CN109448687A - 吸声装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于降噪技术领域，公开了吸声装置及其制造方法，包括：吸声单元体，所述吸声单元体包括第一吸声装置和第二吸声装置；所述第一吸声装置包括格栅，以及覆盖于格栅顶部的顶板，所述顶板上开设孔洞；所述第二吸声装置包括，分别与格栅底部的四周侧边连接的围板，以及与围板底部连接的底板。本发明实施方式所述第二共振腔和第一共振腔的共振频率不同，可对不同频率的入射声波进行吸声降噪，拓宽吸声频带；且所述格栅和顶板的组合结构抗弯和抗压强度大，力学性能好；本发明实施方式所述吸声单元体提高抗弯、抗压等力学性能的同时，也增加了低频声波的吸声降噪功能。
Description
技术领域
本发明属于降噪技术领域，具体涉及吸声装置及其制造方法。
背景技术
人体对于声音的耐受度是有限制的，人在不同声压级的环境中允许待的时长也是不一样的。在航空航天、高速运载平台上，噪声通常会影响到乘客的健康。比如飞机噪声一般可分为内部噪声和外部噪声两大类，外部噪声主要指的是发动机噪声和湍流边界层噪声，而内部噪声则主要有环控噪声和设备噪声。人类对噪声的敏感程度不仅与噪声的大小有关，还与噪声发生的频率有关，与飞机的背景噪声相比，人们更容易受到说话声、关门声、鼾声、哭声这种人为噪音的影响。
因此，噪声控制并不是简单地不断降噪，而是控制噪声分布，并使人处于相对舒适的环境。如何降噪以及控制噪声分布，是噪声控制领域内的一个科学难题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明一方面提供了吸声装置，可有效降低低频噪声，并可实现宽频带范围内实现高效吸声。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：吸声装置，包括：吸声单元体，所述吸声单元体包括第一吸声装置和第二吸声装置；所述第一吸声装置包括格栅，以及覆盖于格栅顶部的顶板，所述顶板上开设孔洞；所述第二吸声装置包括，分别与格栅底部的周圈连接的围板，以及与围板底部连接的底板。
优选地，所述孔洞为数个。
优选地，所述格栅内填充多孔吸声材料。
优选地，所述围板和底板之间填充多孔吸声材料。
优选地，所述格栅为数个；相邻的格栅之间设置第一隔板。
优选地，所述格栅与围板之间设置第二隔板。
优选地，所述围板为数个，相邻的围板之间设置第三隔板。
优选地，所述吸声单元体为数个，数个吸声单元体之间通过粘结方式连接。
本发明另一方面还提供了上述所述吸声装置的制造方法，包括以下步骤：通过数据模拟或实验获取降噪对象的噪声频率范围；
计算所述噪声频率范围对应的所述顶板的穿孔率范围和/或格栅网格尺寸范围；
按照计算出的所述顶板的穿孔率范围和/或格栅的网格尺寸范围，制作所述吸声单元体。
优选地，所述吸声单元体为数个，数个吸声单元体之间通过粘结方式连接。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：本发明所述格栅与顶板形成第一共振腔；所述围板和底板之间形成第二共振腔；所述第一共振腔和第二共振腔的共振频率不同，可对不同频率的入射声波进行吸声降噪，拓宽吸声频带；且所述格栅和顶板的组合结构抗弯和抗压强度大，力学性能好；本发明所述吸声单元体提高抗弯、抗压等力学性能的同时，也加宽了低频声波的吸声，提高了降噪功能。
本发明通过调节所述顶板的穿孔率，可以调节所述第一共振腔对不同频率的低频声波的吸声效果；通过调节所述格栅的网格高度、孔径或宽度等尺寸，可以进一步增加所述第一共振腔的声阻，促使共振吸收峰移向低频，强化本发明所述吸声单元体的吸声性能；通过所述格栅的网格内的耦合共振吸声，将不同低频吸声的格栅结构组合，可以实现对宽频率低频入射声波的高效吸收。
本发明也可根据入射声波的角度不同，通过调节所述格栅的网格高度、孔径或宽度尺寸大小，调整第一共振腔的声阻尼，强化斜入射所述吸声单元体的吸声性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施方式提供的吸声单元体的结构示意图之一；
图2为本发明实施方式提供的吸声单元体的俯视示意图；
图3为图2的A向剖视示意图；
图4为图2的B向剖视示意图；
图5为本发明实施方式提供的吸声单元体的结构示意图之二；
图6为本发明实施方式提供的格栅的立体结构示意图；
图7为本发明实施方式提供的吸声装置的结构示意图；
图8为实施例7所述的吸声装置的吸声系数示意图；
图9为实施例8所述的吸声装置的吸声系数示意图；
图10为实施例9所述的吸声装置的吸声系数示意图。
其中，图中各附图标记：
100-吸声单元体；1-第一吸声装置；11-顶板；111-孔洞；12-格栅；13第一共振腔；2-第二吸声装置；21-围板；22-第二共振腔；23-底板；31-第一隔板； 32-第二隔板；33-第三隔板；331-第四隔板；332-第五隔板。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请一并参阅图1至图10，现对本发明提供的吸声装置，进行说明。
本发明所述的吸声装置，包括吸声单元体100，所述吸声单元体100包括第一吸声装置1和第二吸声装置2；所述第一吸声装置1包括格栅12，以及覆盖于格栅12顶部的顶板11，所述顶板11上开设孔洞111；所述第二吸声装置 2包括，分别与格栅12底部的底部的周圈连接的围板21，以及与围板21底部连接的底板23。
本发明所述的格栅的结构外形可为多边形、圆形或椭圆形。
参阅图1至图4，作为本发明的一种实施方式，所述格栅12与顶板11形成第一共振腔13；所述格栅12与顶板11可以设置为一体化结构或通过粘结方式连接；所述围板21和底板23之间形成第二共振腔22；所述围板21和底板23可以设置为一体化结构或通过粘结方式连接；当声波入射到所述顶板11时，入射声波通过孔洞111进入第一共振腔13，第一共振腔13内的空气在低频入射声波的作用下往复运动，产生振动，摩擦和阻尼作用使一部分声能转化为热能而消耗，且格栅12的网格之间形成耦合共振吸声，进一步加强了吸声作用。剩余的没有被消耗的低频入射声波进入第二共振腔22，第二共振腔22内的空气在低频入射声波的作用下往复运动，产生振动，摩擦和阻尼作用使一部分声能转化为热能而消耗，第二共振腔22和第一共振腔13的共振频率不同，可对不同频率的入射声波进行吸声降噪，拓宽吸声频带；且所述格栅12和顶板11 的组合结构抗弯和抗压强度大，力学性能好；本发明实施方式所述吸声单元体 100提高抗弯、抗压等力学性能的同时，也增加了更宽频率的低频声波的吸声，提高了降噪功能。
优选地，所述孔洞111为数个。
所述孔洞111可为均匀或不均匀布置；调节孔洞111的数量，可以调整所述顶板11的穿孔率，进而调整第一共振腔13的共振频率，可对不同频率的入射声波进行吸声。
优选地，所述孔洞111的形状为圆形、椭圆形或多边形；但不限于上述形状。
作为本发明的一种实施方式，所述顶板11的厚度为0.5～1mm、长度或宽度为70～200mm；所述孔洞111的孔径或宽度为3～7mm；穿孔率为1％～5％。
优选地，所述格栅12的网格形状为圆形、椭圆形或多边形；所述格栅12 的网格形状不同，第一共振腔13的共振频率不同，可对不同频率的入射声波进行吸声。
优选地，所述格栅12的网格尺寸不同，网格尺寸包括厚度、高度、孔径或宽度尺寸。
作为本发明的一种实施方式，所述格栅12的厚度为0.5～1mm、高度为 20～90mm；所述格栅12的长度或宽度为70～200mm；所述格栅12的网格的孔径或宽度为3～7mm。
作为本发明一种实施方式，所述孔洞111的形状、孔径或宽度和所述栅格 12的网格形状、孔径或宽度一致；本发明实施方式可调节所述孔洞111的数量、孔径或宽度，以及所述栅格12的网格形状、孔径或宽度，进而调节所述顶板 11的穿孔率。
本发明实施方式通过调节所述顶板11的穿孔率，调节所述第一共振腔13 对不同频率低频声波的吸声效果；通过调节所述格栅12网格的高度、孔径或宽度等尺寸，可以进一步增加所述第一共振腔13的声阻，促使共振吸收峰移向低频，强化本发明所述吸声单元体100的吸声性能；通过所述格栅12的网格内的耦合共振吸声，将不同低频吸声的格栅结构组合，可以实现对宽频率低频入射声波的高效吸收。本发明实施方式，也可根据入射声波的角度不同，通过调节所述格栅12的网格高度、孔径或宽度尺寸大小，调整第一共振腔13的声阻尼，强化斜入射所述吸声单元体100的吸声性能。
作为本发明的一种实施方式，所述格栅12内填充多孔吸声材料；增加所述第一吸声装置1的中高频吸声效果。
作为本发明的另一种实施方式，所述围板21和底板23之间填充多孔吸声材料；增加所述第二吸声装置2的中高频吸声效果。
作为本发明的又一种实施方式，所述格栅12内填充多孔吸声材料；所述围板21和底板23之间填充多孔吸声材料；增加所述第一吸声装置1和所述第二吸声装置2的中高频吸声效果，增加所述吸声单元体100的中高频吸声效果。
本发明所述的多孔吸声材料，可以为玻璃纤维棉、三聚氰胺泡沫、聚氨酯纤维或聚氨酯泡沫；但不限制于上述种类，可以是任意一种多孔性吸声材料。
请参阅图5，优选地，所述格栅12为数个；相邻的格栅12之间设置第一隔板31。通过设置所述第一隔板31，增加所述第一吸声装置1的共振腔。
优选地，所述格栅12与围板21之间设置第二隔板32；所述第二隔板32 分别与所述格栅12和围板21连接。通过设置所述第二隔板32，所述第一吸声装置1和第二吸声装置2形成分别独立的共振腔。
优选地，所述围板21为数个，相邻的围板21之间设置第三隔板33。通过设置所述第三隔板33，增加所述第二吸声装置2的共振腔。
作为本发明的一种实施方式，所述第三隔板33可设置为第四隔板331和/ 或第五隔板332；
作为本发明的一种实施方式，所述格栅12为数个；相邻的格栅12之间设置第一隔板31；所述格栅12与围板21之间设置第二隔板32；所述第二隔板 32分别与所述格栅12和围板21连接。
作为本发明的一种实施方式，所述格栅12为数个；相邻的格栅12之间设置第一隔板31；所述围板21为数个，相邻的围板21之间设置第三隔板33。
所述第一隔板31、第二隔板32和第三隔板33可分别单独设置，也可两两组合设置、也可同时设置；增加第一共振腔13和第二共振腔22的数量；不同的设置方式，可以对不同的入射频率的声波进行吸声。
本发明所述吸声单元体100为数个，数个吸声单元体100之间通过粘结方式连接。
作为本发明所述吸声装置的一种实施方式，所述吸声单元体100的结构、形状、尺寸可完全相同；通过胶连接方式粘结；数个所述吸声单元体100可粘结成多列。
作为本发明所述吸声装置的另一种实施方式，所述数个吸声单元体100的外形以及外形尺寸相同，数个吸声单元体100上的孔洞111数量不同，所述顶板11的穿孔率不同；数个所述吸声单元体100可粘结成多列。
本发明实施方式还提供了所述吸声装置的制造方法，包括以下步骤：
通过数据模拟或实验获取降噪对象的噪声频率范围；
计算所述噪声频率范围对应的所述顶板11的穿孔率范围和/或格栅12的网格尺寸范围；
按照计算出的所述顶板11的穿孔率范围和/或格栅12的网格尺寸范围，制作所述吸声单元体100。
本发明根据降噪对象的噪声频率范围和所述吸声单元体100分别对应，形成产品型谱。
所述格栅13的网格尺寸为网格的厚度、高度、孔径或宽度尺寸。
优选地，所述吸声单元体100为数个，数个吸声单元体100之间通过粘结方式连接。本发明实施方式通过调节所述顶板11的穿孔率，可以调节所述第一共振腔13对不同频率的低频声波的吸声效果；通过调节所述格栅12网格的高度、孔径或宽度尺寸等，可以进一步增加所述第一共振腔13的声阻，促使共振吸收峰移向低频，强化本发明所述吸声单元体100的吸声性能；通过所述格栅 12网格内的耦合共振吸声，将不同低频吸声的格栅结构组合，可以实现对宽频率低频入射声波的高效吸收。本发明实施方式，也可根据入射声波的角度不同，通过调节所述格栅12的网格高度、孔径或宽度尺寸大小，调整第一共振腔13 的声阻尼，强化斜入射所述吸声单元体100的吸声性能。
实际使用时，根据降噪对象的噪声频率范围，组合数个所述吸声单元体 100，构成吸声装置。对不同频率的入射声波进行吸声，可对复杂噪声源进行吸声，增加宽频低频吸声效果。
作为本发明所述吸声装置的一种实施方式，所述吸声单元体100的结构、形状、尺寸可完全相同；通过胶连接方式粘结；数个所述吸声单元体100可粘结成多列。
作为本发明所述吸声装置的一种实施方式，所述吸声单元体100的外形以及外形尺寸相同，数个吸声单元体100上的孔洞111数量不同，所述顶板11 的穿孔率不同；数个所述吸声单元体100可粘结成多列。
上述所述顶板11的材质可以为不锈钢、铝、塑料或硬纸板，但不限于上述材质；上述所述格栅12的材质可以为不锈钢、铝、塑料或硬纸板，但不限于上述上述材质；上述所述围板21的材质可以为不锈钢、铝、塑料或硬纸板，但不限于上述上述材质；上述所述第一隔板31可为不锈钢板、铝板、塑料板或硬纸板。上述所述第二隔板32可为不锈钢板、铝板、塑料板或硬纸板。上述所述第三隔板33可为或不锈钢板、铝板、塑料板或硬纸板。
所述顶板11、格栅12、围板21、底板23、第一隔板31、第二隔板32或第三隔板33之间的连接方式，可通过胶连接方式粘结。
优选地，所述围板21的厚度为0.1～0.3mm、高度为50～100mm。所述顶板11的厚度为0.5～1mm、长度或宽度为50～200mm。所述底板23的厚度为 0.5～1mm、长度或宽度为50～200mm。所述第一隔板31的厚度为0.5～1mm、长度或宽度为50～200mm。第二隔板32的厚度为0.5～1mm、长度或宽度为 50～200mm。第三隔板33的厚度为0.5～1mm、长度或宽度为50～200mm。
以下通过具体实施例对本发明做进一步说明：
实施例1
所述吸声单元体100，包括第一吸声装置1和第二吸声装置2；所述第一吸声装置1包括格栅12，以及覆盖于格栅12顶部的顶板11，所述顶板11上开设孔洞111；所述第二吸声装置2包括，分别与格栅12底部的周圈连接的围板21，以及与围板21底部连接的底板23。
所述顶板11的厚度为0.6mm，长度和宽度均为70mm；所述孔洞111的形状为正方形，其边长为7mm；所述顶板11的穿孔率为1.6％；所述格栅12 的高度为30mm，厚度为0.6mm，长度和宽度均为70mm；所述格栅12的网格形状为正方形，其边长为7mm；所述围板21的高度为80mm。
实施例2
与实施例1不同的是，所述顶板11的厚度为0.6mm，长度和宽度均为 70mm；所述孔洞111的形状为正方形，其边长为7mm；所述顶板11的穿孔率为3.2％；所述格栅12的高度为30mm，厚度为0.6mm，长度和宽度均为70mm；所述格栅12的网格为正方形，其边长为7mm；所述围板21的高度为80mm。
实施例3
与实施例1不同的是，所述顶板11的厚度为0.6mm，长度和宽度均为70mm；所述孔洞111的形状为正方形，其边长为7mm；所述顶板11的穿孔率为4％；所述格栅12的高度为30mm，厚度为0.6mm，长度和宽度均为70mm；所述格栅12的网格为正方形，其边长为7mm；所述围板21的高度为80mm。
实施例4
与实施例1不同的是，所述顶板11的厚度为0.6mm，长度和宽度均为 70mm；所述孔洞111的形状为正方形，其边长为7mm；所述顶板11的穿孔率为4.8％；所述格栅12的高度为30mm，厚度为0.6mm，长度和宽度均为70mm；所述格栅12的网格为正方形，其边长为7mm；所述围板21的高度为80mm。
实施例5
与实施例1不同的是，所述顶板11的厚度为0.6mm，长度和宽度均为 70mm；所述孔洞111的形状为正六边形，正六边形的边长为5mm；所述顶板 11的穿孔率为2.4％；所述格栅12的高度为30mm，厚度为0.6mm，长度和宽度均为70mm；所述格栅12的网格为正六边形，正六边形的边长为5mm；所述围板21的高度为80mm。
实施例6
与实施例1不同的是，所述顶板11的厚度为0.6mm，长度和宽度均为 70mm；所述孔洞111的形状为正三角形，正三角形的边长为6mm；所述顶板 11的穿孔率为3.1％；所述格栅12的高度为30mm，厚度为0.6mm，长度和宽度均为70mm；所述格栅12的网格为正三角形，正三角形的边长为6mm；所述围板21的高度为80mm。
实施例7
数个实施例1所述吸声单元体100，通过胶连接成多列，构成吸声装置。
实施例8
实施例1至实施例4所述的吸声单元体100粘结组合构成联合体单元，将数个联合体单元通过胶连接成多列，构成吸声装置。
实施例9
实施例1至实施例6所述的吸声单元体100粘结组合构成联合体单元，将数个联合体单元通过胶连接成多列，构成吸声装置。
请参阅图8，实施例7所述的吸声装置，在160～220Hz共振频率的吸声系数为0.95以上，在150Hz-280Hz的吸声系数为0.6以上，实施例7所述的吸声装置的尺寸仅仅是控制声波波长的1/19。
请参阅图9，实施例8所述的吸声装置，通过四种不同穿孔率的第一吸声装置1的耦合，实现了宽带低频声波的噪声控制。125Hz-600Hz共振频率的吸声系数为0.7以上，实现了宽频带范围内的高效吸声，实施例8所述的吸声装置的尺寸仅仅是控制声波波长的1/22。
请参阅图10，实施例9所述的吸声装置，通过六种不同穿孔率的第一吸声装置1的耦合，100Hz-600Hz共振频率的吸声系数高达1.0，实现了宽带低频声波的噪声控制；实施例9所述的吸声装置的尺寸仅仅是控制声波波长的1/22。
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、等同替换和改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.吸声装置，其特征在于，包括：吸声单元体(100)，所述吸声单元体(100)包括第一吸声装置(1)和第二吸声装置(2)；所述第一吸声装置(1)包括格栅(12)，以及覆盖于格栅(12)顶部的顶板(11)，所述顶板(11)上开设孔洞(111)；所述第二吸声装置(2)包括，分别与格栅(12)底部的周圈连接的围板(21)，以及与围板(21)底部连接的底板(23)。
2.根据权利要求1所述的吸声装置，其特征在于，所述孔洞(111)为数个。
3.根据权利要求1所述的吸声装置，其特征在于，所述格栅(12)内填充多孔吸声材料。
4.根据权利要求1所述的吸声装置，其特征在于，所述围板(21)和底板(23)之间填充多孔吸声材料。
5.根据权利要求1或3所述的吸声装置，其特征在于，所述格栅(12)为数个；相邻的格栅(12)之间设置第一隔板(31)。
6.根据权利要求1所述的吸声装置，其特征在于，所述格栅(12)与围板(21)之间设置第二隔板(32)。
7.根据权利要求1或4所述的吸声装置，其特征在于，所述围板(21)为数个，相邻的围板(21)之间设置第三隔板(33)。
8.根据权利要求1-4或权利要求6任一权利要求所述的吸声装置，其特征在于，所述吸声单元体(100)为数个，数个吸声单元体(100)之间通过粘结方式连接。
9.根据权利要求1-8任一权利要求所述吸声装置的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过数据模拟或实验获取降噪对象的噪声频率范围；
计算所述噪声频率范围对应的顶板(11)的穿孔率范围和/或格栅(12)的网格尺寸范围；
按照计算出的所述顶板(11)的穿孔率范围和/或格栅(12)的网格尺寸范围，制作所述吸声单元体(100)。
10.根据权利要求9所述的吸声装置的制造方法，其特征在于，所述吸声单元体(100)为数个，数个吸声单元体(100)之间通过粘结方式连接。
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