CN108447465A - 一种用磁性提高低频吸声性能的结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开噪声控制领域中的一种用磁性提高低频吸声性能的结构，包括与壁面相垂直的两个相同的横向支架和一个与壁面相平行的机械阻抗板，壁面、机械阻抗板和两个横向支架围成一个方形的共振腔，共振腔内部设置一对磁性材料块，一对磁性材料块中的其中一个磁性材料块固定连接壁面、另一个磁性材料块固定连接机械阻抗板，一对磁性材料块中的两个磁性材料块面对面布置，大小相同，极性相反，两个横向支架与机械阻抗板之间粘贴有粘弹性材料圈；磁性材料块的吸引力与声压作用力方向相同，而与粘弹性材料圈的弹性力方向相反，磁性材料块产生的磁性力抵消一部分粘弹性材料圈的弹性力，减少了弹性材料圈的弹性力，提高低频吸声性能。

Description

一种用磁性提高低频吸声性能的结构

技术领域

本发明属于噪声控制领域，尤其涉及到具有吸声性能的结构，可以吸收低于500Hz的低频噪声。

背景技术

噪声控制结构常用的吸声材料有：玻璃棉、矿渣棉、岩棉、泡沫塑料、石棉绒、毛毡、软质纤维板等多孔吸声材料，通常，多孔吸声材料有良好的中、高频吸声性能，但低频吸声性能不佳。微穿孔板吸声结构也常用于噪声控制，它的吸声机制是腔共振，同样存在着低频吸声性能不佳的问题。为了改善低频吸声，需要采用加厚吸声材料层的方法，对于微穿孔板结构同样需要设置长度深的空腔。

在吸声空间受到限制的场合下，需要使用机械阻抗板一类厚度小的结构。当声波频率在机械阻抗板的共振频率附近时，机械阻抗板发生共振，能够在低频获得一个吸声峰，并且结构的厚度相对较薄。机械阻抗板的共振频率随弹性系数降低而降低，因此降低机械阻抗结构吸声频率的关键是降低其弹性系数。

通常情况下，无论是采用串联结构还是并联结构降低机械阻抗结构弹性系数的同时都将使得结构的阻尼降低，导致对声波能量的耗散能力下降，造成吸声性能降低。目前很难找到弹性系数很低而阻尼系数又能满足要求的粘弹性材料用于机械阻抗结构在低频良好吸声。

发明内容

本发明的目的是在于解决现有噪声控制结构存在的问题，提供一种用磁性提高低频吸声性能的结构，可以在降低机械阻抗弹性系数的同时，不降低其阻尼系数，在低于500Hz的低频有高的吸声系数和有良好的吸声带宽。

本发明一种用磁性提高低频吸声性能的结构采用的技术方案是：包括与壁面相垂直的两个相同的横向支架和一个与壁面相平行的机械阻抗板，壁面、机械阻抗板和两个横向支架围成一个方形的共振腔，共振腔内部设置一对磁性材料块，一对磁性材料块中的其中一个磁性材料块固定连接壁面、另一个磁性材料块固定连接机械阻抗板，一对磁性材料块中的两个磁性材料块面对面布置，大小相同，极性相反。

进一步地，共振腔内还设置粘弹性材料圈和纵向支架，两个横向支架与机械阻抗板之间粘贴有粘弹性材料圈，横向支架的内侧面固定连接纵向支架，纵向支架和机械阻抗板之间形成小凹槽，粘弹性材料圈固定卡小凹槽中。

更进一步地，机械阻抗板和横向支架之间留有间隙。

进一步地，一对磁性材料块中的每个磁性材料块的纵向截面积为机械阻抗板的纵向截面积的三分之一。

采用上述技术方案后，本发明具有以下技术效果：

1、本发明通过磁性材料降低了整个结构的机械阻抗弹性系数，使吸声峰值向低频移动，在弹性系数降低的同时整个结构的阻尼系数不降低，提高低频吸声性能。

2、本发明因加入一对异性相吸的磁性材料块，磁性材料块的吸引力与声压作用力方向相同，而与粘弹性材料圈的弹性力方向相反，磁性材料块产生的磁性力可以抵消一部分粘弹性材料圈的弹性力，减少了弹性材料圈的弹性力，降低了机械阻抗板的弹性系数，使机械阻抗板可以有更大的振幅振动，而整个结构的粘滞系数不降低，依然有良好的粘滞阻尼性能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的工作原理图；

图3是本发明在使用的并联结构图；

图4是本发明使用驻波管进行实验后与传统机械阻抗结构的性能对比图；

图中：1、壁面；2、横向支架；3、纵向支架；4、粘弹性材料圈；5、机械阻抗板；6、一对磁性材料块。

具体实施方式

参见图1，在壁面1上固定安装两个与壁面1相垂直的横向支架2，两个支架2结构相同且相互平行。在两个横向支架2之间设置一个与壁面1相平行的机械阻抗板5，机械阻抗板5与壁面1相平行并且之间间隔一定的距离。一个机械阻抗板5、两个横向支架2和壁面1之间围成一个方形的共振腔，在方形的共振腔内部设置一对磁性材料块6，一对磁性材料块6中的其中一个磁性材料块固定连接在壁面1上，一对磁性材料块6中的其中另一个磁性材料块固定连接在机械阻抗板5上。即一对磁性材料块6位于壁面1和机械阻抗板5之间，一对磁性材料块6中的两个磁性材料块面对面布置，大小相同，极性相反，固定连接在壁面1上的磁性材料块是N极，固定连接在机械阻抗板5上的磁性材料块是S极，一对磁性材料块6相互之间具有吸力。

在方形的共振腔内还设置粘弹性材料圈4和纵向支架3。两个横向支架2与机械阻抗板5之间粘贴有粘弹性材料圈4。在横向支架2的内侧面固定焊接纵向支架3，纵向支架3和机械阻抗板5之间便形成小凹槽，粘弹性材料圈4便固定卡在纵向支架3和机械阻抗板5形成的小凹槽中。机械阻抗板5通过粘弹性材料圈4、纵向支架3与横向支架2固定在一起。机械阻抗板5和横向支架2之间保留小的间隙，作用是不阻碍机械阻抗板5振动。粘弹性材料圈4和纵向支架3以及机械阻抗板5之间要紧密粘接，防止入射声波漏声进入方形的共振腔内。

横向支架2是由厚度为1毫米的金属板制成，一对磁性材料块6中的每个磁性材料块都是由横向厚度为1毫米的磁性材料片制成，分别固定贴在壁面1和机械阻抗板5上。每个磁性材料块的纵向截面积为机械阻抗板5的纵向截面积的三分之一，这样吸声效果会更好。

参见图2，本发明工作时，声波从外部垂直于机械阻抗板5，一对磁性材料块6的吸引力与声压作用力方向相同，与粘弹性材料圈4的弹性力方向相反，磁性材料块6产生的磁性力抵消了一部分粘弹性材料圈4的弹性力，通过共振吸收入射到机械阻抗板5上的声能量。

参见图3，本发明使用时，可将若干个方形的共振腔并联安装，形成大的吸声面，用于噪声控制工程。

参见图4，使用驻波管对本发明进行实验，图3中横坐标轴是频率，纵坐标轴是吸声系数。将本发明（曲线A）与未加装一对磁性材料块6的传统机械阻抗结构（曲线B）的吸声性能进行对比。传统机械阻抗结构的弹性力只由粘弹性材料圈4提供，机械阻抗板离开平衡位置时声压作用于机械阻抗板的力与粘弹性材料圈4的弹性力方向相反，而本发明的弹性力由粘弹性材料圈4和一对磁性材料块6共同提供。由曲线B可知，传统机械阻抗结构的吸声峰值在300Hz附近，采用本发明进行对应的实验，由曲线A可知，结果降低了传统机械阻抗结构的弹性系数，吸声峰值的频率降低移到了240Hz，峰值吸声系数达0.9，高于对应的传统机械阻抗结构为0.6的吸声系数，吸声带宽也高于传统机械阻抗结构，因此本发明能提高低频吸声性能。

Claims (5)

1.一种用磁性提高低频吸声性能的结构，包括与壁面（1）相垂直的两个相同的横向支架（2）和一个与壁面（1）相平行的机械阻抗板（5），其特征是：壁面（1）、机械阻抗板（5）和两个横向支架（2）围成一个方形的共振腔，共振腔内部设置一对磁性材料块（6），一对磁性材料块（6）中的其中一个磁性材料块固定连接壁面（1）、另一个磁性材料块固定连接机械阻抗板（5），一对磁性材料块（6）中的两个磁性材料块面对面布置，大小相同，极性相反。

2.根据权利要求1所述的一种用磁性提高低频吸声性能的结构，其特征是：共振腔内还设置粘弹性材料圈（4）和纵向支架（3），两个横向支架（2）与机械阻抗板（5）之间粘贴有粘弹性材料圈（4），横向支架（2）的内侧面固定连接纵向支架（3），纵向支架（3）和机械阻抗板（5）之间形成小凹槽，粘弹性材料圈（4）固定卡小凹槽中。

3.根据权利要求2所述的一种用磁性提高低频吸声性能的结构，其特征是：机械阻抗板（5）和横向支架（2）之间留有间隙。

4.根据权利要求1所述的一种用磁性提高低频吸声性能的结构，其特征是：一对磁性材料块（6）中的每个磁性材料块的纵向截面积为机械阻抗板（5）的纵向截面积的三分之一。

5.根据权利要求1所述的一种用磁性提高低频吸声性能的结构，其特征是：一对磁性材料块（6）中的每个磁性材料块的横向厚度均为1毫米。