CN109003598A - 薄板型声学超材料低频隔声结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄板型声学超材料低频隔声结构，其包括相互阵列组合的多个声学超材料结构单元(1)和整体外边框(2)，用于在预定低频范围形成隔声峰的声学超材料结构单元(1)包括，相互阵列组合的左侧边框(3)和右侧边框(4)，高分子聚合物薄板(5)，其粘接在所述整体外边框(2)、左侧边框(3)和右侧边框(4)的上下两个表面中的至少一个表面上。本发明还涉及在预定低频范围内实现宽带隔声的结构，即将多个声学超材料结构单元(1)组合作为一个复合结构单元(7)，并在复合结构单元(7)上放置至少两种不同质量的质量块(6)，最后将复合结构单元(7)相互阵列组合成薄板型声学超材料低频隔声结构。

Description

薄板型声学超材料低频隔声结构

技术领域

本发明涉及一种机械噪声与环境噪声控制技术领域，特别是一种薄板型声学超材料低频隔声结构。

背景技术

在日常生产生活中，无时无刻都充斥着各式各样的机械设备噪声和交通噪声等环境噪声，并且大多数情况下噪声会产生许多不利的影响，因而噪声控制依旧是社会和科学技术发展过程中需要直接解决的课题。尤其是对低频噪声的控制更是一项艰巨的挑战，这是由于低频噪声波长较长，在空气中衰减慢且穿透能力强，因而传统材料因其微弱的内在损耗而难以达到有效的声衰减效果。此外由质量密度定律可知，要实现有效的低频隔声目标，隔声墙或隔声板就要非常厚重，而这在工程应用中是所不能接受的，因而声学超材料的出现为噪声控制带来了新的途径与希望。声学超材料作为一种人工复合材料，因其具有一些异常等效参数，从而可以实现对声波的控制，如声聚焦、单向传输以及低频隔声与吸声等。其中以基于局域共振原理的薄膜型声学超材料更具有潜在的工程应用前景。薄膜型声学超材料最早于2008年被提出，它由薄膜，附加质量块和支撑边框三部分组成，可以在低频反共振频率处实现声波的近乎全反射，从而在低频上出现一个明显的隔声峰，达到高隔声量。由于局域共振原理的局限性，薄膜型声学超材料的隔声峰单一，且频带较窄，因而更适用于电磁噪声等单频噪声的工作环境，如典型的变压器噪声、电机噪声，其噪声频率主要集中在低于500Hz的低频范围内的电流高次谐波频率上，如100Hz、200Hz和300Hz等。

近年来，薄膜型声学超材料取得了快速发展，出现了各式各样的单元结构，其最终目的都是提高低频噪声的衰减能力和拓宽声衰减带宽。但是对于工程应用需求，尤其是一些高精端行业，如航空航天和汽车领域，不仅要求隔声结构简单轻巧，便于加工制作，而且还需具有良好的低频隔声性能。因而对于薄膜型声学超材料的应用研究，应以此为指导方向。所以目前薄膜型声学超材料的研究中还存在以下几点缺陷：

1)目前对薄膜型声学超材料的理论与实验研究主要集中在单元结构上，即基于单元结构处于固支边界条件下所进行研究的。然而在实际工程应用，需要薄膜型声学超材料具有一定大的尺寸，此时包含多个单元结构，因此其有限元仿真模型和实验研究需要进行一定的修正，以使得仿真结果更加贴近工程应用环境下的实际隔声特性。

2)大多数薄膜型声学超材料所使用的材料是橡胶薄膜，这种材料的缺点是性能不稳定，易老化，并且机械强度较差，基本上没有承载能力，因而需要额外施加预张力，但是实际操作中张力的大小是无法精确控制的，所以在实际工程应用上有比较大的限制。

3)一些薄膜型声学超材料单元结构过于复杂，样件制作过程复杂且耗时，不利于实际工程应用。

4)由于薄膜型声学超材料其低频隔声是基于局域共振原理，因而隔声频带相对较窄，而实际工程应用中，绝大多数工况下所需要隔离宽频噪声，因而需要采取措施拓宽其隔声带宽。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

为解决上述现有技术的不足之处，本发明提供一种薄板型声学超材料低频隔声结构，其结构非常简单、轻巧，通过调整尺寸参数可以很容易实现预定低频范围内的任一特定频率处的较高隔声量。此外本发明还提出通过单元组合和添加质量块的方式对其进行结构改进可以出现多个隔声峰，实现多个定频隔声目标，一定程度上达到宽带隔声目标，因而具有很好的适用性和广阔的工程应用前景。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

一种薄板型声学超材料低频隔声结构包括相互阵列组合的多个声学超材料结构单元和整体外边框，

用于在预定低频频率范围形成隔声峰的声学超材料结构单元包括，

相互阵列组合的左侧边框和右侧边框，

高分子聚合物薄板，其粘接在所述整体外边框、左侧边框和右侧边框上下两个表面中的至少一个表面上。

在所述的薄板型声学超材料低频隔声结构中，整体外边框的形状为长方形、正方形、圆形和正六边形等几何规则形状。

在所述的薄板型声学超材料低频隔声结构结构中，高分子聚合物薄板包括PET板、PEI板或尼龙板，所述整体外边框、左侧边框和右侧边框由FR4玻璃纤维、环氧树脂、ABS树脂、有机玻璃和铝制成。

在所述的薄板型声学超材料低频隔声结构中，所述声学超材料结构单元的形状为方形。在所述的薄板型声学超材料低频隔声结构中，所述声学超材料结构单元于几何中心处的高分子聚合物薄板上布置质量块，所述质量块由铁或铝制成，其形状包括圆形、圆环形或方形。

在所述的薄板型声学超材料低频隔声结构中，将多个所述声学超材料结构单元组合作为一个复合结构单元，并且复合结构单元中至少包含两个左右侧边框距离不相等的声学超材料结构单元，然后将复合结构单元阵列成隔声结构。

在所述的薄板型声学超材料低频隔声结构中，将多个带质量块的声学超材料结构单元组合作为一个复合结构单元，并且复合结构单元中至少有两个质量块的质量不相同，然后将复合结构单元阵列成隔声结构。

在所述的薄板型声学超材料低频隔声结构中，将所述声学超材料结构单元和四边支撑的单元结构组合作为一个复合单元，并选择放置或不放置质量块，然后将复合单元阵列成隔声结构。

边框结构在所述的薄板型声学超材料低频隔声结构中，在所述左侧边框和右侧边框内填充吸声材料，所述吸声材料为玻璃纤维。

在所述的薄板型声学超材料低频隔声结构中，隔声结构所包含单元数目为在所在平面的x和y方向上分别至少应包含8个声学超材料结构单元(1)或复合结构单元(7)。

在所述的薄板型声学超材料低频隔声结构中，薄板型声学超材料低频隔声结构通过调整左侧边框与右侧边框的结构形式和/或高分子聚合物薄板的材料和/或尺寸、声学超材料结构单元排列组合方式或者质量块的质量以调节预定频率范围及其隔声峰。

本发明具有以下有益效果：

相较于相同面密度的均质板，本发明可以实现在100-500Hz的低频范围内出现一个具有高隔声量的隔声峰，并且调整尺寸和材料参数可以实现在预定频率范围内的隔声峰位置的移动。通过将多个声学超材料结构单元上组合作为一个复合结构单元，并放置不同质量的质量块，可以产生多个中低频隔声峰，从而实现在一定频带范围内的宽频隔声。此外在相同面密度条件下，相较于已有四边支撑的声学超材料，本发明提出的两边支撑的薄板型声学超材料低频隔声结构因其刚性更低，模态更加丰富，可以更容易实现低频隔声目标，同时隔声量更高；并且引入质量块会产生更多的隔声峰，因而隔声频带更宽。总而言之，本发明具有结构简单轻便、容易实现低频隔声等优势，同时具有很大的拓展空间，从而可以很容易调节其隔声特性，增加其适用场合。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的薄板型声学超材料低频隔声结构的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的薄板型声学超材料低频隔声结构的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的薄板型声学超材料低频隔声结构的结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的薄板型声学超材料低频隔声结构的结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的薄板型声学超材料低频隔声结构的结构示意图；

图6是根据本发明一个实施例的薄板型声学超材料低频隔声结构的有限元仿真模型的示意图；

图7是根据本发明一个实施例的薄板型声学超材料低频隔声结构的有限元仿真隔声曲线示意图；

图8是根据本发明一个实施例的薄板型声学超材料低频隔声结构的有限元分仿真隔声曲线的隔声峰和隔声谷处的法向位移示意图；

图9是根据本发明一个实施例的薄板型声学超材料低频隔声结构的有限元仿真相位曲线和等效质量曲线示意图；

图10是根据本发明一个实施例的薄板型声学超材料低频隔声结构的有限元仿真隔声曲线示意图；

图11是根据本发明一个实施例的薄板型声学超材料低频隔声结构的有限元仿真隔声曲线示意图；

图12是根据本发明一个实施例的薄板型声学超材料低频隔声结构的有限元仿真隔声曲线示意图；

图13是根据本发明一个实施例的薄板型声学超材料低频隔声结构的有限元仿真隔声曲线示意图；

图14是根据本发明一个实施例的薄板型声学超材料低频隔声结构的测试安装示意图；

图15是根据本发明一个实施例的薄板型声学超材料低频隔声结构的测试结果与仿真结果对比示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

为了更好地理解，图1是根据本发明一个实施例的薄板型声学超材料低频隔声结构的结构示意图，如图1所示，隔声结构包括相互阵列组合的多个的声学超材料结构单元1和整体外边框2，

用于在预定低频频率范围形成隔声峰的声学超材料结构单元1包括，

相互阵列组合的左侧边框3和右侧边框4，

高分子聚合物薄板5，其粘接在所述整体外边框2、左侧边框3和右侧边框4上下两个表面中的至少一个表面上。

结构相较于相同质量密度的普通隔声板，本发明的薄板型声学超材料低频隔声结构在声波激励作用下，利用单元结构自身局域共振使得在低于1000Hz的中低频范围内具有一个或多个隔声峰，尤其在低于500Hz的低频范围内，从而可以很容易实现低频范围内的单一定频隔声目标和一定程度上的宽频隔声。并且本发明所提出的薄板型声学超材料低频隔声结构具有结构轻便、加工制作工艺简单等优点，可优先应用于变压器和电机等电磁噪声隔离需求中，由于该类噪声频率集中于高次谐波电流的频率处，在运行中具有单一定频的特点，因而可以根据具体的隔声频率确定单元结构尺寸。

本发明所述的薄板型声学超材料低频隔声结构的优选实施例中，为了保证薄板与边框之间的牢固粘结，选择慢干胶进行粘结。在粘结过程中，首先在边框表面刷上胶水，然后将薄板自由伸展平铺在边框刷胶表面，不需要施加额外的拉力，同时采用压板将其压紧，并将多余的胶水排除，以保证整个复合板平面平整。

本发明所述的薄板型声学超材料低频隔声结构的优选实施例中，整体外边框2的形状为长方形、正方形、圆形和正六边形等几何规则形状。

本发明所述的薄板型声学超材料低频隔声结构的优选实施例中，高分子聚合物薄板5包括PET板、PEI板或尼龙板，所述整体外边框2、左侧边框3和右侧边框4由FR4玻璃纤维、环氧树脂、ABS树脂、有机玻璃、铁和铝制成。

本发明所述的薄板型声学超材料低频隔声结构的优选实施例中，所述声学超材料结构单元1的形状为方形。

本发明所述的薄板型声学超材料低频隔声结构的优选实施例中，所述声学超材料结构单元1于几何中心处的高分子聚合物薄板5上布置质量块6，所述质量块由铁或铝制成，其形状包括圆形、圆环形和方形。

本发明所述的薄板型声学超材料低频隔声结构的优选实施例中，将多个所述声学超材料结构单元1组合作为一个复合结构单元7，并且复合结构单元7中至少包含两个左右侧边框距离不相等的声学超材料结构单元1，然后将复合结构单元7阵列成隔声结构。

本发明所述的薄板型声学超材料低频隔声结构的优选实施例中，将多个带质量块的声学超材料结构单元1组合作为一个复合结构单元7，并且复合结构单元7中至少有两个质量块6的质量不相同，然后将复合结构单元7阵列成隔声结构。

本发明所述的薄板型声学超材料低频隔声结构的优选实施例中，将所述声学超材料结构单元1和四边支撑的单元结构组合作为一个复合结构单元7，并选择放置或不放置质量块，然后将复合结构单元7阵列成隔声结构。

本发明所述的薄板型声学超材料低频隔声结构的优选实施例中，在所述左侧边框3和右侧边框4内填充吸声材料，所述吸声材料为玻璃纤维。

本发明所述的薄板型声学超材料低频隔声结构的优选实施例中，隔声结构所包含单元数目为在所在平面的x和y方向上分别至少应包含8个声学超材料结构单元1或复合结构单元7。

本发明所述的薄板型声学超材料低频隔声结构的优选实施例中，通过调整左侧边框3与右侧边框4的结构形式和/或高分子聚合物薄板5的材料和/或尺寸、声学超材料结构单元1排列组合方式或者质量块6的质量以调节预定频率范围及其隔声峰。在本发明中，声学超材料结构单元1阵列组成的薄板型声学超材料低频隔声结构可以在低于500Hz低频范围内出现一个隔声峰，且隔声量明显高于由质量定律预测的相同面密度的均质板的隔声量和传统四边支撑的超材料隔声量。通过调整该单元结构的尺寸参数，可以很容易实现100Hz-500Hz的低频范围内任一频率的隔声目标。此外在优选实施例中，薄板型声学超材料低频隔声结构的厚度可以仅为6.188mm，其中薄板厚度为0.188mm，面密度仅为2.1kg/m2，因而具有声学材料结构轻巧等优点，同时样件制作极其简单方便，具有广阔的工程应用前景。

采取放置质量块、改变边框结构和多个单元组合等方式可以实现在低于1000Hz的频率范围里出现多个密集的隔声峰，从而增加薄板型声学超材料低频隔声结构隔声特性的可调性和较宽频带隔声目标。

在声波激励作用下，薄板型声学超材料低频隔声结构出现的隔声峰不仅由于薄板自身的耦合作用，而且还包括薄板和支撑边框之间的耦合作用。

本发明薄板型声学超材料低频隔声结构的隔声特性与其结构自身尺寸参数、子单元数目、质量块数目和大小之间都存在相关性，因而可有目的性、指导性的根据隔声目标进行结构尺寸的确定和结构改进。

为了进一步理解本发明，在一个实施例中，图2是根据本发明一个实施例的薄板型声学超材料低频隔声结构的结构示意图，如图2所示，声学超材料结构单元1上放置质量块6，质量块的材料优选铁和铝，形状优选为圆形、圆环形和方形等几何规则形状。质量块与薄板之间采用速干胶水进行粘结，同时为了便于改变质量块的质量大小，采用叠加质量块的方式，并且叠加质量块之间也采用速干胶水进行粘结。此外由于质量块在薄板上的位置对其隔声有一定的影响，为了确保质量块能够准确放置在单元结构的几何中心处，在放置质量块之前，先用记号笔在每个单元结构的薄板上标记处具体的粘贴位置，然后再进行粘结，从而尽可能降低复合板加工制作误差。

在一个实施例中，图3是根据本发明一个实施例的薄板型声学超材料低频隔声结构的结构示意图，如图3所示，两个声学超材料结构单元1线性排列组合在一起形成隔声结构，并且每个声学超材料结构单元1的宽度不相同。

在一个实施例中，图4是根据本发明一个实施例的薄板型声学超材料低频隔声结构的结构示意图，如图4所示，声学超材料结构单元1上放置质量块，质量块大小可选择相同质量或不同质量。

在一个实施例中，图5是根据本发明一个实施例的薄板型声学超材料低频隔声结构的结构示意图，如图5所示，声学超材料结构单元1与四边支撑的声学超材料结构单元组合成一个复合结构单元7，然后阵列成隔声结构，此外可根据需要选择放置或不放置质量块。

通过采取上述措施对本发明声学超材料结构单元1及薄板型声学超材料低频隔声结构进行结构改进，可以使得本发明的隔声峰位置在预定频率范围内的不同频率上移动，并出现多个隔声峰，达到宽频隔声目标。总而言之，本发明具有结构极其简单，重量轻便、可以很容易实现低频隔声等优势，同时具有很大的拓展空间，从而可以很容易调节其隔声特性，增加其适用场合。

在一个实施例中，为了进一步理解本发明，对图1所示的薄板型声学超材料低频隔声结构进行有限元仿真研究，以揭示其隔声机理。其中边框和薄板的大小均为32mm*32mm，左右侧边框的厚度均为2mm，高度为6mm，薄板厚度为0.188mm。支撑边框的材质为FR4玻璃纤维，其密度、弹性模量和泊松比分别为：1900kg/m3，25GPa，0.33；薄板的材质为PET，其密度、弹性模量和泊松比分别为：1450kg/m3，6.7GPa，0.39，并考虑阻尼系数为0.1，此时整个低频隔声结构的面密度仅为2.131kg/m3。为了分析该薄板型声学超材料复合板的隔声特性，选择采用大型商用有限元软件COMSOL Multiphysics 5.3的声-固耦合频域分析模块。将其边界条件定义为Floquet周期性边界，以准确模拟复合板的实际大小和安装条件。整个有限元仿真模型如图6所示，整个模型由入射声腔21、薄板型声学超材料单元结构22、和透射声腔23三部分组成。当平面声波从平面波辐射面24入射，经过单元结构22，从平面波辐射面25出射，此时入射声腔21中包含入射声压Pi和反射声压Pr，透射声腔23含有透射声压Pt，因而据此可计算复合板的法向入射传声损失STL，如下式1所示。

其中为入射声能；为透射声能。

定义入射声压为1Pa，频率扫描频段为104Hz-3504Hz，步长为8Hz。为了更加直观并定量的进行比较，对传统四边支撑的声学超材料单元进行有限元仿真，为了使二者具有相同的面密度，保持材料参数和结构尺寸不变，仅将其边框高度改为3.2mm，同时计算相同面密度下的均质板的隔声量，其隔声曲线如图7所示。从图中可以明显发现在低于400Hz的低频范围内，本发明结构的隔声量明显高于传统四边支撑的声学超材料和均质板。因而可以充分说明本发明具有更明显的低频隔声优势。为了揭示其背后的隔声机理，分别计算提取本发明声学超材料单元结构在隔声峰和隔声谷处的法向位移，如图8所示。从图中可以明显发现，在328Hz的隔声峰处，薄板与支撑边框的位移相反，单元结构处于反共振状态；在648Hz的隔声谷处，支撑边框保持不动，薄板出现同向最大位移，单元结构处于共振状态。同时为了进一步说明物理现象背后所包含的物理机制，计算单元结构在频域下的相位变化，如图9所示，从图中的相位曲线可以明显发现在隔声峰处结构处于反共振状态，因而可以更进一步说明328Hz处的低频隔声峰是由于支撑边框与薄板的相互耦合作用所导致单元结构处于反共振状态，从而实现声波的近似全反射，出现高的隔声量；而对于648Hz处的隔声谷，由于结构处于共振状态，因而声波很容易透射过去，从而出现了隔声低谷。此外从等效质量曲线可以发现，在328Hz所对应的隔声峰处，等效质量出现了由负到正的突变，而这种异常的负等效质量正体现了超材料的独特属性，所以本发明所设计的薄板型声学超材料低频隔声结构是基于局域共振原理实现低频隔声。此外通过改变单元结构的尺寸参数，可以实现其他频率的隔声目标。

在一个实施例中，为了进一步理解本发明，对图2所示的薄板型声学超材料低频隔声结构进行有限元仿真研究。其结构尺寸和材料与上述图1所示实施例相同，质量块为0.222g的圆形铁片，其隔声曲线如图10所示。可以发现在280Hz和560Hz出现了两个隔声峰，相较于图1所示的结构，引入质量块的质量很小，对整个薄板型声学超材料低频隔声结构的重量影响可以忽略不计，但却出现了额外的隔声峰，从而可以说明引入质量块可以出现多个隔声峰，一定程度上拓宽隔声带宽。

在一个实施例中，为了进一步理解本发明，对图3所示的薄板型声学超材料低频隔声结构进行有限元仿真研究。其中两个单元的左右侧边框的距离分别为32mm和28mm，其余尺寸与材料参数与上述一样，有限元仿真结果如图11所示。由隔声曲线可以明显发现，在100Hz-1000Hz的频率范围内，出现两个隔声峰，其中第一个隔声峰位于低于500Hz的低频范围内。因而可以实现在低频范围内具有高的隔声量。在一个实施例中，为了进一步理解本发明，对图4所示的薄板型声学超材料低频隔声结构进行有限元仿真研究。其中两个质量块的质量分别为0.222g和0.444g的圆形铁片。使用上述相同的有限元仿真方法，同时为了进行比较说明，对相同面密度的质量定律和传统四边支撑的带相同附加质量块的声学超材料进行计算，其结构和材料参数与上述相同，其隔声特性曲线如图12所示，可以发现100Hz-800Hz的中低频范围内，除了两个共振作用导致的隔声低谷外，其余频段的隔声量均优于相同条件下的质量定律和传统声学超材料结构的隔声量，因而可以说明对本发明所设计的单元结构进行组合，并放置不同质量块可以实现宽频隔声目标。

在一个实施例中，为了进一步理解本发明，对图5所示的薄板型声学超材料低频隔声结构进行有限元仿真研究。相应的尺寸与材料参数如上述图1所述实施例相同，有限元仿真结果如图13所示。从隔声曲线可以发现在100Hz-1000Hz的频率范围内，出现两个隔声峰，尤其是低于500Hz低频范围内的隔声峰，其隔声量高，隔声频带相对较宽。

在一个实施例中，为了进一步理解本发明，证明本发明所采用的有限元仿真方法的正确性与合理性，将图1所示的左右侧边框改为四边侧边框，采用相同的有限元仿真模型进行仿真，并对其进行基于混响室-半消声室的实验测试，测试样件的尺寸为595*595mm，包含18*18个单元结构，其中支撑边框高度为6mm，其余单元结构的尺寸和材料参数与上述相同。测试现场样件安装如图14所示，测试结果如图15所示，对比测试结果与有限元仿真结果可以发现，二者的隔声曲线非常接近，从而证明了有限元仿真方法的正确性，进而证明了本发明所提出的薄板型声学超材料低频隔声结构在实际噪声环境下具有优良的低频隔声性能。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种薄板型声学超材料低频隔声结构，其特征在于，隔声结构包括相互阵列组合的多个声学超材料结构单元(1)和整体外边框(2)，用于在预定低频频率范围形成隔声峰的声学超材料结构单元(1)包括，

相互阵列组合的左侧边框(3)和右侧边框(4)，

高分子聚合物薄板(5)，其粘接在所述整体外边框(2)、左侧边框(3)和右侧边框(4)上下两个表面中的至少一个表面上。

2.根据权利要求1所述的薄板型声学超材料低频隔声结构，其特征在于，优选的，整体外边框(2)的形状为长方形、正方形、圆形和正六边形等几何规则形状，所述声学超材料结构单元(1)的形状为方形。

3.根据权利要求1所述的薄板型声学超材料低频隔声结构，其特征在于，高分子聚合物薄板(5)包括PET板、PEI板或尼龙板，所述整体外边框(2)、左侧边框(3)和右侧边框(4)由FR4玻璃纤维、环氧树脂、ABS树脂、有机玻璃、铁和铝制成。

4.根据权利要求1所述的薄板型声学超材料低频隔声结构，其特征在于，所述声学超材料结构单元(1)于几何中心处的高分子聚合物薄板(5)上布置质量块(6)，所述质量块由铁或铝制成，其形状包括圆形、圆环形和方形。

5.根据权利要求1所述的薄板型声学超材料低频隔声结构，其特征在于，将多个所述声学超材料结构单元(1)组合作为一个复合结构单元(7)，并且复合结构单元(7)中至少包含两个左右侧边框距离不相等的声学超材料结构单元(1)，然后将复合结构单元(7)阵列成隔声结构。

6.根据权利要求4所述的薄板型声学超材料低频隔声结构，其特征在于，将多个带质量块的声学超材料结构单元(1)组合作为一个复合结构单元(7)，并且复合结构单元(7)中至少有两个质量块(6)的质量不相同，然后将复合结构单元(7)阵列成隔声结构。

7.根据权利要求1所述的薄板型声学超材料低频隔声结构，其特征在于，将所述声学超材料结构单元(1)和四边支撑的单元结构组合作为一个复合结构单元(7)，并选择放置或不放置质量块(6)，然后将复合结构单元(7)阵列成隔声结构。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的薄板型声学超材料低频隔声结构，其特征在于，在所述左侧边框(3)和右侧边框(4)内填充吸声材料，所述吸声材料为玻璃纤维。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的薄板型声学超材料低频隔声结构，其特征在于，隔声结构所包含单元数目为在所在平面的x和y方向上分别至少应包含8个声学超材料结构单元(1)或复合结构单元(7)。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的薄板型声学超材料低频隔声结构，其特征在于，薄板型声学超材料低频隔声结构通过调整左侧边框(3)与右侧边框(4)的结构形式和/或高分子聚合物薄板(5)的材料和/或尺寸、声学超材料结构单元(1)排列组合方式或者质量块(6)的质量以调节预定频率范围及其隔声峰。