CN106856090A - 一种微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及吸声板领域，公开了一种微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构，其包括盖板、侧板、底板、薄膜单元、分隔架和质量块，所述盖板与所述底板相对间隔设置，所述侧板分别与所述盖板和底板紧密连接，形成吸声背腔；所述盖板上设有若干微吸声孔和多个单元孔，每个所述单元孔中均设有所述薄膜单元和分隔架，所述薄膜单元固定在所述分隔架上，所述分隔架将所述单元孔分隔为多个单元格，所述质量块贴合在所述单元孔的其中一个单元格的薄膜单元上。本发明能够在不增加微穿孔板吸声结构复杂程度的前提下拓宽其吸声带宽，增强吸声效果。
Description
技术领域
本发明涉及吸声板技术领域，特别是涉及一种微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构。
背景技术
传统的穿孔板共振吸收结构，其穿孔板上每个孔后都有封闭空腔，相当于许多并联的“亥姆霍兹”共振器，当入射波的频率和系统的共振频率一致时，即产生共振。此时，穿孔板孔洞处的空气往复振动，其幅度达到最大值，且摩擦和阻尼也最大，声能因粘滞损失转变为热能，即声能耗散达到最大，这是穿孔板共振吸收结构的优点。但这种结构也有其固有的缺点，其主要缺点在于：频率的选择性强，也即是其吸声频带窄，仅在共振频率附近才会具有较好的吸声性能，而偏离共振频率，其吸声效果明显变差。拓宽单层微穿孔板吸声体的有效吸声带宽，一种方法是采用多层复合的微穿孔板吸声结构。但多层复合结构明显增加了结构的复杂度，同时也增加了材料和成本，在实际工程应用中还受到空间距离的限制。另一种方法是在微穿孔板背面放置吸声材料，但增加的吸声材料会带来结构的二次污染。再有就是进一步缩小穿孔直径，根据马大猷先生的理论，当微穿孔板的穿孔直径小于0.1毫米时，有望达到微穿孔板吸声体的频带极限。但是传统机械加工方法无法实现超微孔孔径微穿孔板的加工，其他加工方法如激光打孔，因打孔密度的增加，生产成本也会大大增加，不适合批量生产。最近，中科院声学所的专家开发了一种管束微穿孔板吸声结构，这种结构改变了微穿孔板的低频性能，也增加了穿孔板结构的吸声带宽，但结构相对复杂，加工制作比较困难。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何在不增加复合吸声结构复杂程度的前提下拓宽其吸声带宽，增强吸声效果。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构，其包括盖板、侧板、底板、薄膜单元、分隔架和质量块，所述盖板与所述底板相对间隔设置，所述侧板分别与所述盖板和底板紧密连接，形成吸声背腔；所述盖板上设有若干微吸声孔和多个单元孔，每个所述单元孔中均设有所述薄膜单元和分隔架，所述薄膜单元固定在所述分隔架上，所述分隔架将所述单元孔分隔为多个单元格，所述质量块贴合在所述单元孔的其中一个单元格的薄膜单元上。
其中，所述单元孔中的多个单元格呈周期分布或者非周期分布。
其中，所述质量块粘贴在所述薄膜单元上。
其中，所述质量块的横截面形状为圆形、方形或环形。
其中，所述质量块的材料为铜、铁或钢。
其中，所述薄膜单元通过粘贴的方式与分隔架粘接。
其中，所述薄膜单元为穿孔薄膜或不穿孔薄膜；所述薄膜单元的材料为薄膜材料、无纺布、吸声纸或纺织纤维材料。
进一步地，所述薄膜材料为聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜或聚酯薄膜。
其中，所述盖板为穿孔板、微穿孔板、微缝板或者多孔材料框架；所述盖板、侧板和底板均可由金属材料或非金属材料制成。
其中，该微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构还包括分隔板；所述分隔板与所述盖板、底板和/或侧板的内壁紧密贴合，将所述吸声背腔分隔成多个独立的吸声室；每个所述吸声室与所述微吸声孔和/或单元孔连通。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的一种微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构，通过在盖板上设有若干微吸声孔和多个单元孔，每个所述单元孔中均设有薄膜单元和分隔架，所述薄膜单元固定在所述分隔架上，所述分隔架将所述单元孔分隔为多个单元格，所述质量块贴合在所述单元孔的其中一个单元格的薄膜单元上，由此增加了薄膜共振单元个数，改进了复合结构的制作工艺；在不增加吸声结构的复杂程度的情况下，合理的设计分隔架的分隔形式及质量块的分布，使薄膜单元、质量块共振和微穿孔板(盖板)共振同时发挥作用，来实现微穿孔板的宽带低频吸声；该吸声结构不仅具有微穿孔板吸声结构的优点，而且容易加工，安装方便，成本较低，并且在较宽的频带范围内都具有良好的吸声效果。
附图说明
图1为本发明一种微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构的立体结构示意图；
图2为图1的剖面图；
图3为本发明实施例1的吸声性能曲线图。
图中：1：盖板；11：微吸声孔；12：单元孔；2：底板；3：侧板；4：薄膜单元；5：质量块；6：分隔板；7：吸声室；8：分隔架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。
如图1和图2所示，为本发明提供的一种微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构，其包括盖板1、侧板3、底板2、薄膜单元4、分隔架8和质量块5，所述盖板1与所述底板2相对间隔设置，所述侧板3分别与所述盖板1和底板2紧密连接，形成吸声背腔；所述盖板1上设有若干微吸声孔11和多个单元孔12，每个所述单元孔12中均设有所述薄膜单元4和分隔架8，所述薄膜单元4固定在所述分隔架8上，所述分隔架8可以呈“一”字型，“T”字型，“十”字型等等，所述分隔架8将所述单元孔12分隔为多个单元格，例如2个，3个，4个等，由此，所述薄膜单元4也相应地被分隔为多个小的薄膜单元4，所述质量块5贴合在所述单元孔12的其中一个单元格的一个小的薄膜单元4上。具体地，先将薄膜单元4固定在分隔架8上，再将分隔架8固定在微穿孔板上，最后将质量块5粘贴在薄膜单元4上，由此改进了复合结构的制作工艺，增加了薄膜共振单元个数。从而在不增加吸声结构的复杂程度的情况下，合理的设计分隔架8的分隔形式及质量块5的分布，使周期分布或非周期分布的薄膜单元4、质量块5共振和微穿孔板共振同时发挥作用，来实现微穿孔板的宽带低频吸声。该吸声结构不仅具有微穿孔板吸声结构的优点，而且容易加工，安装方便，成本较低，并且在较宽的频带范围内都具有良好的吸声效果。
根据设置的方便，所述单元孔12中的多个单元格呈周期分布或者非周期分布。
具体地，所述质量块5粘贴在所述薄膜单元4上；所述质量块5的横截面形状可以为圆形、方形、环形或者其他形状。
其中，所述质量块5的材料为铜、铁或钢或者其它金属材料。
具体地，所述薄膜单元4可以通过粘贴的方式与分隔架8粘接；所述薄膜单元4为穿孔薄膜或不穿孔薄膜；所述薄膜单元4的材料为薄膜材料、无纺布、吸声纸或纺织纤维材料；进一步地，所述薄膜材料为聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜或聚酯薄膜。
其中，所述盖板1可以为穿孔板、微穿孔板、微缝板或者多孔材料框架；所述盖板1、侧板3和底板2均可由金属材料或非金属材料制成。
如图2所示，该微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构还包括分隔板6；所述分隔板6与所述盖板1、底板2和/或侧板3的内壁紧密贴合，将所述吸声背腔分隔成多个独立的吸声室7，并且背腔结构没有严格的形式限制，具有相当大的灵活性；每个所述吸声室7与所述微吸声孔11和/或单元孔12连通；所述分隔板6将吸声背腔分隔成多个吸声室7，多个吸声室7的深度不完全相同，分隔板6的数量为多个，且分隔板6的形状可以多种多样，使吸声室7为长方体、圆柱体、椎体或者不规则体等等。声波从微吸声孔11和/或单元孔12流入到吸声室7中，在吸声室7中产生共振，使声波被吸声室7吸收。
由以上实施例可以看出，本发明拓宽了吸声结构的吸声带宽，增强了吸声效果。穿孔板结合薄膜单元4贴合质量块5的宽带微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构可以采用双层或者多层结构，能进一步扩大微穿孔板结构的吸声带宽。
实施例1
图3为阻抗管测试的孔径为d＝0.8mm，穿孔率为2％，板厚t＝1mm的微穿孔板结构(图中用虚线曲线表示)与微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构(图中用实线曲线表示)在空腔深度H＝50mm的情况下的吸声性能对比曲线，微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构在微穿孔板的中间开有直径D＝50mm的单元孔，分隔架将单元孔分成非周期排列的9个小区域，薄膜材料粘贴在分隔架上，质量块固定在薄膜单元上。从图3的吸声性能曲线我们可以看出，微穿孔板结合薄膜型声学超材料的复合结构有更好的吸声性能和吸声带宽。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构，其特征在于，包括盖板、侧板、底板、薄膜单元、分隔架和质量块，所述盖板与所述底板相对间隔设置，所述侧板分别与所述盖板和底板紧密连接，形成吸声背腔；所述盖板上设有若干微吸声孔和多个单元孔，每个所述单元孔中均设有所述薄膜单元和分隔架，所述薄膜单元固定在所述分隔架上，所述分隔架将所述单元孔分隔为多个单元格，所述质量块贴合在所述单元孔的其中一个单元格的薄膜单元上。
2.根据权利要求1所述的微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构，其特征在于，所述单元孔中的多个单元格呈周期分布或者非周期分布。
3.根据权利要求1所述的微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构，其特征在于，所述质量块粘贴在所述薄膜单元上。
4.根据权利要求1所述的微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构，其特征在于，所述质量块的横截面形状为圆形、方形或环形。
5.根据权利要求1所述的微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构，其特征在于，所述质量块的材料为铜、铁或钢。
6.根据权利要求1所述的微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构，其特征在于，所述薄膜单元通过粘贴的方式与分隔架粘接。
7.根据权利要求1所述的微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构，其特征在于，所述薄膜单元为穿孔薄膜或不穿孔薄膜；所述薄膜单元的材料为薄膜材料、无纺布、吸声纸或纺织纤维材料。
8.根据权利要求7所述的微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构，其特征在于，所述薄膜材料为聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜或聚酯薄膜。
9.根据权利要求1所述的微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构，其特征在于，所述盖板为穿孔板、微穿孔板、微缝板或者多孔材料框架；所述盖板、侧板和底板均可由金属材料或非金属材料制成。
10.根据权利要求1-9任一项所述的微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构，其特征在于，该微穿孔板结合声学超材料复合吸声结构还包括分隔板；所述分隔板与所述盖板、底板和/或侧板的内壁紧密贴合，将所述吸声背腔分隔成多个独立的吸声室；每个所述吸声室与所述微吸声孔和/或单元孔连通。
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