CN109098377A - 一种金属美音板及其设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种金属美音板及其设计方法，其中金属美音板包括吸音毡、穿孔板和腔体；所述穿孔板上分布有小孔，所述穿孔板的两侧具有支座，所述穿孔板通过所述支座支撑连接在所述吸音毡上，所述穿孔板的内壁和吸音毡之间形成空腔；所述腔体为柱状空腔，连接在所述穿孔板的外壁上，且贯穿所述穿孔板与所述空腔连通。本发明提供的金属美音板，采用金属材料制作，结合对小孔和腔体尺寸的设计，解决了消防、消音和多频吸音问题。金属美音板采用复合结构设计，运用穿孔板后的空气层及穿孔板后的吸音毡的阻性吸声原理，进一步达到降噪消声的效果，其吸声系数高，吸收频带宽，压力损失小，气流再生噪声低，且易于控制。

Description

一种金属美音板及其设计方法
技术领域
本发明涉及建筑室内装饰技术领域，特别是涉及一种金属美音板及其设计方法。
背景技术
现有技术中为了实现吸音隔音的效果，多使用海绵包布或者石棉，原理是音波进入海绵包布或者石棉的纤维间的孔洞，便会在其中四处反射，直至大部份声波的能量都消耗了，变成热能，通过这样达到了吸音、隔音的效果。这种方法虽然可以解决吸音、隔音的效果，但是对于防火性能，只能在有限的时间内阻止火势，而且容易引起烟雾。而且现有技术仅仅是对噪音的吸收，无法对所吸收的声音的频率进行筛选。
发明内容
为此，本发明的一个目的在于提出一种可以防火，且能够选择性地对设定频率的声音进行吸收的金属美音板及其设计方法。
本发明提供了一种金属美音板，包括：吸音毡、穿孔板和腔体；所述穿孔板上分布有小孔，所述穿孔板的两侧具有支座，所述穿孔板通过所述支座支撑连接在所述吸音毡上，所述穿孔板的内壁和吸音毡之间形成空腔；所述腔体为柱状空腔，连接在所述穿孔板的外壁上，且贯穿所述穿孔板与所述空腔连通。
本发明提供的金属美音板，采用金属材料制作，结合对小孔和腔体尺寸的设计，解决了消防、消音和多频吸音问题。金属美音板采用复合结构设计，运用穿孔板后的空气层及穿孔板后的吸音毡的阻性吸声原理，进一步达到降噪消声的效果，其吸声系数高，吸收频带宽，压力损失小，气流再生噪声低，且易于控制。我们用金属板复合结构，穿孔板与腔体之间以及穿孔板与吸音毡之间的空腔尺寸大小来调节需要吸收的不同频带，试验证明，金属美音板不论是低频、中频、还是高频，都具有良好的消声性能。
进一步地，所述小孔在所述穿孔板上均匀分布。
进一步地，所述腔体在所述穿孔板的外壁上均匀分布。
进一步地，所述腔体包括第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和第二腔体具有不同的腔体深度、孔径、板厚和孔率。
进一步地，所述第一腔体和第二腔体在所述穿孔板的外壁上均匀排布。
本发明还提供了一种金属美音板的设计方法，包括：
明确要求获得的金属美音板的声阻r、声质量m、吸音频率f；
根据声阻r、声质量m、吸音频率f计算获得金属美音板的小孔和腔体的深度D、孔径d、板厚t、和孔率p，其中小孔的深度D为穿孔板至吸音板之间的高度，具体算法为：
金属美音板的声质量m和声阻r这两个参数与孔径d及穿孔率p有关，金属美音板的相对声阻抗Z(以空气的特性阻抗ρC为单位)用式(1)计算：
Z＝r+jwm＝jctg(WD/C) (1)
公式中：
j--表示矢量；
ρ--空气密度(kg/cm3)；
C--空气中声速(m/s)；
c—金属中声速(m/s)；
D--腔深(mm)；
m--相对声质量；
r--相对声阻；
w--角频率，W＝2πf(f为频率)；
而r和m分别由式(2)(3)表达：
r＝atkr/dzp (2)
m＝(0.294)×10-3tkm/p (3)
式中：
t--板厚(mm)；
d--孔径(mm)；
p--穿孔率(％)；
g—共振时的最大吸音系数；
kr--声阻系数，kr＝(1+x2/32)1/2+(2x)1/2/8×d/t；
km--声质量系数，km＝1+{1+[1/(9+(x2/2))]}+0.85d/t；
其中x＝abf，a和b为常数，对于金属板a＝0.235，b＝0.21；
又有r/m＝(l/d2)×(kr/km) (4)；
式中l--常数，对于金属板l＝1140；
同时r/m还可以用式(5)表达：
r/m＝50f((kr/km)/x2) (5)；
而kr/km的近似计算式为：
kr/km＝0.5+0.1x+0.005x2 (6)；
以上各式联立从要求的r、m、f求出微孔板的D、d、t、p参量。
进一步地，所述一种金属美音板的设计方法还包括分别根据小孔和腔体要求的r、m、f 的值，求出与其对应的D、d、t、p参量，并根据求出来的D、d、t、p参量制作金属美音板。
本发明方法的原理为不同的孔径以及孔密度吸收不同的声波，不同的腔体可以达到不同的驻波时间，所以本发明可以通过对穿孔板和腔体的设计，达到吸收特定的声波的作用。通过本方法设计获得的金属美音板，在解决消防、吸音、低频吸音问题的同时，还可以根据要求的r、m、f数值的调节，控制室内声波，起到对室内环境音的调控作用，使乐音丰满，语音饱满，声音清晰。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例的一种金属美音板的正视图；
图2为本发明实施例的一种金属美音板的侧视图。
附图中标记为：
1 吸音毡
2 穿孔板
21 空腔
22 支座
3 腔体
31 第一腔体
32 第二腔体
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供了一种金属美音板，如图1和2所示，包括：吸音毡1、穿孔板2和腔体3；所述穿孔板2上分布有小孔23，所述穿孔板2的两侧具有支座22，所述穿孔板2通过所述支座22支撑连接在所述吸音毡1上，所述穿孔板2的内壁和吸音毡1之间形成空腔21，使用时吸音毡1可以贴附在墙壁上，空腔深度的设计需要与吸音的频率相匹配；所述腔体3为柱状空腔，连接在所述穿孔板2的外壁上，且贯穿所述穿孔板2与所述空腔21连通。本发明提供的金属美音板，采用金属材料制作，结合对小孔和腔体尺寸的设计，解决了消防、吸音和低频吸音问题。金属美音板采用复合结构设计，运用穿孔板后的空气层及穿孔板后的吸音毡的阻性吸声原理，进一步达到降噪消声的效果，其吸声系数高，吸收频带宽，压力损失小，气流再生噪声低，且易于控制。我们用金属板复合结构，穿孔板与腔体之间以及穿孔板与吸音毡之间的空腔尺寸大小来调节需要吸收的不同频带，低频腔大些(150～200mm),中频小些(80～120mm)，高频更小些(30～50mm)，试验证明，金属美音板不论是低频、中频、还是高频，都具有良好的消声性能。
优选的，所述小孔23在所述穿孔板2上均匀分布，所述腔体3在所述穿孔板2的外壁上均匀分布。可选地，所述腔体3包括第一腔体31和第二腔体32，所述第一腔体31和第二腔体32具有不同的腔体深度、孔径、板厚和孔率，所述第一腔体31和第二腔体32在所述穿孔板2的外壁上均匀排布。本领域技术人员应该理解，这里的第一腔体和第二腔体为为了吸收不同频率的声音而设计的不同腔体，其尺寸种类还可以根据实际的需要增加。
本发明还提供了一种金属美音板的设计方法，包括：
明确要求获得的金属美音板的声阻r、声质量m、吸音频率f；
根据声阻r、声质量m、吸音频率f计算获得金属美音板的小孔和腔体的深度D、孔径d、板厚t、和孔率p，其中小孔的深度D为穿孔板至吸音板之间的高度，具体算法为：
金属美音板的声质量m和声阻r这两个参数与孔径d及穿孔率p有关，金属美音板的相对声阻抗Z(以空气的特性阻抗ρC为单位)用式(1)计算：
Z＝r+jwm＝jctg(WD/C) (1)
公式中：
j--表示矢量；
ρ--空气密度(kg/cm3)；
C--空气中声速(m/s)；
c—金属中声速(m/s)；
D--腔深(mm)；
m--相对声质量；
r--相对声阻；
w--角频率，W＝2πf(f为频率)；
而r和m分别由式(2)(3)表达：
r＝atkr/dzp (2)
m＝(0.294)×10-3tkm/p (3)
式中：
t--板厚(mm)；
d--孔径(mm)；
p--穿孔率(％)；
g—共振时的最大吸音系数；
kr--声阻系数，kr＝(1+x2/32)1/2+(2x)1/2/8×d/t；
km--声质量系数，km＝1+{1+[1/(9+(x2/2))]}+0.85d/t；
其中x＝abf，a和b为常数，对于金属板a＝0.235，b＝0.21；
又有r/m＝(l/d2)×(kr/km) (4)，声吸收的角频带宽度，近似地由r/m决定，此值越大，吸声的频带越宽；
式中l--常数，对于金属板l＝1140；
同时r/m还可以用式(5)表达：
r/m＝50f((kr/km)/x2) (5)；
而kr/km的近似计算式为：
kr/km＝0.5+0.1x+0.005x2 (6)；
以上各式联立从要求的r、m、f求出微孔板的D、d、t、p参量。
最后，分别根据小孔和腔体要求的r、m、f的值，求出与其对应的D、d、t、p参量，并根据求出来的D、d、t、p参量制作金属美音板。
本发明方法的原理为不同的孔径以及孔密度吸收不同的声波，不同的腔体可以达到不同的驻波时间，所以本发明可以通过对穿孔板和腔体的设计，达到吸收特定的声波的作用。通过本方法设计获得的金属美音板，在解决消防、吸音、低频吸音问题的同时，还可以根据要求的r、m、f数值的调节，控制室内声波，起到对室内环境音的调控作用，使乐音丰满，语音饱满，声音清晰。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种金属美音板，其特征在于，包括：
吸音毡、穿孔板和腔体；
所述穿孔板上分布有小孔，所述穿孔板的两侧具有支座，所述穿孔板通过所述支座支撑连接在所述吸音毡上，所述穿孔板的内壁和吸音毡之间形成空腔；
所述腔体为柱状空腔，连接在所述穿孔板的外壁上，且贯穿所述穿孔板与所述空腔连通。
2.如权利要求1所述的一种金属美音板，其特征在于，所述小孔在所述穿孔板上均匀分布。
3.如权利要求2所述的一种金属美音板，其特征在于，所述腔体在所述穿孔板的外壁上均匀分布。
4.如权利要求1所述的一种金属美音板，其特征在于，所述腔体包括第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和第二腔体具有不同的腔体深度、孔径、板厚和孔率。
5.如权利要求4所述的一种金属美音板，其特征在于，所述第一腔体和第二腔体在所述穿孔板的外壁上均匀排布。
6.一种金属美音板的设计方法，其特征在于，包括：
明确要求获得的金属美音板的声阻r、声质量m、吸音频率f；
根据声阻r、声质量m、吸音频率f计算获得金属美音板的小孔和腔体的深度D、孔径d、板厚t、和孔率p，其中小孔的深度D为穿孔板至吸音板之间的高度，具体算法为：
金属美音板的声质量m和声阻r这两个参数与孔径d及穿孔率p有关，金属美音板的相对声阻抗Z(以空气的特性阻抗ρC为单位)用式(1)计算：
Z＝r+jwm＝jctg(WD/C) (1)
公式中：
j--表示矢量；
ρ--空气密度(kg/cm3)；
C--空气中声速(m/s)；
c—金属中声速(m/s)；
D--腔深(mm)；
m--相对声质量；
r--相对声阻；
w--角频率，W＝2πf(f为频率)；
而r和m分别由式(2)(3)表达：
r＝atkr/dzp (2)
m＝(0.294)×10-3tkm/p (3)
式中：
t--板厚(mm)；
d--孔径(mm)；
p--穿孔率(％)；
g—共振时的最大吸音系数；
kr--声阻系数，kr＝(1+x2/32)1/2+(2x)1/2/8×d/t；
km--声质量系数，km＝1+{1+[1/(9+(x2/2))]}+0.85d/t；
其中x＝abf，a和b为常数，对于金属板a＝0.235，b＝0.21；
又有r/m＝(l/d2)×(kr/km) (4)；
式中l--常数，对于金属板l＝1140；
同时r/m还可以用式(5)表达：
r/m＝50f((kr/km)/x2) (5)；
而kr/km的近似计算式为：
kr/km＝0.5+0.1x+0.005x2 (6)；
以上各式联立从要求的r、m、f求出微孔板的D、d、t、p参量。
7.如权利要求6所述的一种金属美音板的设计方法，其特征在于，还包括：
分别根据小孔和腔体要求的r、m、f的值，求出与其对应的D、d、t、p参量，并根据求出来的D、d、t、p参量制作金属美音板。
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