CN102298925A - 一种复合吸声结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用多孔材料和共振结构复合而成的复合吸声结构。该复合吸声结构由多孔材料被上面板、下面板和侧面板封装起来构成。从上面板到下面板，多孔材料的空隙大小或者孔隙率按照从小到大或者从大到小的顺序逐渐变化；上面板、下面板和侧面板所封闭的空间内填充满多孔材料1；上面板为穿孔板，下面板为穿孔板或者无孔档板。本发明提出的这种复合吸声结构比采用具有均匀空隙大小和孔隙率的多孔材料时拥有更宽的吸声频带，可以使中低频段的吸声性能得以改善，同时又保持住高频段的吸声性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种吸声结构，具体来说涉及一种利用多孔材料和共振结构复合而成的复合吸声结构。
背景技术
吸声技术在噪声控制方面有广泛应用。共振吸声结构和多孔材料都是目前常用的吸声结构。
常用的共振吸声结构包括单个共振器、薄板共振吸声结构、薄膜共振吸声结构、狭缝共振吸声结构、穿孔板和微穿孔板共振吸声结构等。这些共振吸声结构的作用原理跟“赫姆霍兹”共振器相似。当入射声波频率和系统的共振频率接近时，空气往复振动时会受到较大的摩擦和阻尼作用，使声能因粘滞损失转变为热能，即使声能大量损耗。这种吸声结构也具有一些显著缺点：频率的选择性强，只在某些特定频段具有较好的吸声性能，而偏离这些频段后吸声效果则明显变差。
常用于吸声的多孔材料包括开孔多孔材料和闭孔多孔材料，其中，开孔多孔材料的吸声性能比较好。常见的开孔多孔材料包括泡沫塑料和多孔纤维，如聚氨酯泡沫塑料、尿醛泡沫塑料、玻璃纤维毡、超细玻璃棉、岩棉等。多孔材料的孔隙率一般比较高，孔隙比较细小，且孔隙大小在整个材料内部大都比较均匀。尽管有时多孔材料内部的孔隙也有大有小，但各种不同大小的空隙在材料内部还都是均匀分布的。多孔材料对高频声的吸声性能比较好，而对中低频声的吸声效果不好。
在共振吸声结构中加入多孔材料可以提高共振结构对高频的吸声效果，从而扩展共振吸声结构的吸声频带宽度。但是由于所加入的多孔材料的吸声频段主要集中在高频，从而使加入多孔材料后的共振吸声结构对中低频声的吸收效果仍不够理想，容易出现吸声比较差的频段。增加多孔材料的厚度或者减小材料的孔隙度都可以提高结构对中低频声的吸声效果，同时也会导致对高频声的吸收效果有所下降。这是因为所采用的多孔材料层在全频段范围内存在吸声的高峰值和低谷值，在高峰值附近频段的吸声性能比较好，而在低谷值附近频段的吸声性能则比较差。
发明内容
本发明就是针对目前共振吸声结构的不足之处提出来的，目的是提出一种吸声结构，这种吸声结构能比现有的吸声结构在更宽的吸声频带内具有很好的吸声效果。
本发明主要利用了多孔材料的吸声特性受到材料孔隙率和空隙大小影响的原理。
本发明所提出的技术方案如下：
一种复合吸声结构，该复合吸声结构的剖面结构示意图如图1所示。该复合吸声结构由多孔材料1被上面板2、下面板3和侧面板4封装起来构成。从上面板2到下面板3，多孔材料1的空隙大小或者孔隙率按照从小到大或者从大到小的顺序逐渐变化；上面板2、下面板3和侧面板4所封闭的空间内填充满多孔材料1；上面板2为穿孔板(包括穿孔孔径小于1毫米的微穿孔板和穿孔孔径大于1毫米的普通穿孔板)。
所述多孔材料1由聚氨酯泡沫塑料或尿醛泡沫塑料中的一种构成。
所述多孔材料1的孔隙率从上面板2到下面板3均匀增大或减小，孔隙率变化范围为从90％到99％。
所述多孔材料1的空隙大小从上面板2到下面板3均匀增大；所述多孔材料1的孔隙率保持不变。
在上面板2到上下面板中间位置之间，所述多孔材料1的孔隙率在从上面板2到上下面板中间位置方向逐渐增大；在下面板3到上下面板中间位置之间，所述多孔材料1的孔隙率在从下面板3到上下面板中间位置方向逐渐增大；下面板3和上面板2都为穿孔板。
在上面板2到上下面板中间位置之间，所述多孔材料1的孔隙率在从上面板2到上下面板中间位置方向逐渐减小；在下面板3到上下面板中间位置之间，所述多孔材料1的孔隙率在从下面板3到上下面板中间位置方向逐渐减小；下面板3和上面板2都为穿孔板。
在上面板2到上下面板中间位置之间，所述多孔材料1的孔隙率在从上面板2到上下面板中间位置方向从99％逐渐减小到90％；在下面板3到上下面板中间位置之间，所述多孔材料1的孔隙率在从下面板3到上下面板中间位置方向从99％逐渐减小到90％；上面板2和下面板3都由穿孔率为3％～10％、厚度小于1毫米、穿孔孔径为0.3～2毫米的薄金属板构成；所述薄金属板指不锈钢板、铁板或者铝板中的一种。
当实际应用中不容易使多孔材料1的空隙大小或孔隙率均匀增大或减小时，所述多孔材料1可以由空隙大小或者孔隙率递增或递减的多层多孔材料5来代替；所述多层多孔材料5各层的厚度都相同，层数大于等于3；相邻的两层多孔材料之间紧密接触。
所述多层多孔材料5中各层多孔材料都由同一种材料构成，层数大于等于3；多层多孔材料5中相邻的两层多孔材料之间紧密接触；所述同一种材料为聚氨酯泡沫塑料、尿醛泡沫塑料、超细玻璃棉或岩棉中的一种；多层多孔材料5中每一层多孔材料的厚度都不小于10毫米。
所述多层多孔材料5由10层每层厚度为10毫米的超细玻璃棉构成；多层多孔材料5中相邻的两层多孔材料之间紧密接触；从上面板2到下面板3方向，各层玻璃棉的容重分别为85Kg/m3、75Kg/m3、65Kg/m3、48Kg/m3、24Kg/m3、24Kg/m3、48Kg/m3、65Kg/m3、75Kg/m3、85Kg/m3；上面板2和下面板3都由穿孔率为6.9％、厚度为1.2毫米、穿孔孔径为1.5毫米的薄金属板构成；侧面板4是厚度为1毫米的无孔薄金属板；所述薄金属板指不锈钢板、铁板或者铝板中的一种。
本发明所提出的复合吸声结构由于采用的多孔材料的孔隙率或者空隙大小是逐渐增大或减小的，从而使复合吸声结构中的多孔材料在不同的部分都有不同的吸声高峰值和低谷值，这样多孔材料各个部分的吸声性能就可以很好地实现互补，从而使整个吸声结构比采用具有均匀空隙大小和孔隙率的多孔材料时拥有更宽的吸声频带，使得该复合吸声结构在中低频段的吸声性能得以改善，同时又保持住了高频段的吸声性能。
本发明所提出的复合吸声结构所采用的多孔材料可以为多层多孔材料。孔隙率逐渐增大或减小的多层多孔材料是对孔隙率均匀增大或减小的多孔材料的近似。采用多层多孔材料时的吸声效果虽然比采用孔隙率均匀变化的吸声材料要稍差一些，但是相比采用具有均匀空隙大小和孔隙率的多孔材料时仍拥有更宽的吸声频带，仍能使得该复合吸声结构在中低频段的吸声性能得到一定程度改善，同时又保持住了高频段的吸声性能。
附图说明
图1为复合吸声结构剖面结构示意图；
图2为采用多层多孔材料构成的复合吸声结构的剖面结构示意图；
图面说明如下(图1～图2)：
1-多孔材料；2-上面板；3-下面板；4-侧面板；5-多层多孔材料
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行补充说明。
实施例1：
参照图1。该复合吸声结构由玻璃棉被上面板2、下面板3和侧面板4封装起来构成。上面板2、下面板3和侧面板4所封闭的空间内填充满玻璃棉；从上面板2到下面板3，所填充玻璃棉的孔隙率按照从小到大或者从大到小的顺序逐渐变化。上面板2为由穿孔率为10％、厚度为1.2毫米、穿孔孔径为1.2毫米的铁板构成；下面板3和侧面板4都是厚度为1.2毫米的无孔铁板。该复合吸声结构的外形为长方体，上面板2到下面板3的距离等于6厘米。
本实例所提出的复合吸声结构可以安装在墙体表面，用于降低室内的声级；也可以用做插片式消声器的侧壁，当然还可以用于其他多种适用的情况。
实施例2：
参照图1。该复合吸声结构由多孔材料1被上面板2、下面板3和侧面板4封装起来构成。上面板2、下面板3和侧面板4所封闭的空间内填充满多孔材料1；多孔材料1的孔隙率从上面板2到下面板3方向从99％均匀减小到90％。所述多孔材料1由聚氨酯泡沫塑料或尿醛泡沫塑料中的一种构成。上面板2为由穿孔率为5％、厚度为1.2毫米、穿孔孔径为1.5毫米的铁板构成；下面板3和侧面板4都是厚度为1.2毫米的无孔铁板。该复合吸声结构的外形为长方体，上面板2到下面板3的距离等于6厘米。
本实例所提出的复合吸声结构可以安装在墙体表面，用于降低室内的声级；也可以用做插片式消声器的侧壁，当然还可以用于其他多种适用的情况。
实施例3：
参照图1。该复合吸声结构由玻璃棉被上面板2、下面板3和侧面板4封装起来构成。上面板2、下面板3和侧面板4所封闭的空间内填充满玻璃棉；所填充玻璃棉的容重在从上面板2到上下面板中间位置方向从48Kg/m3逐渐增大到128Kg/m3；在下面板3到上下面板中间位置之间，所填充玻璃棉的容重在从下面板3到上下面板中间位置方向从48Kg/m3逐渐增大到128Kg/m3。上面板2和下面板3都由穿孔率为6.5％、厚度为1毫米、穿孔孔径为1.2毫米的铁板构成；侧面板4由厚度为1.2毫米的无孔铁板。该复合吸声结构的外形为长方体，上面板2到下面板3的距离等于10厘米。
本实例所提出的复合吸声结构可以用作消声器的消声片，也可以用于对机械设备进行吸声降噪，当然还可以用于其他多种适用的情况。
实施例4：
参照图2。该复合吸声结构由多层玻璃棉被上面板2、下面板3和侧面板4封装起来构成。上面板2、下面板3和侧面板4所封闭的空间内填充满多层玻璃棉。多层玻璃棉中每层玻璃棉的厚度为1厘米；多层玻璃棉的层数为5；多层玻璃棉中相邻的两层玻璃棉紧密接触。从上面板2到下面板3，多层玻璃棉的容重逐渐增大，比如5层玻璃棉的容重依次为24Kg/m3、48Kg/m3、65Kg/m3、75Kg/m3、85Kg/m3。上面板2为由穿孔率为9％、厚度为1毫米、穿孔孔径为0.8毫米的铝板构成；下面板3和侧面板4都是厚度为1毫米的无孔铁板板。该复合吸声结构的外形为长方体，上面板2到下面板3的距离等于5厘米。
本实例所提出的复合吸声结构可以安装在墙体表面，用于降低室内的声级；也可以用做插片式消声器的侧壁，当然还可以用于其他多种适用的情况。
实施例5：
参照图2。该复合吸声结构由多层玻璃棉被上面板2、下面板3和侧面板4封装起来构成。上面板2、下面板3和侧面板4所封闭的空间内填充满多层玻璃棉。多层玻璃棉中每层玻璃棉的厚度为1厘米；多层玻璃棉的层数为10；多层玻璃棉中相邻的两层玻璃棉紧密接触。从上面板2到下面板3方向，各层玻璃棉的容重分别为85Kg/m3、75Kg/m3、65Kg/m3、48Kg/m3、24Kg/m3、24Kg/m3、48Kg/m3、65Kg/m3、75Kg/m3、85Kg/m3。上面板2和下面板3都由穿孔率为6.9％、厚度为1.2毫米、穿孔孔径为1.5毫米的薄金属板构成；侧面板4是厚度为1毫米的无孔薄金属板；所述薄金属板指不锈钢板、铁板或者铝板中的一种。该复合吸声结构的外形为长方体，上面板2到下面板3的距离等于10厘米。
本实例所提出的复合吸声结构可以用作消声器的消声片，也可以用于对机械设备进行吸声降噪，当然还可以用于其他多种适用的情况。
当然，本发明还可以有其他多种实例，在不背离本发明的精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所属的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种复合吸声结构，由多孔材料(1)被上面板(2)、下面板(3)和侧面板(4)封装起来构成，其特点是：从上面板(2)到下面板(3)，多孔材料(1)的空隙大小或者孔隙率按照从小到大或者从大到小的顺序逐渐变化；上面板(2)、下面板(3)和侧面板(4)所封闭的空间内填充满多孔材料(1)；上面板(2)为穿孔板。
2.如权利要求1所述的复合吸声结构，其特征在于：所述多孔材料(1)由聚氨酯泡沫塑料或尿醛泡沫塑料中的一种构成。
3.如权利要求2所述的复合吸声结构，其特征在于：所述多孔材料(1)的孔隙率从上面板(2)到下面板(3)均匀增大或减小，孔隙率变化范围为从90％到99％。
4.如权利要求2所述的复合吸声结构，其特征在于：所述多孔材料(1)的空隙大小从上面板(2)到下面板(3)均匀增大；所述多孔材料(1)的孔隙率保持不变。
5.如权利要求1所述的复合吸声结构，其特征在于：在上面板(2)到上下面板中间位置之间，所述多孔材料(1)的孔隙率在从上面板(2)到上下面板中间位置方向逐渐增大；在下面板(3)到上下面板中间位置之间，所述多孔材料(1)的孔隙率在从下面板(3)到上下面板中间位置方向逐渐增大；下面板(3)和上面板(2)都为穿孔板。
6.如权利要求1所述的复合吸声结构，其特征在于：在上面板(2)到上下面板中间位置之间，所述多孔材料(1)的孔隙率在从上面板(2)到上下面板中间位置方向逐渐减小；在下面板(3)到上下面板中间位置之间，所述多孔材料(1)的孔隙率在从下面板(3)到上下面板中间位置方向逐渐减小；下面板(3)和上面板(2)都为穿孔板。
7.如权利要求1所述的复合吸声结构，其特征在于：在上面板(2)到上下面板中间位置之间，所述多孔材料(1)的孔隙率在从上面板(2)到上下面板中间位置方向从99％逐渐减小到90％；在下面板(3)到上下面板中间位置之间，所述多孔材料(1)的孔隙率在从下面板(3)到上下面板中间位置方向从99％逐渐减小到90％；上面板(2)和下面板(3)都由穿孔率为3％～10％、厚度小于1毫米、穿孔孔径为0.3～2毫米的薄金属板构成；所述薄金属板指不锈钢板、铁板或者铝板中的一种。
8.如权利要求1所述的复合吸声结构，其特征在于：所述多孔材料(1)在由空隙大小或者孔隙率递增或递减的多层多孔材料(5)构成；所述多层多孔材料(5)各层的厚度都相同，层数大于等于3；多层多孔材料(5)中相邻的两层多孔材料之间紧密接触。
9.如权利要求8所述的复合吸声结构，其特征在于：所述多层多孔材料(5)中各层多孔材料都由同一种材料构成；所述同一种材料为聚氨酯泡沫塑料、尿醛泡沫塑料、超细玻璃棉或岩棉中的一种；多层多孔材料(5)中每一层多孔材料的厚度都不小于10毫米。
10.如权利要求8所述的复合吸声结构，其特征在于：所述多层多孔材料(5)由10层每层厚度为10毫米的超细玻璃棉构成；从上面板(2)到下面板(3)方向，各层玻璃棉的容重分别为85Kg/m3、75Kg/m3、65Kg/m3、48Kg/m3、24Kg/m3、24Kg/m3、48Kg/m3、65Kg/m3、75Kg/m3、85Kg/m3；上面板(2)和下面板(3)都由穿孔率为6.9％、厚度为1.2毫米、穿孔孔径为1.5毫米的薄金属板构成；侧面板(4)是厚度为1毫米的无孔薄金属板；所述薄金属板指不锈钢板、铁板或者铝板中的一种。
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