CN111429875A - 一种可调声学超构材料结构 - Google Patents
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Abstract
发明提供一种可调声学超构材料结构，涉及超构材料技术领域，包括波长管排体以及与波长管排体粘接的共鸣腔排体，波长管排体和共鸣腔排体在竖直方向分别设有第一腔体和第二腔体，共鸣腔排体可与后部空间联通，形成一个能够在300到4000Hz频段内实现50％以上吸声系数的结构性吸声材料单元体，波长管排体和共鸣腔排体的底部均在同一水平面上，顶部均设有背板堵头。本发明吸声系数范围大，可节省空间，延长使用寿命，减少污染。
Description
技术领域
发明属于超构材料技术领域，具体涉及一种可调声学超构材料结构。
背景技术
超材料一般是指与天然、常见或常用的基础材料特性不完全相同，或在功能性上有一定创新，或对其原有功能有重大改进的，人工设计或者天然而生的新型多功能材料；超构材料一般是指完全依靠基于不同物理原理设计而成的结构体，完全不依赖构成结构体本身的材料性质的，人工设计或者天然而生的新型多功能材料；声学超构材料是完全依靠基于不同物理原理设计而成的结构构成，具有特殊声学功能性的一种声学材料。
四分之一波长管是汽车进气、排气系统使用最多，也最重要的部件之一。在进气系统中，四分之一波长管可以作为一个单独的部件，消除某个中高频范围的频率。在排气系统中，四分之一波长管通常不单独使用，而是与扩张消音器一起，组成多管迷路式的消音器。影响四分之一波长管消声效果主要因素有如下两个：(1)波长管的长度；(2)波长管截面面积与主管截面面积的比；当波长管与主管截面面积之比越大时，传递损失的幅值越大，所消除的带宽也越宽。
亥姆霍兹共鸣腔：在电声技术成熟之前,人们利用共鸣现象来分析复合音的组成或给乐器定音所使用的是德国物理学家亥姆霍兹发明的一套用黄铜制成的球形头鸣器,每球有大小两个开口的管。大管接收外来的声源,声源频率与球体的固有频率一致时,就会产生共鸣,小管插入音乐家的耳中用来听辨定音。
现有声学超构材料的工业化规模生产，一般采用塑料成形技术，如注塑、压铸、吹塑等工艺，一旦加工成型，性能就固定下来，并不能根据实际所需调整吸声频段。
因此急需提供一种吸声系数范围大，可节省空间，延长使用寿命，减少污染的可调声学超构材料结构。
发明内容
发明的目的是针对现有超构材料结构的不足，提供一种可调声学超构材料结构。
发明提供了如下的技术方案：
一种可调声学超构材料结构单元，包括波长管排体以及与所述波长管排体粘接的共鸣腔排体，所述波长管排体和所述共鸣腔排体在竖直方向分别设有第一腔体和第二腔体，所述波长管排体和所述共鸣腔排体的顶部均在同一水平面上，底部均设有背板堵头。
优选的，所述波长管排体包括第一排体和第二排体，所述第一排体和所述第二排体的结构相同，所述第一排体的一端外侧壁与所述第二排体的一端外侧壁连接。
优选的，所述共鸣腔排体包括相互连接的第三排体、第四排体、第五排体、第六排体、第七排体、第八排体、第九排体和第十排体，所述第三排体的一端侧壁与所述第二排体的一端侧壁连接。
优选的，所述第二排体、所述第三排体、所述第四排体、所述第五排体、所述第六排体、所述第七排体、所述第八排体、所述第九排体和所述第十排体在竖直方向的高度依次减小。
进一步地，所述第一排体、所述第二排体、所述第三排体、所述第四排体、所述第五排体、所述第六排体、所述第七排体、所述第八排体、所述第九排体和所述第十排体之间通过超声波焊接。
进一步地，所述第一排体、所述第二排体、所述第三排体、所述第四排体、所述第五排体、所述第六排体、所述第七排体、所述第八排体、所述第九排体和所述第十排体之间均通过环氧树脂胶合剂层连接。
优选的，所述背板堵头包括连接条，所述连接条的上表面设有至少一个堵块，相邻所述堵块之间的距离相等，所述连接条的下表面的一端设有拉条。
优选的，所述第一腔体和所述第二腔体的数量均为至少一个，所述第一腔体和所述第二腔体的横截面相同，所述第一腔体和所述第二腔体的开口端分别与所述堵块的位置一一对应，所述堵块的外侧壁连接所述第一腔体或所述第二腔体的内侧壁。
优选的，所述共鸣腔排体使用频段为300-4000Hz。
发明的有益效果是：
(1)声学超构材料，对比传统声学材料，低频吸声性能更高(1000Hz以下)，在相同材料厚度下，具有更高的低频吸声系数，更低的吸声频率阈值；
(2)在相同低频吸声频段下，所需的安装空间更小，布置该类材料时，无需另外布置空腔结构，节省空间；
(3)利用环境耐久性高的材料制作此类吸声产品，延长使用寿命，减少污染；
(4)单元体吸声效果可通过调整背板堵头来调整；
(5)单元板吸声效果可通过单元体排列组合模式来调整。
附图说明
附图用来提供对发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与发明的实施例一起用于解释发明，并不构成对发明的限制。在附图中：
图1是发明的结构示意图；
图2是发明的左视图；
图3是发明中背板堵头的结构示意图；
图4是发明组合应用方式一的结构示意图；
图5是发明组合应用方式二的结构示意图；
图6是发明组合应用方式三的结构示意图。
图中标记为：1、第一腔体；2、第二腔体；3、拉条；4、单元体；5、背板堵头；6、第一排体；7、第二排体；8、第三排体；9、第四排体；10、第五排体；11、第六排体；12、第七排体；13、第八排体；14、第九排体；15、第十排体；16、连接条；17、堵块；。
具体实施方式
实施例
如图所示，一种可调声学超构材料结构单元，包括波长管排体以及与波长管排体粘接的共鸣腔排体，波长管排体和共鸣腔排体在竖直方向分别设有第一腔体1和第二腔体2，共鸣腔排体可与后部空间联通，形成一个能够在300到4000Hz频段内实现50％以上吸声系数的结构性吸声材料单元体4，波长管排体和共鸣腔排体的顶部均在同一水平面上，底部均设有背板堵头5。
波长管排体包括第一排体6和第二排体7，第一排体6和第二排体7的结构相同，第一排体6的一端外侧壁与第二排体7的一端外侧壁连接。共鸣腔排体包括相互连接的第三排体8、第四排体9、第五排体10、第六排体11、第七排体12、第八排体13、第九排体14和第十排体15，第三排体8的一端侧壁与第二排体7的一端侧壁连接。第二排体7、第三排体8、第四排体9、第五排体10、第六排体11、第七排体12、第八排体13、第九排体14和第十排体15在竖直方向的高度依次减小。
第一排体6、第二排体7、第三排体8、第四排体9、第五排体10、第六排体11、第七排体12、第八排体13、第九排体14和第十排体15之间通过超声波焊接或通过环氧树脂胶合剂层连接。
背板堵头5包括连接条16，连接条16的上表面设有至少一个堵块17，相邻堵块17之间的距离相等，连接条16的下表面的一端设有拉条3。第一腔体1和第二腔体2的数量均为至少一个，第一腔体1和第二腔体2的横截面相同，第一腔体1和第二腔体2的开口端分别与堵块17的位置一一对应，堵块17的外侧壁连接第一腔体1或第二腔体2的内侧壁。
第九排体14和第十排体15包括与第一腔体1数量对应的四分之一波长管，第三排体8、第四排体9、第五排体10、第六排体11、第七排体12、第八排体13、第九排体14和第十排体15中，任一第二腔体2可与后部空间联通，利用后部空腔，形成一个能够在300-4000Hz频段内实现50％以上吸声系数的结构性吸声材料单元体4。多个结构单元按照一定规律，如图2-4所示，通过超声波焊接或环氧树脂胶合剂粘接，排列组合成为吸声材料单元板，调整背板堵头5，进而对不同频率的声音进行消音。
以上所述仅为发明的优选实施例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种可调声学超构材料结构单元，其特征在于，包括波长管排体以及与所述波长管排体粘接的共鸣腔排体，所述波长管排体和所述共鸣腔排体在竖直方向分别设有第一腔体和第二腔体，所述波长管排体和所述共鸣腔排体的顶部均在同一水平面上，底部均设有背板堵头。
2.根据权利要求1所述的可调声学超构材料结构，其特征在于，所述波长管排体包括第一排体和第二排体，所述第一排体和所述第二排体的结构相同，所述第一排体的一端外侧壁与所述第二排体的一端外侧壁连接。
3.根据权利要求2所述的可调声学超构材料结构，其特征在于，所述共鸣腔排体包括相互连接的第三排体、第四排体、第五排体、第六排体、第七排体、第八排体、第九排体和第十排体，所述第三排体的一端侧壁与所述第二排体的一端侧壁连接。
4.根据权利要求3所述的可调声学超构材料结构，其特征在于，所述第二排体、所述第三排体、所述第四排体、所述第五排体、所述第六排体、所述第七排体、所述第八排体、所述第九排体和所述第十排体在竖直方向的高度依次减小。
5.根据权利要求4所述的可调声学超构材料结构，其特征在于，所述第一排体、所述第二排体、所述第三排体、所述第四排体、所述第五排体、所述第六排体、所述第七排体、所述第八排体、所述第九排体和所述第十排体之间通过超声波焊接。
6.根据权利要求4所述的可调声学超构材料结构，其特征在于，所述第一排体、所述第二排体、所述第三排体、所述第四排体、所述第五排体、所述第六排体、所述第七排体、所述第八排体、所述第九排体和所述第十排体之间均通过环氧树脂胶合剂层连接。
7.根据权利要求1所述的可调声学超构材料结构，其特征在于，所述背板堵头包括连接条，所述连接条的上表面设有至少一个堵块，相邻所述堵块之间的距离相等，所述连接条的下表面的一端设有拉条。
8.根据权利要求7所述的可调声学超构材料结构，其特征在于，所述第一腔体和所述第二腔体的数量均为至少一个，所述第一腔体和所述第二腔体的横截面相同，所述第一腔体和所述第二腔体的开口端分别与所述堵块的位置一一对应，所述堵块的外侧壁连接所述第一腔体或所述第二腔体的内侧壁。
9.根据权利要求1所述的可调声学超构材料结构，其特征在于，所述共鸣腔排体使用频段为300-4000Hz。
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