CN108172207A - 声阻抗及表面构型双周期分布的三维微穿孔超宽带吸声结构 - Google Patents
声阻抗及表面构型双周期分布的三维微穿孔超宽带吸声结构 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种声阻抗及表面构型双周期分布的三维微穿孔超宽带吸声结构。由微穿孔面板、单元隔板、单元底板、左端面、右端面、前端面和后端面相连形成周期排列的封闭腔体，由两种深度腔体在两个正交方向周期变化，表面非平齐，较大深度为较小深度的1.5~3.5倍。微穿孔面板上分布有所占面积为面板面积的0.5％～3.5％的微孔，微孔孔径为0.3～1.0mm，单元宽度不超过0.2m。本发明装置简单，加工简便，薄形轻便，150Hz~1.5KHz吸声性能优良，吸声系数大于0.8的吸声频带宽度为2~3个倍频程，吸声系数大于0.6的吸声频带宽度为3~4个倍频程，峰值接近1.0，吸声性能平坦,适用面广，易清洗、耐高温，并具有优越的耐候性，可完全回收利用，不存在二次污染的问题。
Description
技术领域
本发明属声学技术领域，具体为一种用于显著提高中低频吸声的声阻抗及表面构型呈三维双周期分布的微穿孔超宽带吸声结构。
背景技术
噪声污染问题随着城市经济的发展和人口的增长日益严重，噪声污染对人们的影响所引起的投诉在经济发达城市占各类环境投诉的50％以上。随着城市化建设的推进，不断增加的社会活动和各类设备使得人们的居住环境低频特性明显，这就经常造成环境噪声的声压级还未达到标准限值时，人们已经主观感觉烦恼。低频噪声可对人的思维能力产生显著干扰，影响人们的听觉系统、神经系统和心血管系统。因此近十几年来对低频噪声的研究得到广泛重视，新型低频吸声结构的研究是其中的热点和难点之一。
吸声结构是噪声控制技术中的重要措施之一。传统的吸声结构多为孔纤维材料如玻璃棉、岩棉等，外加穿孔护面板。多孔纤维材料具有吸声性能好的优点，但存在耐候性差、吸声性能在受潮后失效、以及长期使用纤维产生飞扬，造成二次污染的问题，对人体健康产生危害。通常多孔纤维材料使用一段时间后需予以更换，且在生产、加工过程纤维也会危害人体。由于共振吸声结构在抗潮湿、卫生清洁、环境友好等方面比传统多孔纤维材料具有优越性，得到越来越广泛的应用，具有取代传统纤维材料的趋势。新型共振吸声结构的机理、计算模型和开发应用也一直在不断地发展完善。
随着人们环保意识的增强和生活水平的提高，无纤维吸声材料得到越来越多的重视，呈现逐步取代传统的多孔纤维材料的趋势。目前已发展的无纤维吸声材料主要有微穿孔吸声装置、铝纤维吸声材料、发泡铝吸声材料、泡沫玻璃、聚氨酯吸声泡沫等。泡沫玻璃存在易碎的缺点，吸声系数在0.4～0.6，吸声频带较窄。聚氨酯吸声泡沫存在不耐高温、耐候性差等缺点。微穿孔板结构加工简单，无需内填材料，由微孔产生足够的声阻，与空腔形成共振吸声结构。但受加工工艺限制，金属微穿孔板的孔径通常在0.5mm~1mm，单层微穿孔板结构的吸声频带较窄，一般约为1个倍频程。双层微穿孔结构的吸声频带有所拓展，但通常不超过2个倍频程。
对于单一空腔的普通共振吸声结构，要在低频有良好的吸声性能，必须大幅度增加空腔深度，体量往往很大。此外，单一空腔的普通共振吸声结构的吸声频带较窄，对于孔径为1mm的微穿孔板，半吸声带宽(吸声系数≥0.5)通常不到2个倍频程。吸声频率要求越低，吸声结构的厚度往往要求越大，在空间普遍受到限制的场合下，普通共振吸声结构无法很好地满足噪声控制的实际需要。
为此，吸声性能良好的小尺寸新型低频共振吸声结构的研究和设计一直是声学领域的热点和难点。由两种具有不同声阻抗的表面非平齐的单层微穿孔结构在两个正交方向上周期并列形成三维结构，声阻抗及表面构型周期变化引起的散射显著影响结构的吸声特性。在阻抗匹配的情况下可以使得整体结构的吸声频带显著拓宽，吸声系数0.8以上的有效吸声频带可达2~3个倍频程，吸声系数0.6以上的吸声频带达3~4个倍频带，峰值为0.9~1.0，吸声性能平坦，且中低频吸声性能显著提高。
该结构加工简单，安装简便，无需任何多孔纤维吸声材料，吸声性能优越。
发明内容
本发明的目的在于提出一种宽频带、高吸声系数、装置简单、易于清洁的表面构型及声阻抗均呈双周期变化的三维微穿孔宽频吸声结构，适用于各需要降噪的场合，尤其1.5KHz以下的噪声。
本发明提出的声阻抗及表面构型双周期分布的三维微穿孔超宽带吸声结构，由两个单元A封闭空腔11和两个单元B封闭空腔12在两个正交方向上周期排列得到，一个单元A封闭腔体11由单元A微穿孔面板1、后端面4、左端面5、单元纵隔板7、单元横隔板8和单元A底板9相连组成，另一个单元A封闭腔体11由单元A微穿孔面板1、前端面3、右端面6、单元纵隔板7、单元横隔板8和单元A底板9相连组成；一个单元B封闭腔体12由单元B微穿孔面板2、后端面4、右端面6、单元纵隔板7、单元横隔板8和单元B底板10相连组成，另一个单元B封闭腔体12由单元B微穿孔面板2、前端面3、左端面5、单元纵隔板7、单元横隔板8和单元B底板10相连组成；
其中，单元A微穿孔面板1和单元B微穿孔面板2表面高度非平齐，单元A底板9和单元B底板10平齐；单元A微穿孔面板1分别连接后端面4一侧、左端面5、单元纵隔板7一侧和单元横隔板8一侧；单元A底板9分别连接后端面4另一侧、左端面5、单元纵隔板7另一侧和单元横隔板8另一侧；交错后，单元A微穿孔面板1分别连接前端面3一侧、右端面6、单元纵隔板7一侧和单元横隔板8一侧，单元A底板9分别连接前端面3另一侧、右端面6、单元纵隔板7另一侧和单元横隔板8另一侧；单元B微穿孔面板2分别连接后端面4一侧、右端面6、单元纵隔板7一侧和单元横隔板8一侧，单元B底板10分别连接后端面4另一侧、右端面6、单元纵隔板7另一侧和单元横隔板8另一侧；交错后，单元B微穿孔面板2分别连接前端面3一侧、左端面5、单元纵隔板7一侧和单元横隔板8一侧，单元B底板10分别连接前端面3另一侧、左端面5、单元纵隔板7另一侧和单元横隔板8另一侧。
本发明中，单元A微穿孔面板1上分布有单元A微孔13，单元A微孔13所占的面积为单元A微穿孔面板1总面积的0.5％～3.5％，单元B微穿孔面板2上分布有单元B微孔14，单元B微孔14所占的面积为单元B微穿孔面板2总面积的0.5％～3.5％；微孔13和微孔14的穿孔面积占比不同，单元A封闭腔体11和单元B封闭腔体12的空腔深度呈双周期变化。
本发明中，单元A微孔13和单元B微孔14的孔径为0.3~1.0mm。
本发明中，单元A微穿孔面板1到单元A底板9的距离为单元B微穿孔面板2与单元B底板10的距离的1.5-3.5倍。
本发明中，单元A微穿孔面板1到单元A底板9的距离，不超过450mm。
本发明具有吸声系数高、吸声频带宽的优点。在150Hz～1.5KHz以内的频率范围内均具有较好的吸声性能，能够适用于大多数噪声源，尤其中低频成分较强的噪声源，噪声降低效果显著。
由于本发明的吸声装置采用金属材料或非金属材料薄板冲孔加工而成，因此具有易加工、易清洗、耐高温，并具有优越的耐侯性，可完全回收利用，完全避免了传统纤维材料存在的耐候性和二次污染的问题，具有优越的环保功能。
使用本发明安装简便，只要将其安装到需要吸声处理的场所即可。
本发明的有益效果在于：显著提高构件的中低频的吸声性能。
本发明装置简单，薄形轻便，吸声性能良好，加工简便，成本低廉，吸声系数大于0.8的吸声频带宽度达2~3个倍频程，0.6吸声系数的频带宽度为3~4个倍频程，适用面广，易清洗、耐高温，并具有优越的耐侯性，可完全回收利用，不存在二次污染，具有良好的环境友好性。
附图说明
图1为本发明主视图。
图2为本发明剖面图。
图中标号：1为单元A微穿孔面板，2为单元B微穿孔面板，3为前端面，4为后端面，5为左端面，6为右端面，7为单元纵隔板，8为单元横隔板，9为单元A底板，10为单元B底板，11为单元A封闭空腔，12为单元B封闭空腔，13为单元A面板微孔，14为单元B面板微孔。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明的实施方式。
实施例1：将下列各部件按图1~图2所示方式连接，该领域技术人员均能顺利实施。单元A微穿孔面板1、单元B微穿孔面板2、前端面3、后端面4、左端面5、右端面6、单元纵隔板7、单元横隔板8、单元A底板9、单元B底板10相连，组成单元A封闭腔体11和单元B封闭腔体12。由两个微穿孔单元结构A、B在两个正交方向上周期排列得到，由单元A微穿孔面板1、单元B微穿孔面板2、前端面3、后端面4、左端面5、右端面6、单元纵隔板7、单元横隔板8、单元A底板9、单元B底板10组成，其结构如图1和图2所示。单元A微穿孔面板1、后端面4、左端面5、单元纵隔板7、单元横隔板8、单元A底板9相连组成单元A封闭腔体11；单元A微穿孔面板1、前端面3、右端面6、单元纵隔板7、单元横隔板8、单元A底板9相连组成单元A封闭腔体11。单元B微穿孔面板2、后端面4、右端面6、单元纵隔板7、单元横隔板8、单元B底板10相连组成单元B封闭腔体12；单元B微穿孔面板2、前端面3、左端面5、单元纵隔板7、单元横隔板8、单元B底板10相连组成单元B封闭腔体12。单元A和单元B交错周期排列。其中，单元A微穿孔面板1和单元B微穿孔面板2表面高度非平齐，单元A底板9和单元B底板10平齐。单元A微穿孔面板1及单元A底板9分别连接后端面4一侧、左端面5、单元纵隔板7一侧、单元横隔板8一侧；交错后单元A微穿孔面板1及单元A底板9分别连接前端面3一侧、右端面6、单元纵隔板7一侧、单元横隔板8一侧。单元B微穿孔面板2及单元B底板10分别连接后端面4一侧、右端面6、单元纵隔板7一侧、单元横隔板8一侧；交错后单元B微穿孔面板2及单元B底板10分别连接前端面3一侧、左端面5、单元纵隔板7一侧、单元横隔板8一侧。
单元A微穿孔面板1采用0.5mm厚的氧化铝板，尺寸为长0.1m，宽0.1m，单元A微穿孔面板1上分布有1500~3000个孔径为0.5mm的单元A微孔13。单元B微穿孔面板2采用0.6mm厚的氧化铝板，尺寸为长0.1m，宽0.1m，单元B微穿孔面板2上分布有单元1000~2500个孔径为0.7mm的单元B微孔14。单元A微孔面板1与单元A底板9的距离为30cm，单元B微孔面板2与单元B底板10的距离为15cm。
前端面3、后端面4、左端面5、右端面6、单元纵隔板7、单元横隔板8、单元A底板9、单元B底板10采用1mm厚钢板。前端面3与后端面4平行，左端面5与右端面6平行，左端面5与前端面3、单元A微穿孔面板1、单元A底板9垂直。右端面6与前端面3、单元B微穿孔面板2、单元B底板10垂直。
Claims (5)
1.声阻抗及表面构型双周期分布的三维微穿孔超宽带吸声结构，其特征在于由两个单元A封闭空腔（11）和两个单元B封闭空腔（12）在两个正交方向上周期排列得到，一个单元A封闭腔体（11）由单元A微穿孔面板（1）、后端面（4）、左端面（5）、单元纵隔板（7）、单元横隔板（8）和单元A底板（9）相连组成，另一个单元A封闭腔体（11）由单元A微穿孔面板（1）、前端面（3）、右端面（6）、单元纵隔板（7）、单元横隔板（8）和单元A底板（9）相连组成；一个单元B封闭腔体（12）由单元B微穿孔面板（2）、后端面（4）、右端面（6）、单元纵隔板（7）、单元横隔板（8）和单元B底板（10）相连组成，另一个单元B封闭腔体（12）由单元B微穿孔面板（2）、前端面（3）、左端面（5）、单元纵隔板（7）、单元横隔板（8）和单元B底板（10）相连组成；
其中，单元A微穿孔面板（1）和单元B微穿孔面板（2）表面高度非平齐，单元A底板（9）和单元B底板（10）平齐；单元A微穿孔面板（1）分别连接后端面（4）一侧、左端面（5）、单元纵隔板（7）一侧和单元横隔板（8）一侧；单元A底板（9）分别连接后端面（4）另一侧、左端面（5）、单元纵隔板（7）另一侧和单元横隔板（8）另一侧；交错后，单元A微穿孔面板（1）分别连接前端面（3）一侧、右端面（6）、单元纵隔板（7）一侧和单元横隔板（8）一侧，单元A底板（9）分别连接前端面（3）另一侧、右端面（6）、单元纵隔板（7）另一侧和单元横隔板（8）另一侧；单元B微穿孔面板（2）分别连接后端面（4）一侧、右端面（6）、单元纵隔板（7）一侧和单元横隔板（8）一侧，单元B底板（10）分别连接后端面（4）另一侧、右端面（6）、单元纵隔板（7）另一侧和单元横隔板（8）另一侧；交错后，单元B微穿孔面板（2）分别连接前端面（3）一侧、左端面（5）、单元纵隔板（7）一侧和单元横隔板（8）一侧，单元B底板（10）分别连接前端面（3）另一侧、左端面（5）、单元纵隔板（7）另一侧和单元横隔板（8）另一侧。
2.根据权利要求1所述的声阻抗及表面构型双周期分布的三维微穿孔超宽带吸声结构，其特征在于单元A微穿孔面板（1）上分布有单元A微孔（13），单元A微孔（13）所占的面积为单元A微穿孔面板（1）总面积的0. 5％～3.5％，单元B微穿孔面板（2）上分布有单元B微孔（14），单元B微孔（14）所占的面积为单元B微穿孔面板（2）总面积的0. 5％～3. 5％；微孔（13）和微孔（14）的穿孔面积占比可以相同可以不同，单元A封闭腔体（11）和单元B封闭腔体（12）的空腔深度呈双周期变化。
3.根据权利要求1所述的声阻抗及表面构型双周期分布的三维微穿孔超宽带吸声结构，其特征在于单元A微孔（13）和单元B微孔（14）的孔径为0.3~1.0mm。
4.根据权利要求1所述的声阻抗及表面构型双周期分布的三维微穿孔超宽带吸声结构，其特征在于单元A微穿孔面板（1）到单元A底板（9）的距离为单元B微穿孔面板（2）与单元B底板（10）的距离的1. 5-3. 5倍。
5.根据权利要求1所述的声阻抗及表面构型双周期分布的三维微穿孔超宽带吸声结构，其特征在于单元A微穿孔面板（1）到单元A底板（9）的距离，不超过450mm。
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