强化吸声；共振腔体的空心设计又为吸声装置增加了声抗，同时共振腔体与封闭空腔串联连通，达到了多腔耦合共振的目的，拓宽了吸声频带；共振腔体和第二孔洞的可设计成大小不一，以调谐共振频率和改变不同频率下的吸声系数。本发明利用共振腔体在封闭空腔内形成声散射，以及利用第二孔洞增加声阻来消耗声能，还有多腔耦合共振吸声原理对共振吸收峰和吸声频带的调制特性，增加声阻和声质量，有助于提高吸声效果，拓宽吸声频带。 
本发明的主要技术特点包含：本发明的“内置共振腔体的复合吸声装置”将共振腔体与封闭空腔通过第二孔洞连通，达到腔体间耦合共振的目的，拓宽了吸声频带，另外对共振腔体上的孔洞数量不做限制，这样就为整个吸声装置增加了声阻，且可根据需要调整孔洞数量和直径等，以调整声阻的大小，提高吸声系数；共振腔体上的管束，延长了共振腔体上的孔洞的厚度，不仅有利于增加声阻，同时用管束将共振腔体之间连通，有利于腔体间的耦合共振，且有利于提高吸声系数和拓宽吸声频带，并促使吸声频带向低频偏移，有利于低频吸声；共振腔体与封闭空腔的耦合共振，可看作在同一空腔中实现了双层结构的消声处理，减小了后腔体积的同时达到了双层吸声结构的消声效果，有利于在空间受到严格限制的环境中使用；为了展宽内置共振腔体的复合吸声装置的消声频率范围，可以将共振腔体和第二孔洞的设计 成大小形状不一，其设计灵活，有利于应用于各种需要进行消声处理的场合；共振腔体表面的声散射，使声波在后腔中能到达每一个共振腔体，且推动第二孔洞内的空气柱做往复运动，充分消耗了声能，有利于充分利用后腔空间达到吸声的目的。 
本发明的优点在于，在有限的后腔空间中增加了多个共振腔体，充分利用了声散射、孔洞的声阻消耗声能和多腔耦合共振的吸声原理，以及腔体和孔洞大小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，同时拓宽了吸声频带。 
附图说明
图1为本发明的内置共振腔体的复合吸声装置示意图，即每个共振腔体有一个第二孔洞直接与封闭空腔连通； 
图2为本发明的复合吸声装置另一种实施例结构示意图，即每个共振腔体有二十六个第二孔洞与封闭空腔连通； 
图3为本发明的复合吸声装置另一种实施例结构示意图，即每个共振腔体有四个第二孔洞，其中一个第二孔洞通过管束与穿孔板上的一个第一孔洞连通，其它的第二孔洞直接与封闭空腔连通； 
图4为本发明的复合吸声装置另一种实施例结构示意图，即每个共振腔体有三个第二孔洞，其中一个第二孔洞通过一根管束与封闭空腔连通； 
图5为本发明的复合吸声装置另一种实施例结构示意图，即每个共振腔体有两个第二孔洞，每两个共振腔体之间用一根管束将它们连通，其他的第二孔洞直接与封闭空腔连通； 
图6为本发明的安装有第一过渡接头和第二过渡接头的复合吸声装置示意图； 
图7为本发明的复合吸声装置另一种实施例结构示意图，即每个共振腔体有两个直径不等的第二孔洞； 
图8为本发明的复合吸声装置另一种实施例结构示意图，即封闭空腔中有两种体积不等的共振腔体； 
图9为本发明的复合吸声装置另一种实施例结构示意图，即封闭空腔中有椭圆体和立方体的共振腔体； 
图10为本发明的安装有隔板的复合吸声装置示意图； 
图11为本发明的复合吸声装置另一种实施例结构示意图，即穿孔板上的第一孔洞连通有管束； 
图12为本发明的复合吸声装置另一种实施例结构示意图，即穿孔板背面覆加一 层多孔性吸声材料； 
图13为驻波管测量的本发明的共振吸声装置和穿孔板的吸声性能对比图(腔深50mm)； 
图14为用驻波管测量的本发明的有不同个数共振腔体的复合吸声装置的吸声性能对比图(腔深100mm)； 
图15为用驻波管测量的内置共振腔体的复合吸声装置与管束穿孔板的的中低频吸声性能对比图(腔深50mm)。 
附图标识： 
1、穿孔板        2、背板            3、侧板 
4、管束          5、共振腔          6、第一孔洞 
6′、第二孔洞    7、第一过渡接头    7′、第二过渡接头 
8、隔板          9、多孔性吸声材料 
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本发明的内置共振腔的复合吸声装置。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40mm，该穿孔板1为边长为80mm的正方形不锈钢板，厚度为5mm，穿孔板1上设有第一孔洞6，第一孔洞6直径为3mm，第一孔洞6穿孔率为28％，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式为规则的正方形排列；封闭空腔内有4个共振腔5，共振腔5的为铝球腔，共振腔5的体积为1.4×104mm3，共振腔5的腔壁厚度为5mm；共振腔5的腔壁上有1个第二孔洞6′，第二孔洞6′的孔径d′为2mm，第二孔洞6′的穿孔率σ′为0.06％；共振腔5随意放置在封闭空腔内。 
实施例2 
参考图2，本实施例制作了一种本发明的内置共振腔的复合吸声装置。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50mm，该穿孔板1为直径为100mm的圆形不锈钢板，厚度为0.7mm，穿孔板1上设有第一孔洞6，第一孔洞6直径为1.7mm，第一孔洞6穿孔率为4.6％，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式为规则的正方形排列；封闭空腔 内有4个共振腔5，共振腔5的为塑料球体腔，共振腔5的体积为3.35×104mm3，共振腔5的腔壁厚度为0.4mm；共振腔5的腔壁上有26个第二孔洞6′，第二孔洞6′均匀分布在球体的三个相互垂直半球面的圆周上(每个圆周上有16个第二孔洞6′，三个圆周中每两个圆周上有4个第二孔洞6′重叠)，第二孔洞6′的孔径d′为0.5mm，第二孔洞6′的穿孔率σ′为0.1％；共振腔5随意放置在封闭空腔内。 
用驻波管完成了内置共振腔的复合吸声装置的中低频消声机理的实验研究。测量了穿孔板、后腔中放置无孔洞的球体的穿孔板和内置共振腔的复合吸声装置的中低频吸声系数，确定了多腔耦合有利于提高吸声系数。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1.7mm，孔洞之间的中心间距7mm，板厚0.7mm，后腔深度50mm； 
后腔中放置无孔洞的球体的穿孔板参数：穿孔板孔洞以正方形排列，孔洞直径1.7mm，孔洞之间的中心间距7mm，板厚0.7mm；后腔中放置4个无孔洞的塑料空心球体，球壁厚度为0.4mm，体积为3.35×104mm3，球体随意放置在封闭空腔内，后腔深度50mm。 
从图13可以看出：穿孔板和后腔中放置无孔洞的球体的穿孔板吸声装置的吸声系数相似，最高吸声系数分别在1000Hz和1250Hz，均不大于0.35，吸声效果较差；内置共振腔的复合吸声装置的共振峰在630Hz达到0.928，在500Hz至1250Hz之间，吸声系数都达到了0.5以上，频带宽度达到750Hz以上；可见内置共振腔的复合吸声装置的吸声效果明显优于另外两种的吸声效果。 
实施例3 
参考图2，本实施例制作了一种本发明的内置共振腔的复合吸声装置。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100mm，该穿孔板1为直径为100mm的圆形不锈钢板，厚度为0.7mm，穿孔板1上设有第一孔洞6，第一孔洞6直径为1.7mm，第一孔洞6穿孔率为4.6％，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式为规则的正方形排列；封闭空腔内分次放入有9个、7个、4个和1个共振腔5，共振腔5的为塑料球体腔，共振腔5的体积为3.35×104mm3，共振腔5的腔壁厚度为0.4mm；共振腔5的腔壁上有26个第二孔洞6′，第二孔洞6′均匀分布在球体的三个相互垂直半球面的圆周上(每个圆周上有16个第二孔洞6′，三个圆周中每两个圆周上有4个第二孔洞6′重叠)，第二孔洞6′的孔径d′为0.5mm，第二孔洞6′的穿孔率σ′为0.1％；共振腔5随意放置 在封闭空腔内。 
实验中选用4个本发明的内置共振腔的复合吸声装置，它们的封闭空腔中分别放置9个、7个、4个和1个共振腔，用驻波管完成了对它们的中低频消声机理的实验研究，确定了共振腔个数对吸声系数和频带宽度等的影响。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1.7mm，孔洞之间的中心间距7mm，板厚0.7mm，后腔深度100mm。 
从图14可以看出：封闭空腔中有1个共振腔的共振吸声装置的共振吸声峰在630Hz，吸声系数不大于0.4，2000Hz吸声系数为0.6左右；封闭空腔中有4个共振腔的共振吸声装置的共振吸声峰在630Hz达到了0.8以上，500Hz至800Hz间吸声系数大于0.5，2000Hz吸声系数为0.8左右；封闭空腔中有7个共振腔的共振吸声装置的共振吸声峰在800Hz达到了0.95以上，400Hz至800Hz间吸声系数大于0.5，2000Hz吸声系数为0.85左右；封闭空腔中有9个共振腔的共振吸声装置的共振吸声峰分别在500Hz和800Hz达到了0.9以上，400Hz至1000Hz间吸声系数大于0.5，2000Hz吸声系数为0.8左右；可见，随着封闭空腔中的共振腔的个数的增加，频带宽度拓宽，主吸声频带的共振峰逐渐增大并分为两个，出现类似于双层微穿孔板吸声结构的特性；另外在2000Hz的吸声系数也随共振腔的增多而提高。 
实施例4 
参考图3，本实施例制作了一种本发明的内置共振腔的复合吸声装置。该装置由一块塑料制作的穿孔板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200mm、500mm、1000mm或2000mm，该穿孔板1为1000mm×1000mm的正方形板，厚度为2mm，穿孔板1上设有第一孔洞6，第一孔洞6直径为2mm，第一孔洞6穿孔率为0.031％，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式为规则的正方形排列；封闭空腔内有100个共振腔5，共振腔5的为玻璃球体腔，共振腔5的体积为2.7×105mm3，共振腔5的腔壁厚度为10mm；共振腔5的腔壁上有4个第二孔洞6′，第二孔洞6′均匀分布在球体的一个半球面的圆周上，第二孔洞6′的孔径d′为2mm，第二孔洞6′的穿孔率σ′为0.06％；每个共振腔5的4个第二孔洞6′中有3个第二孔洞6′与封闭空腔连通，另一个第二孔洞6′连接上一根管束4，管束4的另一端与穿孔板1上的第一孔洞6连通；管束4为金属管、玻璃管或塑料管，长度l为10mm、50mm或100mm，直径为2mm；管束4与穿孔板1的连接方式为粘接、螺纹连接或一次注塑成型；共振腔5与管束4的相连方式为粘接、焊接、螺纹连接 或一次注塑成型。 
实施例5 
参考图4，本实施例制作了一种本发明的内置共振腔的复合吸声装置。该装置由一块玻璃板、PVC板、PE板或木板制作的穿孔板1、玻璃制作的背板2和玻璃制作的侧板3组成的封闭空腔，该封闭空腔的深度D为100mm，该穿孔板1为200mm×200mm的正方形板，厚度为3mm，穿孔板1上设有第一孔洞6，第一孔洞6直径为1mm，第一孔洞6穿孔率为0.6％，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式为六边形排列；封闭空腔内有16个共振腔5，共振腔5的为橡胶球体腔，共振腔5的体积为3.35×104mm3，共振腔5的腔壁厚度为0.8mm；共振腔5的腔壁上有3个第二孔洞6′，第二孔洞6′均匀分布在球体的一个半球面的圆周上，第二孔洞6′的孔径d′为1mm，第二孔洞6′的穿孔率σ′为0.047％；每个共振腔5的第二孔洞6′连接上一根管束4，管束4的另一端与封闭空腔连通；管束4为橡胶管，长度l为60mm，直径为1mm；共振腔5与管束4的相连方式为粘接或一次注塑成型；共振腔5随意放置在封闭空腔内。 
实施例6 
参考图5，本实施例制作了一种本发明的内置共振腔的复合吸声装置。该装置由一块铜板制作的穿孔板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40mm，该穿孔板1为边长为80mm的正方形板，厚度为1mm，穿孔板1上设有第一孔洞6，第一孔洞6直径为3mm，第一孔洞6穿孔率为28％，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式为规则的正方形排列；封闭空腔内有4个共振腔5，共振腔5的为铜球腔，共振腔5的体积为1.4×104mm3，共振腔5的腔壁厚度为5mm；共振腔5的腔壁上有两个第二孔洞6′，第二孔洞6′均匀分布在球体的一个半球面的圆周上，第二孔洞6′的孔径d′为5mm，第二孔洞6′的穿孔率σ′为1.4％；每两个共振腔为一组，每组用管束连通两个共振腔上的两个第二孔洞6′，其他第二孔洞6′连通封闭空腔，如图5所示；管束4为钢管，长度5mm，直径为5mm；管束4与穿孔板1的连接方式为粘接、螺纹连接或一次注塑成型；共振腔5与管束4的相连方式为焊接或螺纹连接，共振腔5随意放置在封闭空腔内。 
实施例7 
参考图3和图6，本实施例制作了一种本发明的内置共振腔的复合吸声装置。该 装置由一块塑料制作的穿孔板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200mm，该穿孔板1为1000mm×1000mm的正方形板，厚度为2mm，穿孔板1上设有第一孔洞6，第一孔洞6直径为2mm，第一孔洞6穿孔率为0.031％，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式为规则的正方形排列；封闭空腔内有100个共振腔5，共振腔5的为塑料球体腔，共振腔5的体积为2.7×105mm3，共振腔5的腔壁厚度为10mm；共振腔5的腔壁上有两个第二孔洞6′，第二孔洞6′均匀分布在球体的一个半球面的圆周上，第二孔洞6′的孔径d′为2mm，第二孔洞6′的穿孔率σ′为0.03％；每个共振腔5的一个第二孔洞6′与封闭空腔连通，另一个第二孔洞6′连接上一根管束4，管束4的另一端与穿孔板1上的第一孔洞6连通；管束4为橡胶管，长度l为100mm，直径为2mm；管束4与穿孔板1的连接方式为通过一个第一过渡接头7安装连接；共振腔5与管束4的相连方式为通过一个第二过渡接头7′安装连接。 
实施例8 
参考图7，本实施例制作了一种本发明的内置共振腔的复合吸声装置。该装置由一块塑料制作的穿孔板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200mm，该穿孔板1为1000mm×1000mm的正方形板，厚度为2mm，穿孔板1上设有第一孔洞6，第一孔洞6直径为2mm，第一孔洞6穿孔率为0.031％，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式为规则的正方形排列；封闭空腔内有100个共振腔5，共振腔5的为塑料球体腔，共振腔5的体积为2.7×105mm3，共振腔5的腔壁厚度为2mm；共振腔5的腔壁上有两个第二孔洞6′，第二孔洞6′非均匀的分布在球体的一个半球面的圆周上，其中一个第二孔洞6′的孔径d′为3mm，另一个第二孔洞6′的孔径d′为1mm，第二孔洞6′的穿孔率σ′为0.039％；共振腔5随意放置在封闭空腔内。 
实施例9 
参考图8，本实施例制作了一种本发明的内置共振腔的复合吸声装置。该装置由一块铜板制作的穿孔板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40mm，该穿孔板1为边长为80mm的正方形板，厚度为1mm，穿孔板1上设有第一孔洞6，第一孔洞6直径为3mm，第一孔洞6穿孔率为28％，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式为规则的正方形排列；封闭空腔内有4个共振腔5，共振腔5的为塑料球体腔，共振腔5的腔壁上有3个第二孔洞6′，第二 孔洞6′均匀分布在球体的一个半球面的圆周上，4个共振腔5的腔壁厚度均为1mm；其中两个共振腔5的体积为3.3×104mm3，它们上面的第二孔洞6′的孔径为2mm，穿孔率为0.19％；另外两个共振腔5的体积为8.3×103mm3，它们上面的第二孔洞6′的孔径为1mm，穿孔率为0.12％；共振腔5随意放置在封闭空腔内。 
实施例10 
参考图8，本实施例制作了一种本发明的内置共振腔的复合吸声装置。该装置由一块铜板制作的穿孔板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40mm，该穿孔板1为边长为80mm的正方形板，厚度为1mm，穿孔板1上设有第一孔洞6，第一孔洞6直径为3mm，第一孔洞6穿孔率为28％，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式为规则的正方形排列；封闭空腔内有4个共振腔5，共振腔5的为塑料腔，每个共振腔5的腔壁上有1个第二孔洞6′，4个共振腔5的腔壁厚度均为0.5mm；其中两个共振腔5是体积为3.3×104mm3的椭球体，它们上面的第二孔洞6′的孔径为2mm，穿孔率为0.063％；另外两个共振腔5是体积为6.4×104mm3立方体，它们上面的第二孔洞6′的孔径为2mm，穿孔率为0.03％；共振腔5随意放置在封闭空腔内。 
实施例11 
参考图10，本实施例制作了一种本发明的内置共振腔的复合吸声装置。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40mm，该穿孔板1为边长为80mm的正方形不锈钢板，厚度为5mm，穿孔板1上设有第一孔洞6，第一孔洞6直径为3mm，第一孔洞6穿孔率为28％，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式为规则的正方形排列；封闭空腔内有4个共振腔5，共振腔5的为塑料球体腔，共振腔5的体积为942mm3，共振腔5的腔壁厚度为1mm；共振腔5的腔壁上有1个第二孔洞6′，第二孔洞6′的孔径d′为2mm，第二孔洞6′的穿孔率σ′为0.7％；封闭空腔内安装有隔板，将4个共振腔5分别固定在封闭空腔内。 
实施例12 
参考图11，本实施例制作了一种本发明的内置共振腔的复合吸声装置。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50mm，该穿孔板1为直径为100mm的圆形不锈钢 板，厚度为0.7mm，穿孔板1上设有第一孔洞6，第一孔洞6直径为1.1mm，第一孔洞6穿孔率为1.9％，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式为规则的正方形排列；封闭空腔内有4个共振腔5，共振腔5的为塑料球体腔，共振腔5的体积为3.35×104mm3，共振腔5的腔壁厚度为0.4mm；共振腔5的腔壁上有26个第二孔洞6′，第二孔洞6′均匀分布在球体的三个相互垂直半球面的圆周上(每个圆周上有16个第二孔洞6′，三个圆周中每两个圆周上有4个第二孔洞6′重叠)，第二孔洞6′的孔径d′为0.5mm，第二孔洞6′的穿孔率σ′为0.1％；共振腔5随意放置在封闭空腔内；穿孔板1上的每个第一孔洞6连通一根不锈钢管束4，管束4长8.5mm，直径为1.1mm，管束4是焊接在穿孔板1的第一孔洞6上。 
用驻波管完成了内置共振腔的复合吸声装置与管束穿孔板的的中低频消声机理对比实验研究。测量了穿孔板、管束穿孔板和内置共振腔的复合吸声装置的中低频吸声系数，确定了在管束穿孔板吸声装置中加上内置共振腔的作用。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1.7mm，孔洞之间的中心间距7mm，板厚0.7mm，后腔深度50mm。 
管束穿孔板：穿孔板孔洞以正方形排列，孔洞直径1.1mm，孔洞之间的中心间距7mm，板厚0.7mm，管束长8.5mm，直径为1.1mm，管束是焊接在穿孔板的孔洞上，后腔深度50mm。 
从图15可以看出：管束穿孔板与内置共振腔的复合吸声装置的主共振频带相比于穿孔板向低频偏移，且平均吸声系数均高于穿孔板；内置共振腔的复合吸声装置的共振峰明显高于管束穿孔板吸声装置，且频带比管束穿孔板宽。 
实施例13 
参考图12，本实施例制作了一种本发明的内置共振腔的复合吸声装置。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300mm，该穿孔板1为直径为100mm的圆形不锈钢板，厚度为0.8mm，穿孔板1上设有第一孔洞6，第一孔洞6直径为1.1mm，第一孔洞6穿孔率为1.9％，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式为规则的正方形排列；封闭空腔内有4个共振腔5，共振腔5的为塑料球体腔，共振腔5的体积为3.35×104mm3，共振腔5的腔壁厚度为0.4mm；共振腔5的腔壁上有6个第二孔洞6′，第二孔洞6′均匀分布在球体的一个半球面的圆周上，第二孔洞6′的孔径d′为0.5mm，第二孔洞6′的穿孔率σ′为0.023％；共振腔5随意放置在封闭空腔内；穿孔板1背面覆加一层多 孔性吸声材料9，多孔性吸声材料9在封闭空腔内；多孔性吸声材料9厚度为0.5mm、5mm、30mm、100mm或200mm，多孔性吸声材料9为玻璃棉、泡沫铝、泡沫塑料、矿渣棉或纤维棉。 
总之，本发明专利通过内置共振腔的复合吸声装置，进行吸声处理，充分利用共振腔表面的声散射、共振腔上的孔洞的声阻和共振腔间耦合共振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。这是一种结构紧凑、经济实用的内置共振腔的复合吸声装置。从实施例的用驻波管完成的内置共振腔的复合吸声装置的消声机理实验研究可以对比看出，内置共振腔的复合吸声装置的吸声效果明显优于穿孔板共振吸声装置，随着封闭空腔中的共振腔的个数的增加，频带宽度拓宽，主吸声频带的共振峰逐渐增大并分为两个，出现类似于双层微穿孔板吸声结构的特性。共振腔的多少以及共振腔上的孔洞的多少对于内置共振腔的复合吸声装置至关重要，如果共振腔过少，对其吸声性能会影响很大，会降低吸声性能。 
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。 

Claims (9)

1.一种内置共振腔体的复合吸声装置，该装置包括一穿有若干第一孔洞的穿孔板、背板和侧板，所述的穿孔板、背板和侧板组成封闭空腔，其特征在于，所述的封闭空腔内，随机放置有至少一个或一个以上独立的共振腔体；所述的共振腔体呈球体、椭圆体或多面体，其上分布有至少一个或一个以上第二孔洞，其中，至少有一个第二孔洞与封闭空腔连通；
所述的共振腔体的体积V＝10mm3～1×1010mm3，腔壁厚度为0.05mm～10mm；其上的第二孔洞的孔径d′＝0.05～100mm，穿孔率σ′为0.01％～30％。
2.根据权利要求1所述的内置共振腔的复合吸声装置，其特征在于，所述的共振腔体为多个，直接随机放置在封闭空腔内或分别固定在由若干隔板分割的封闭空腔内。
3.根据权利要求1所述的内置共振腔的复合吸声装置，其特征在于，所述的第二孔洞直接与封闭空腔连通。
4.根据权利要求1所述的内置共振腔的复合吸声装置，其特征在于，所述的第二孔洞通过管束与封闭空腔连通。
5.根据权利要求1所述的内置共振腔的复合吸声装置，其特征在于，所述的第一孔洞或第二孔洞可连接管束的一端，该管束位于封闭空腔内，用于增加声阻。
6.根据权利要求5所述的内置共振腔的复合吸声装置，其特征在于，所述的第二孔洞上的管束的另一端可连通封闭空腔、连通另一个共振腔上的第二孔洞或连通穿孔板上的第一孔洞。
7.根据权利要求5所述的内置共振腔的复合吸声装置，其特征在于，所述的管束可以为金属管、玻璃管、塑料管或橡胶管，其长度为1～5000mm，直径为0.1～100mm；
所述的管束为橡胶管束时，通过粘接与第一孔洞或第二孔洞连接、在管束端口安装第一过渡接头与第一孔洞连接或在管束端口安装第二过渡接头与第二孔洞连接；
所述的管束的为金属管束、玻璃管束或塑料管束时，通过粘接、焊接、螺纹连接、一次注塑成型与第一孔洞或第二孔洞连接、在管束端口安装第一过渡接头与第一孔洞连接或在管束端口安装第二过渡接头与第二孔洞连接。
8.根据权利要求1所述的内置共振腔的复合吸声装置，其特征在于，所述的穿孔板的厚度为0.5～10mm；其上的第一孔洞直径d＝0.1～5mm，穿孔率σ为0.1％～30％；封闭空腔的腔深D＝10～2000mm，封闭空腔为由1个侧板组成的圆柱形空腔或者由多个侧板组成的多面体空腔；
所述的穿孔板上的第一孔洞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。
9.根据权利要求1所述的内置共振腔的复合吸声装置，其特征在于，所述的穿孔板背面可覆加一层多孔性吸声材料，所述多孔性吸声材料在封闭空腔内；其厚度为0.1mm～200mm。
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