CN113488013A - 宽频带折叠背腔微穿孔吸声结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽频带折叠背腔微穿孔吸声结构，解决了现有吸声结构存在的结构复杂、整体吸声频带有限等问题，技术方案包括由底板、设有微穿孔的盖板和侧板围成的吸声背腔，所述吸声背腔被多块纵向主隔板分隔成多个互不相通的吸声单元；每个吸声单元被多层上下交错布置的横向子隔板分隔成连续左右折叠的曲折空腔，所述盖板上的微穿孔位于所述曲折空腔的入口端。本发明结构简单、体积更小、更薄，能方便的控制曲折空腔的深度，具超宽频带吸声效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种噪声控制领域，具体的说是一种宽频带折叠背腔微穿孔吸声结构。
背景技术
吸声结构是噪声控制技术中的重要措施之一。传统的吸声结构多为孔纤维材料，如玻璃棉，岩棉等，外加穿孔护面板。多孔纤维材料具有吸声性能好的优点，但存在耐候性差，吸声性能在受潮后失效，以及长期使用纤维产生飞扬，造成二次污染的问题，对人体健康产生危害。通常纤维材料在使用一段时间后需予以更换，且在生产，加工过程中纤维也会危害人体。由于共振吸声结构在抗潮湿，卫生清洁，环境友好等方面比传统多孔纤维材料具有优越性，得到越来越多的应用，具有取代传统纤维材料的趋势。新型共振吸声结构的机理、计算模型和开发应用也一直在不断地发展完善。
传统的共振吸声结构的共振频率通常取决于背腔厚度和板厚，为提高低频段的吸声性能，需要增加背腔厚度或板厚。传统的共振吸声结构仅在共振频率附近的有较好的吸声性能，当偏离共振频率时其吸声性能会显著下降，吸声频带很窄，无法满足宽频吸声要求。专利文献CN109559728A公开了一种曲折空腔微穿孔板宽带吸声结构，侧壁2与底板1和盖板5紧密连接围成整体吸声背腔；隔板3置于吸声背腔内部，依次交替与底板1将整体背腔隔离成曲折空腔4；隔板3按一定间距依次排布于背腔内并与侧板2紧密连接，其间距和数量可调，相邻隔板的间距应相同或相近；隔板3和盖板5留有间隙，间隙高度可与隔板之间的间距相同或相近；盖板5上设置有一种或多种不同尺寸的微穿孔6。该方案中，一方面该曲折空腔为上下折叠式空腔，这种折叠方式仅适用于布置了一个吸声单元，若布置多个吸声单元，则在开孔率一定、体积一定的前提下，空腔的折叠层数会受到严重限制，使得整体吸声频带有限，无法实现在超宽频带上的吸声效果。
专利文献CN 112185331 A公开了一种的多孔混合通道超宽带吸声结构，包括盖板、侧壁和底板，盖板上设有多个过孔，盖板、侧壁和底板连接形成吸声背腔，在吸声背腔中设有横隔板和纵隔板，横隔板和纵隔板相交设置用以将吸声背腔分隔成多个子空腔，在子空腔中设有第一分隔板和第二分隔板，第一分隔板和第二分隔板均设置在横隔板上，且第一分隔板与底板设有间隙，第二分隔板的两端分别与第一分隔板和纵隔板连接用以将子空腔分隔成盘绕通道和直通道。该结构简单，通过多个盘绕通道和直通道并联在一起，实现了低频超宽带吸声。该方案采用了多个子空腔构成多个吸声单元，但每个子空腔实际也是一种上下折叠式空腔。该方案存在以下问题：(1)结合其说明书和附图中可以看出，每个折曲FP通道的深度相同，通过置于每个折曲FP通道末端的气密活塞的上下移动来单独控制各折曲FP通道的等效吸声长度，进而实现对每个曲折FP通道共振频率的控制。这种控制方法需要在配合多个活塞及控制机构，导致结构复杂、制造成本较高，且操作复杂的问题；(2)基于活塞只能完成直线运行，该方案气密活塞仅能在最后一个直线通道中上下移动，这就使得各折曲FP通道的等道吸声长度区别不会太大，从而限制了在宽频带范围内，尤其是低频范围的吸声效果。(3)从图中可以看到，盖板位于曲折FP通道的一侧，从曲折FP通道入口至出口的不同长度段对应了多个盖板上的吸声孔，这就会存在声波在传递过程当中存在干涉的问题，从而影响整体的吸声效果。
综上，本领域技术人员希望获得一种结构简单、体积更小、更薄，能方便的控制曲折空腔的深度，具超宽频带吸声效果的背腔微穿孔吸声结构。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构极为简单、体积更小更薄、可灵活控制曲折空腔的深度、减小微穿孔板厚度、使得吸声效果叠加，提升低频吸声性显著拓宽整体吸声频带，实现在宽频带上达到吸声效果的宽频带折叠背腔微穿孔吸声结构。
技术方案包括由底板、设有微穿孔的盖板和侧板围成的吸声背腔，所述吸声背腔被多块纵向主隔板分隔成多个互不相通的吸声单元；所述吸声单元被多层上下交错布置的横向子隔板分隔成连续左右折叠的曲折空腔，所述盖板上的微穿孔位于所述曲折空腔的入口端。
每个所述吸声单元的子隔板数量不同、空腔深度不同。
所述盖板上微穿孔的穿孔率为0.3％-3％，孔径为0.3-0.4mm。
所述每个吸声单元对应的盖板上微穿孔的开孔率不同。
所述吸声单元对应的盖板上微穿孔的穿孔率与该吸声单元背腔投影在盖板上的截面积成正比。
所述微穿孔的截面形状为圆形、方形或三角形。
所述横向子隔板的厚度为0.4mm-0.8mm。
所述盖板厚度为0.2mm-0.6mm所述吸声背腔的高度h1小于宽度h2的二倍。
针对背景技术中存在的问题，发明人作出如下改进：
本发明在引入折叠空腔的概念的基础上，通过改变折叠空腔的折叠方向，使吸声单元被多层上下交错布置的横向子隔板分隔成连续左右折叠的曲折空腔，这种折叠方式有以下方多面的优点：(1)所有的微穿孔均位于曲折空腔的入口端，有效避免干扰问题的发生，保证声波在传递过程中不会存在干涉；进一步的，通过控制各所述吸声单元对应的盖板上微穿孔的开孔率不同，可以实现每个吸声单元小孔相对于等效背腔截面积的穿孔率基本一致；(2)在穿孔率一定、体积一定的前提下，可通过任意增减吸声单元中横向子隔板的数量来灵活调节对应曲折空腔的不同深度，可调幅度大，不需要另外设置调节空腔深度的调节机构，大大减小了背腔的整体厚度、结构极为简单可靠，体积小、易于维护。(3)本发明可以得到背腔深度不同的吸声单元，从而实现在不同频带上的吸声效果，通过一定的规律组合(穿孔率、截面积和深度)不同的单元，可以减小实际微穿孔板的厚度、使得吸声效果叠加，低频吸声性能显著提升，并且整体吸声频带显著拓宽，从而实现在超宽频带上的吸声效果。
本发明具有结构简单、体积更小、更薄，适应性好、能方便的控制曲折空腔的深度，具超宽频带吸声效果的优点。
附图说明
图1为本发明立体图结构示意图。
图2为本发明剖视图。
图3为本发明实施例和传统吸声结构的吸声效果仿真结果对比示意图。
其中，1-盖板、2-侧板、3-底板、4-微穿孔、5-吸声单元、6-纵向主隔板、7-横向子隔板、8-空腔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步解释说明：
参见图1和图2，本发明由底板3、设有微穿孔4的盖板1和侧板2围成的吸声背腔，所述吸声背腔被多块纵向主隔板6分隔成多个互不相通的吸声单元5；所述吸声单元5被多层上下交错布置的横向子隔板7分隔成连续左右折叠的曲折空腔8，具体的说，所述横向子隔板7的一端固定在侧板或纵向主隔板6上，另一端距离另一侧的纵向主隔板6或侧板2具有一定空隙，上下两块横向子隔7交错布置，最终串联成左右连续折叠的曲折空腔8。
所述盖板1上的微穿孔4位于所述曲折空腔8的入口端。所述盖板1上微穿孔的穿孔率为控制在0.3％-3％，孔径为0.3-0.4mm，微穿孔4的截面形状为圆形、方形或三角形。优选的，每个吸声单元6对应的盖板1上微穿孔4的开孔率不同，进一步优选的，所述吸声单元5对应的盖板1上微穿孔4的穿孔率与该吸声单元5的背腔投影在盖板上的截面积成正比。所述每个吸声单元5的横向子隔板7数量不同，对应的空腔8的深度不同。优选所述吸声背腔的高度h1小于宽度h2的二倍。
所述盖板1、侧板2和底板3均为薄层板状结构，其截面形状为长方形或正方形，三者围成具有箱形结构的吸声背腔。所述纵向主隔板6和横向子隔板7的结构形式均为薄层板状结构，厚度为0.4mm-0.8mm。上述各部件均可通过3D打印整体连接。
实施例：
参见图2，侧壁2，底板3，纵向主隔板6和横向子隔板7均通过3D打印直接打印出整体背腔。侧壁2、底板3、纵向主隔板6和横向子隔板7厚度均为0.6mm，底板长宽尺寸为100mm*20mm，划分为10个独立的小单元，第一排从左至右依次为1层，2层，三层，四层，5层，第二排从左至右依次为6层，7层，8层，9层，10层,前后侧板的长宽尺寸为100mm*30mm,左右侧板的长宽尺寸为20mm*30mm。吸声背腔在垂直于底板3方向的厚度尺寸与侧壁在垂直于底板3方向的尺寸相同，其值为30mm，各独立单元参数如下表所示，盖板由铝合金制成，其他部分由硬质塑料制成。
本实例中提供的吸声结构在450-1600Hz频段内均有较好的吸声效果，实现了宽频带消声。
比较例1：穿孔板厚度，穿孔直径，穿孔率以及整体厚度与本发明实施例中盖板一致，不同的是：普通微穿孔板吸声结构背腔没有折叠，背腔深度仅有一个且与整体厚度基本一致，只有一个吸声波峰，吸声带宽较窄，低频吸声效果较差。对比结果见图3(所述组合结构为本发明实施例1的结构)，通过对比可知，本次设计的多单元组合微穿孔吸声结构有效的改善了普通微穿孔板低频方向的吸声性能，也拓宽了吸声频带。
Claims (9)
1.一种宽频带折叠背腔微穿孔吸声结构，包括由底板、设有微穿孔的盖板和侧板围成的吸声背腔，其特征在于，所述吸声背腔被多块纵向主隔板分隔成多个互不相通的吸声单元；每个吸声单元被多层上下交错布置的横向子隔板分隔成连续左右折叠的曲折空腔，所述盖板上的微穿孔位于所述曲折空腔的入口端。
2.如权利要求1所述的宽频带折叠背腔微穿孔吸声结构，其特征在于，所述每个吸声单元的子隔板数量不同、空腔深度不同。
3.如权利要求1所述的宽频带折叠背腔微穿孔吸声结构，其特征在于，所述盖板上微穿孔的穿孔率为0.3％-3％，孔径为0.3-0.4mm。
4.如权利要求1或2或3所述的宽频带折叠背腔微穿孔吸声结构，其特征在于，所述每个吸声单元对应的盖板上微穿孔的开孔率不同。
5.如权利要求4所述的宽频带折叠背腔微穿孔吸声结构，其特征在于，所述吸声单元对应的盖板上微穿孔的穿孔率与该吸声单元等效背腔投影在盖板上的截面积成正比。
6.如权利要求1或2或3所述的宽频带折叠背腔微穿孔吸声结构，其特征在于，所述微穿孔的截面形状为圆形、方形或三角形。
7.如权利要求1或2或3所述的宽频带折叠背腔微穿孔吸声结构，其特征在于，所述纵向横向子隔板的厚度为0.4mm-0.8mm。
8.如权利要求1或2或3所述的宽频带折叠背腔微穿孔吸声结构，其特征在于，所述盖板厚度为0.2mm-0.6mm。
9.如权利要求1或2或3所述的宽频带折叠背腔微穿孔吸声结构，其特征在于，所述吸声背腔的高度h1小于宽度h2的二倍。
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