CN106847255B - 一种三维宽带施罗德散射体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三维宽带施罗德散射体，包括矩形基板，矩形基板的阻抗至少为7倍的空气阻抗，所述基板上设有多个正方形凹槽，多个正方形凹槽呈纵横排列，每个正方形凹槽的边长均相等，每个正方形凹槽的深度h随位置变化而变化，h＝x2+y2。本发明的三维宽带德散射体，包含多个宽度相等，深度随位置变化的细槽，使得整体呈矩形排列；细槽深度随位置变化关系为：h＝x2+y2，本发明能够将入射声能量在空间中以更均匀的方式重新分布，反射声波在各个方向上的能量均匀，能够大大改善施罗德散射体的性能，拓宽带宽。

Description

一种三维宽带施罗德散射体
技术领域
本发明涉及三维宽带施罗德散射体，属于声学器件领域。
背景技术
施罗德散射体，可以将入射声能量反射，并在空间上重新以均匀的方式重新分布，从而实现能量的均匀化。施罗德散射体广泛应用在建筑声学等领域。目前传统的施罗德散射体通常使用特定的序列，如二次剩余序列，来产生声学散射效果，而且频带较窄。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种三维宽带施罗德散射体，能够将入射声能量在空间中以更均匀的方式重新分布，反射声波在各个方向上的能量均匀，能够大大改善施罗德散射体的性能，拓宽带宽。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种三维宽带施罗德散射体，包括矩形基板，矩形基板的阻抗至少为7倍的空气阻抗，所述基板上设有多个正方形凹槽，多个正方形凹槽呈纵横排列，每个正方形凹槽的边长均相等，每个正方形凹槽的深度h随位置变化而变化，h＝x2+y2，(x,y)为位置坐标，其中散射体中心为原点，平行于散射体的边为轴建立xy坐标系。
作为优选，所述正方形凹槽为矩形波导管，所述矩形波导宽度d1＜f/2c；其中，f为所述三维宽带施罗德散射体的最低工作频率，c为空气中声速。
作为优选，所述矩形波导管的宽度至少为7倍壁厚d。
有益效果：本发明的三维宽带德散射体，包含多个宽度相等，深度随位置变化的细槽，使得整体呈矩形排列；细槽深度随位置变化关系为：h＝x2+y2，本发明能够将入射声能量在空间中以更均匀的方式重新分布，反射声波在各个方向上的能量均匀，能够大大改善施罗德散射体的性能，拓宽带宽。
附图说明
图1为本发明一种三维宽带施罗德散射体的示意图。
图2为本发明一种三维宽带施罗德散射体的实施示意图之一。
图3为本发明一种三维宽带施罗德散射体的实施示意图之二。
图4为一种三维宽带施罗德散射体的剖视图。
具体实施方式
如图1和图4所示，一种三维宽带德散射体包含矩形基板，所述矩形基板上等间距的设有若干个正方形凹槽，正方形凹槽按照纵横排列，即矩阵排列，每个正方形凹槽的深度随位置改变而改变，每个正方形凹槽为长度相等，每个正方形凹槽的深度h随位置变化而变化，h＝x2+y2，(x,y)为位置坐标，其中散射体中心为原点，平行于散射体的边为轴建立xy坐标系，整体呈矩形排列。
本实施例中，每个正方形凹槽均为矩形波导管。并且，所述矩形波导宽度计算方法如下：d1＜f/2c；其中，f为所述三维宽带德散射体的最低工作频率，c为空气中声速，本发明中，三维宽带德散射体在垂直入射的条件下的工作频率f的范围是500-16000Hz。
当声波入射到三维宽带德散射体，声波会进入到不同的矩形波导中，由于声程不同，对应不同位置处的波导的相位改变不同，最终，反射的声波会重新辐射到三维空间中，由于不同位置处的相位满足特定的关系，因此可以将能量在空间中重新分布，使得辐射到各个方向上的能量均匀。由于矩形波导宽度远大于边界层厚度的，一般至少为7倍边界层厚度，即7倍的壁厚d，可近似忽略粘滞效应，认为反射回来的声波幅值均一，由于矩形波导壁厚远远小于矩形波导宽度，因此由于矩形波导壁厚引起的反射效应可近似忽略。图2为本实施例公开的三维宽带德散射体垂直入射情况下的数值模拟结果，从图中可知，当入射声波为垂直入射时，本例的三维宽带德散射体的散射因子在500-16000Hz频带范围内，都比传统施罗德散射因子高并且如果将细槽宽度降低，可以更加改善散射体的效果。
图3为本实施例公开的三维宽带德散射体在30度，45度和60度角度入射情况下的数值模拟结果，从图中可知，对于不同入射角度的声波，本例的三维宽带德散射体的散射因子都比传统施罗德散射因子高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种三维宽带施罗德散射体，其特征在于：包括矩形基板，矩形基板的阻抗至少为7倍的空气阻抗，所述矩形基板上设有多个正方形凹槽，多个正方形凹槽呈纵横排列，每个正方形凹槽的边长均相等，每个正方形凹槽的深度h随位置变化而变化，h＝x2+y2，(x，y)为位置坐标，其中散射体中心为原点，平行于散射体的边为轴建立xy坐标系。
2.根据权利要求1所述的三维宽带施罗德散射体，其特征在于：所述正方形凹槽为矩形波导管，所述矩形波导管的宽度d1＜f/2c；其中，f为所述三维宽带施罗德散射体的最低工作频率，c为空气中声速。
3.根据权利要求2所述的三维宽带施罗德散射体，其特征在于：所述矩形波导管的宽度至少为7倍壁厚d。
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