CN110485322A - 一种用于隔声屏障顶部的透明吸声帽 - Google Patents
一种用于隔声屏障顶部的透明吸声帽 Download PDFInfo
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Abstract
本申请提供一种用于隔声屏障顶部的透明吸声帽，包括外壳和微穿孔板；所述外壳由透明材料制成，所述微穿孔板固定在所述外壳的顶部，所述微穿孔板上开设有微穿孔，所述微穿孔板与所述外壳底部的距离小于等于100mm。本申请的透明吸声帽，在减少透明吸声帽的空腔深度的同时，对中低频带区的声能量达到超过50％的吸声率；该透明吸声帽美观实用，结构稳固，在透明吸声帽的内部安装透明材料或吸音板制成的横向隔板，能增强其吸声性能和结构牢度，从而达到更佳的隔声效果；将透明设备安装在透明吸声帽的内部，能为安装了隔声屏障的街道提供照明。
Description
技术领域
本申请涉及消声器技术领域，尤其涉及一种用于隔声屏障顶部的透明吸声帽。
背景技术
隔声屏障是一种隔声设施，它为了遮挡声源和接收者之间的直达声，在声源和接收者之间插入一个设施，使声波传播有一个显著的附加衰减，从而减弱接收者所在的一定区域内的噪声影响。目前，隔声屏障主要用于高速公路、高架复合道路、城市轻轨地铁等交通市政设施中的隔声降噪、控制交通噪声对附近城市区域的影响，也可用于工厂和其它噪声源的隔声降噪。
在不断建造的高速公路、铁路和工业区中，安装隔声屏障已成为一项不可缺少的降噪设施。要提高屏障的隔声效果，一般会将屏障的高度增加。但加高屏障不可避免地增加了屏障及基础建造成本，并对光线及道路使用者的视线造成一定的影响。
在保持隔声屏障高度的时候，可以在隔声屏障的顶部加设吸声型的吸声帽，用于改善隔声屏障顶部的隔声性能。吸声帽主要分为阻性和抗性两类，阻性吸声帽的有效频带范围比较宽，但隔声效果通常不够理想，通常阻性吸声帽的插入损失大约只能达到2dB；抗性吸声帽虽然效果比较显着，但只能对个别频带产生作用。
21世纪初研发的二次剩余散射(QRD)吸声帽，由多个不同深度的空腔组成，用于隔声屏障顶部，二次剩余散射(QRD)吸声帽可分散和吸收声能量的主要原因是：相邻空腔之间能产生变化很大的声阻抗，不同的空腔对不同的频率产生谐振或共振，产生吸声效果。
根据标准ISO 354于混响室中进行的吸声测试显示，在315Hz至400Hz频带中，二次剩余散射(QRD)吸声帽对中频的吸声率最大可达至0.9；然而，二次剩余散射(QRD)吸声帽的深度需达200mm，这个深度是相对较大的。大多数以微穿孔理论设计的产品，在低于400Hz的低频下，只能达到相对低的吸声性能，提高在低频帶下的吸声表现需要增加空腔的深度达200mm或以上。
因此，开发減少空腔深度的低频吸声帽有着迫切的需要，需要一种吸声帽，能够在较小深度时对中低频噪声能达到较高的吸声性能。
发明内容
本申请在于提供一种用于隔声屏障顶部的透明吸声帽，解决在中低频带提升吸声性能需要增加空腔深度达200mm以上的问题，该透明吸声帽既吸声又透明，在减少空腔深度的同时并能在中低频带区的吸声性能达到50％以上。
为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：
一种用于隔声屏障顶部的透明吸声帽，包括外壳和微穿孔板；所述外壳由透明材料制成，所述微穿孔板固定在所述外壳的顶部，所述微穿孔板上开设有微穿孔，所述微穿孔板与所述外壳底部的距离小于等于100mm。
进一步地，所述外壳由玻璃和/或聚碳酸酯制成。
进一步地，所述微穿孔板的厚度在1.5mm以上。
进一步地，所述微穿孔的直径在0.5mm以内。
进一步地，所述微穿孔板的穿孔率在0.5％以内。
进一步地，所述外壳和所述微穿孔板之间间隔设有横向隔板。
进一步地，所述横向隔板由透明材料或吸音板制成。
进一步地，在所述透明吸声帽的内部可安装照明设备。
进一步地，所述透明吸声帽为T型。
进一步地，所述微穿孔板由透明材料或半透明材料制成。
本申请提供的用于隔声屏障顶部的透明吸声帽，利用微穿孔板吸声原理，通过抑制边界势能和减少衍射声场，增加隔声屏障的插入损失性能，在减少透明吸声帽的空腔深度的同时，对中低频带区的声能量达到超过50％的吸声率；该透明吸声帽美观实用，结构稳固，在透明吸声帽的内部安装透明材料或吸音板制成的横向隔板，能增强其吸声性能和结构牢度，从而达到更佳的隔声效果；将透明设备安装在透明吸声帽的内部，能为安装了隔声屏障的街道提供照明。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为安装于隔声屏障顶部吸声帽的种类图，其中，图1(a)为阻性吸声帽，图1(b)为抗性吸声帽，图1(c)为阻抗性吸声帽。
图2为本申请实施例中吸声帽降噪效果的测试方法示意图。
图3为三种类型吸声帽的隔声效果测试结果图，横坐标为频带，单位为HZ，纵坐标为隔声效果的提升，单位为DB。
图4为在隔声屏障顶部安装了本申请实施例中透明吸声帽的噪声传播图。
图5为本申请安装于透明吸声帽内部的照明图。
图6为本申请内设横向隔板的透明吸声帽的截面图。
图7为本申请用于隔声屏障顶部的的透明吸声帽的微穿孔板的微穿孔排列图，其中，图7(a)中微穿孔排列图为矩形，图7(b)中微穿孔排列图为三角形。
图8为本申请实施例一和实施例二的吸声系数对比图。
图9为本申请实施例三和实施例四的吸声系数对比图。
附图说明如下：
1、噪声源；2、噪声传播方向；3、透明吸声帽；4、透明型隔声屏障；5、噪声接收者；6、建筑物；7、照明设备；8、灯光；9、行人；10、车辆；11、微穿孔板；12、横向隔板；13、外壳。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在隔声屏障顶部安装透明吸声帽，具有既吸声又透明的双重功能，在保持良好视线效果的同时能提升隔声屏障的隔声效果，具有良好的景观协调效果。
隔声屏障实质上是一个明显干涉声波传播的阻挡物或部分阻挡物，它可以阻挡声的传播而形成一个声影区，隔声屏障这个“声影区”的大小与声音的频率有关，频率越高，声影区的范围也就越大。其降噪效果随声程路程差的增大而增加，一个足够高和长的声屏障可以对处于声影区的受声点降低噪声。
通过研究计算及实验，对屏障顶部吸声帽的不同设计作比较，以T字形吸声帽的隔声性能最有效。如图1所示，图1(a)是阻性吸声帽，T形的阻性吸声帽的内部用玻璃棉填充，再加上镀锌穿孔铁板加以保护。图1(b)是抗性吸声帽，抗性吸声帽是以共振原理消声，所以结构上不需要吸声填充物。图1(c)是阻抗性吸声帽，在抗性吸声帽上加上穿孔铁板，以达到抗性吸声帽也具有阻性的要求。
测试方法以ISO 10847为基准，如图2所示，按图中所示位置对吸声帽作测量，然后用镀锌铁片将吸声帽盖好并重复测试，将两个相同位置所测得的数值相减便得到镀锌铁片吸声帽对隔声屏障隔声效果的提升。
从图3所示的测试结果可以看到,各种类型的吸声帽都能提高降噪效果，特别是对于中高频带区的声能量，降噪效果较好。
其中，阻性吸声帽通过玻璃棉吸收及减少隔声屏障顶部的噪声绕射,从而增加隔声屏障的隔声效果。在中高频带,阻性吸声帽能将屏障的隔声效果提高1至1.5dB。
抗性吸声帽则利用有规律的凹槽结构,将入射的噪声延迟和反射,令部分反射的噪声与入射的噪声互相抵消,以取得较明显的改进，如图3所示,抗性吸声帽能在1000Hz附近,将隔声效果提高近3dB。但由于凹槽的尺寸相若,隔声效果主要集中于1000Hz,其它的频带则效果相对减少。
与抗性吸声帽相比,阻抗性吸声帽的有效频带得到增加，其中2000Hz至8000Hz的表现得到改善，从而将隔声效果提高至4dB。
本申请实施例提供的透明吸声帽，其空腔深度只需要50mm至100mm时，在中低频带可吸收50％以上的声能量，在160Hz至400Hz频带达到90％的吸声率，该透明吸声帽可用于安装在隔声屏障的顶部，能够降低交通噪声。通过减低透明吸声帽的深度，产品更为美观，同时保持低至中频的高吸声性能。
本申请实施例的透明吸声帽，可由透明材料有机玻璃(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或玻璃制成，将透明吸声帽安装在透明类型的隔声屏障顶部时，更具吸引力，可保持整个隔声系统的透明度，和周围环境更加协调。
为了增加低至中频的吸声效能，根据标准ISO 9053测试，微穿孔板的气流阻力应在1000至3500kN.s/m4之间。
微穿孔板通过孔径气流声学共振所产生的摩擦阻尼和压力损失来降低声能量。为了达到所需的气流阻力，微穿孔PMMA或PC板的厚度应为1.5mm或以上，孔径不应超过0.5mm，穿孔率不应超过0.5％。穿孔可作任何图案排列设计，以矩形和三角形图案更佳。
在透明吸声帽的内部可安装透明材料或吸音板制成的横向隔板，以增强吸声帽的吸声性能和结构牢度。
另一个应用是融合声学和照明的设计，在透明和半透明塑胶材料加上微穿孔，照明设备可安装在透明吸声帽的内部，以便为安装了隔声屏障的街道或空间提供照明。
如附图8中的测试数据所示，空腔深度为50mm的透明吸声帽，在200HZ到630HZ的频带中可吸收50％的声能量。
如附图9中的测试数据所示，空腔深度为100mm的透明吸声帽，在125HZ到500HZ的频带中可吸收50％的声能量。
本申请提供的一种用于隔声屏障顶部的透明吸声帽3，包括外壳13和微穿孔板11；所述外壳13由透明材料制成，所述微穿孔板11固定在所述外壳13的顶部，所述微穿孔板11上开设有微穿孔，所述微穿孔板11与所述外壳13底部的距离小于等于100mm；所述外壳13由玻璃和/或聚碳酸酯制成，所述透明吸声帽3为T型；所述微穿孔板11由透明或半透明材料制成，所述微穿孔板11的厚度在1.5mm以上，所述微穿孔的直径在0.5mm以内，所述微穿孔板11的穿孔率在0.5％以内，所述微穿孔板11的微穿孔排列成矩形或三角形；所述外壳13和所述微穿孔板11之间间隔设有横向隔板12；所述横向隔板12由透明材料或吸音板制成；在所述透明吸声帽3的内部可安装照明设备7。
本申请提供的用于隔声屏障顶部的透明吸声帽3，结合了共振腔式抗性消声器以及微穿孔板消声器的消音原理，请参考附图4所示，含有交通噪音的噪声源1沿着噪声传播方向2进入透明吸声帽，经透明吸声帽3顶部的微穿孔板11之后，声波入射到微穿孔板11，在声波的激励作用下，微穿孔径内的空气及微穿孔附近的空气一起来回振动，振动时的摩擦阻尼使一部分声能转换为热能耗散掉，只剩下一小部分声能继续向前传播，从而减少隔声屏障顶部的噪声绕射，达到降噪消声的目的。当声波频率与共振腔固有频率相同时，使产生共振，空气往复振动的幅值和振动速度都达到最大值，此时消耗的声能最多，消音量也就最大。
本申请提供的用于隔声屏障顶部的透明吸声帽，微穿孔均匀地分布在微穿孔板11上，各个微穿孔的大小和形状可相同也可不同，各个微穿孔可以看成是一根短管，其长度即为微穿孔板11的厚度。微穿孔板11上的微穿孔可以排列成多种形状，如附图7(a)所示，微穿孔板11上的微穿孔可以排列成矩形，矩形的长和宽分别为a，b，矩形的上边两个微穿孔的直径为d1，下边两个微穿孔的直径为d2，d1小于等于d2；如附图7(b)所示，微穿孔板11上的微穿孔可以排列成三角形，三角形的底边长度为a，另两条边的长度为b，底边上的微穿孔直径为d1，另一个顶点上的微穿孔直径为d2。
本申请提供的用于隔声屏障顶部的透明吸声帽，微穿孔板11的厚度设为1.5mm，微穿孔板的微穿孔直径为0.5mm，微穿孔板的穿孔率为0.5％，当微穿孔板11与外壳13底部的距离为50mm时，在200HZ至630HZ频带中可吸收50％的声能量；当微穿孔板11与外壳13底部之间的距离为100mm时，在125HZ至500HZ频带中可吸收50％的声能量。
实施例一
本实施例提供的用于隔声屏障顶部的透明吸声帽3，结合透明隔声屏障或吸声型屏障，通过抑制边界势能和减少衍射声场，增加声屏障的插人损失性能，形成一套具备降噪功能的独特和美观的隔声屏障系统。在户外隔声屏障顶部安装长度为1000mm，深度为50mm的矩形透明吸声帽3，在该透明吸声帽3的顶部安装一个微穿孔板11，微穿孔板11与外壳13底部之间的距离为50mm，微穿孔板11的厚度为1.5mm，微穿孔板11的微穿孔直径为0.5mm，微穿孔板11的穿孔率为0.5％，微穿孔板11的微穿孔排列成矩形。如图8中的图例LxTA-50所示，该透明吸声帽在200HZ至630HZ频带中可吸收50％的声能量。
实施例二
实施例二与实施例一的不同之处主要在于，在实施例二的透明吸声帽3中，在微穿孔板11与外壳13底部之间加装可吸声的透明横向隔板12，能增强透明吸声帽3的吸声性能和结构牢度，如图8中的图例LxTA-50F所示，该透明吸声帽在200HZ至630HZ频带中可吸收50％的声能量。
实施例三
本实施例提供的用于隔声屏障顶部的透明吸声帽3，融合声学和照明的设计，在透明或半透明材料的外壳13上设有微穿孔，照明设备可安装在透明吸声帽3的内部，以便为安装了隔声屏障的街道或空间提供照明。在户外隔声屏障顶部安装长度为1000mm，深度为50mm的矩形透明吸声帽3，在该透明吸声帽3的内部安装照明设备7，在该透明吸声帽3的顶部安装一个微穿孔板11，微穿孔板11与外壳13底部之间的距离为100mm，微穿孔板11的厚度为1.5mm，微穿孔板11的微穿孔直径为0.5mm，微穿孔板11的穿孔率为0.5％，微穿孔板11的微穿孔排列成三角形。如图9中的图例LxTA-100所示，该透明吸声帽在125HZ至500HZ频带中可吸收50％的声能量。
实施例四
实施例四与实施例三的不同之处主要在于，在实施例四的透明吸声帽3中，在微穿孔板11与外壳13底部之间加装可吸声的透明横向隔板12，能增强透明吸声帽3的吸声性能和结构牢度，如图9中的图例LxTA-100F所示，该透明吸声帽在125HZ至500HZ频带中可吸收50％的声能量。
本申请提供的用于隔声屏障顶部的透明吸声帽，在空腔深度不超过100mm时能对中低频带噪声的吸声性能高于50％，用于安装在户外的透明隔声屏障顶部，能够增加隔声屏障的插入损失性能，减少交通噪声、工业噪声和其他种类的中低频噪声，达到降噪消声的效果。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种用于隔声屏障顶部的透明吸声帽，其特征在于，包括外壳和微穿孔板；所述外壳由透明材料制成，所述微穿孔板固定在所述外壳的顶部，所述微穿孔板上开设有微穿孔，所述微穿孔板与所述外壳底部的距离小于等于100mm。
2.根据权利要求1所述的用于隔声屏障顶部的透明吸声帽，其特征在于，所述外壳由玻璃和/或聚碳酸酯制成。
3.根据权利要求1所述的用于隔声屏障顶部的透明吸声帽，其特征在于，所述微穿孔板的厚度在1.5mm以上。
4.根据权利要求1所述的用于隔声屏障顶部的透明吸声帽，其特征在于，所述微穿孔的直径在0.5mm以内。
5.根据权利要求1所述的用于隔声屏障顶部的透明吸声帽，其特征在于，所述微穿孔板的穿孔率在0.5％以内。
6.根据权利要求1所述的用于隔声屏障顶部的透明吸声帽，其特征在于，所述外壳和所述微穿孔板之间间隔设有横向隔板。
7.根据权利要求8所述的用于隔声屏障顶部的透明吸声帽，其特征在于，所述横向隔板由透明材料或吸音板制成。
8.根据权利要求1所述的用于隔声屏障顶部的透明吸声帽，其特征在于，在所述透明吸声帽的内部可安装照明设备。
9.根据权利要求1所述的用于隔声屏障顶部的透明吸声帽，其特征在于，所述透明吸声帽为T型。
10.根据权利要求1所述的用于隔声屏障顶部的透明吸声帽，其特征在于，所述微穿孔板由透明材料或半透明材料制成。
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