CN113971946B - 一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构，包括穿孔板、上端开口的吸声背腔及若干倾斜背板，在穿孔板上开设有亚毫米级孔，穿孔板盖在吸声背腔的上端开口处，在吸声背腔内设有若干倾斜背板，所有的倾斜背板从上到下依次首尾固定连接形成蛇形折线结构，所有倾斜背板与水平面夹角均相同，倾斜背板的一端交替固定在前置框架板和后置框架板上，另一端与左侧框架板和右侧框架板之间设有狭缝，所有倾斜背板将吸声背腔分隔成折曲通道。本发明在微穿孔板吸声体内加入倾斜背板结构，降低微穿孔板吸声体吸声峰值的频率，提高了峰值频率处的吸声系数；并在原有的吸声曲线上引入了额外的吸收峰；在结构中加入多孔材料后，有效地拓宽穿孔板的吸声频带。

Description

一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构

技术领域

本发明属于吸声结构技术领域，尤其是涉及一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构。

背景技术

微穿孔板是在一定厚度的板面上打入亚毫米级别的小孔形成的，而微穿孔板结构吸声体(MPA)，一般是由微穿孔板以及板厚一定深度的空腔组成，当声波入射到小孔时，小孔的内壁对声波进行摩擦吸收作用，将声波进行吸收，达到吸声的目的。现有的微穿孔板吸声体只有一个共振吸收峰，有效吸收带宽(吸声系数大于50％)主要集中在中频,其缺点是在低频(500Hz以下)阶段不能进行有效的吸声，且吸声带宽较窄，在高频以上也不能进行有效的吸声，因此，有必要设计一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构，在微穿孔板吸声体内加入倾斜背板结构，降低了微穿孔板吸声体吸声峰值的频率，提高了峰值频率处的吸声系数；并在原有的吸声曲线上引入了额外的吸收峰；在结构中加入多孔材料后，有效地拓宽穿孔板的吸声频带。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构，包括穿孔板、下底板、左侧框架板、右侧框架板、前置框架板、后置框架板和若干倾斜背板，在穿孔板上开设有亚毫米级孔，且若干亚毫米级孔均匀排列，所述的下底板、左侧框架板、右侧框架板、前置框架板和后置框架板围合成上端开口的吸声背腔，所述的穿孔板盖在吸声背腔的上端开口处，且穿孔板朝向声源，在吸声背腔内设有若干倾斜背板，所有的倾斜背板从上到下依次首尾固定连接形成蛇形折线结构，且所有倾斜背板与水平面夹角均相同，倾斜背板的一端交替固定在前置框架板和后置框架板上，倾斜背板的另一端与左侧框架板和右侧框架板之间设有狭缝，最上侧的倾斜背板与穿孔板未接触，最下侧的倾斜背板与下底板未接触，所有倾斜背板将吸声背腔分隔成折曲通道；

声源垂直入射穿孔板从亚毫米级孔进入后，在最上侧的倾斜背板与穿孔板形成的倾斜空间震荡吸收后，通过狭缝依次入射到下一个由相邻的两个倾斜背板形成的倾斜空间振荡吸收后，最终经狭缝入射到最下侧的倾斜背板与下底板之间形成的倾斜空间，最终能量被吸收耗散。

进一步的，穿孔板的尺寸为50mm*50mm，板厚为0.5mm；亚毫米级孔的孔径为0.4毫米；穿孔板的穿孔率为1％，所述吸声背腔是长度、高度和深度均为50mm的正方体结构，吸声背腔的所有板的厚度均为1mm。

进一步，所述吸声背腔内设有五块倾斜背板，从上到下分别为倾斜背板I、倾斜背板Ⅱ、倾斜背板Ⅲ、倾斜背板Ⅳ和倾斜背板V。

进一步的，所有倾斜背板与水平面的夹角的正切值均为十分之一。

进一步的，倾斜背板I与穿孔板之间的间距为近点1mm，远点6mm。

进一步的，每个倾斜背板与左侧框架板之间的狭缝或与右侧框架板之间的狭缝的宽度均为3mm。

进一步的，所有所述倾斜背板的板厚均为1mm。

进一步的，在所有倾斜空间内均加入多孔材料。

进一步的，所述多孔材料为三聚氰胺海绵，孔隙率为0.995，流阻率为10500Pa.s/m^2,曲折系数为1.0059。

进一步的，所有板都由亚克力板制作而成。

相对于现有技术，本发明所述的一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构具有以下优势：

1、本发明主体为穿孔板结构，声源首先通过亚毫米级孔，通过热粘性损耗对声波进行吸收；然后通过由倾斜背板组成的折曲通道，进入到由倾斜隔板和穿孔板背腔构成的吸收腔体，折曲通道作用是使得声波在空腔内的传播路径大幅增加，增加损耗，使得吸声峰值频率向低频移动，在低频范围内实现了有效吸声，倾斜背板可以等效成不同长度背板的微穿孔板吸声体，使得声波进入空腔后拥有不同长度的空腔，从而达到提高吸声系数且拓宽吸声频带的作用；声波在进入腔体后，与倾斜背板进行摩擦吸收，同时在腔体中进行共振吸收，形成额外的共振吸收峰，在腔体中加入多孔材料，提高高频吸声带宽。

2、本申请可以通过调节倾斜背板的位置，对吸声频率峰值以及吸声范围进行调节以满足我们生活的需求。

3、本发明形状简洁、应用范围广泛、吸声系数峰值高，吸收频率在低、高频都有良好的吸收，且吸声峰值可调节，吸收带宽较宽，在低、高频噪声的吸收和控制中具有良好的应用前景。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有的微穿孔板吸声体的结构示意图；

图2为参数为板厚为0.4mm，穿孔率为1％，板后空腔深度为50mm，穿孔直径为0.4mm的微穿孔板吸声器的吸声曲线图；

图3为本发明实施例所述的一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构的立体结构示意图；

图4为本发明实施例所述的一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构的俯视图；

图5为本发明实施例所述的一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构的侧视图；

图6为本发明实施例所述的一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构的吸波路径图；

图7为本发明实施例所述的一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构在低频(50-800Hz)的吸声曲线；

图8为本发明实施例所述的一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构及在加入多孔材料后吸声结构的吸声曲线；

其中，图8中(a)一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构的吸声曲线；图8中(b)加入多孔材料后的一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构的吸声曲线；图2、图7和图8中的横坐标为频率，纵坐标为吸声系数。

附图标记说明：

A-穿孔板板体，B-在板上均匀分布的小孔，C-穿孔板的板后空腔腔壁，D-微穿孔板吸声体板后空腔；

1-穿孔板，2-下底板，3-左侧框架板，4-右侧框架板，5-前置框架板，6-后置框架板，7-倾斜背板I，8-倾斜背板Ⅱ，9-倾斜背板Ⅲ，10-倾斜背板Ⅳ，11-倾斜背板V，12-亚毫米级孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1为现有的微穿孔板吸声体结构图，包括穿孔板板体A，在板上均匀分布的小孔B，穿孔板的板后空腔腔壁C，微穿孔板吸声体板后空腔D，其中穿孔板与空腔紧密相连，形成密闭空间，声波从穿孔板正面入射，经由小孔后进入到空腔进行声波的吸收，图2为参数为板厚为0.4mm，穿孔率为1％，板后空腔深度为50mm，穿孔直径为0.4mm的微穿孔板吸声器的吸声曲线图；从图2中可见，在50-3000Hz的吸声效果，可以得出在790Hz时取得最大吸声系数0.9090，且只有一个吸收峰，有效吸收带宽(吸声系数大于50％)为470Hz-1370Hz,其缺点是在低频阶段不能进行有效的吸声，且吸声带宽较窄，在1500Hz以上也不能进行有效的吸声。

如图3-图6所示，一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构，包括穿孔板1、下底板2、左侧框架板3、右侧框架板4、前置框架板5、后置框架板6和若干倾斜背板，在穿孔板1上开设有亚毫米级孔12，且若干亚毫米级孔12均匀排列，所述的下底板2、左侧框架板3、右侧框架板4、前置框架板5和后置框架板6围合成上端开口的吸声背腔，所述的穿孔板1盖在吸声背腔的上端开口处，且穿孔板1朝向声源，在吸声背腔内设有若干倾斜背板，所有的倾斜背板从上到下依次首尾固定连接形成蛇形折线结构，且所有倾斜背板与水平面夹角均相同，倾斜背板的一端交替固定在前置框架板5和后置框架板6上，倾斜背板的另一端与左侧框架板2和右侧框架板3之间设有狭缝，最上侧的倾斜背板与穿孔板1未接触，最下侧的倾斜背板与下底板2未接触，所有倾斜背板将吸声背腔分隔成折曲通道；所有结构通过胶粘方式固定连接；

声源垂直入射穿孔板1从亚毫米级孔12进入后，在最上侧的倾斜背板与穿孔板1形成的倾斜空间震荡吸收后，通过狭缝依次入射到下一个由相邻的两个倾斜背板形成的倾斜空间振荡吸收后，最终经狭缝入射到最下侧的倾斜背板与下底板2之间形成的倾斜空间，最终能量被吸收耗散。

下面给出一种具体实施例：

穿孔板1的尺寸为50mm*50mm，板厚为0.5mm；亚毫米级孔12的孔径为0.4毫米；穿孔板1的穿孔率为1％，亚毫米级孔12的孔间距为横向3mm,纵向6mm；所述吸声背腔是长度、高度和深度均为50mm的正方体结构，吸声背腔的所有板的厚度均为1mm。

在吸声背腔内设有五块倾斜背板，从上到下分别为倾斜背板I7、倾斜背板Ⅱ8、倾斜背板Ⅲ9、倾斜背板Ⅳ10和倾斜背板V11，所有倾斜背板与水平面的夹角的正切值均为十分之一，倾斜背板I7与穿孔板1之间的间距为近点1mm，远点6mm；每个倾斜背板与左侧框架板3之间的狭缝或与右侧框架板4之间的狭缝的宽度均为3mm。；有所述倾斜背板的板厚均为1mm；所有板都由亚克力板制作而成；

声源首先经过小孔，通过热粘性损耗对声波进行吸收，然后通过由倾斜背板组成的折曲通道，进入到由倾斜隔板和穿孔板背腔构成的吸收腔体，折曲通道作用是使得声波在空腔内的传播路径大幅增加，增加损耗，使得吸声峰值频率向低频移动；如图7所示，吸声峰值频率降低为340Hz,吸声系数提高为0.965，在低频范围内实现了有效吸声，倾斜背板可以等效成不同长度背板的微穿孔板吸声体，使得声波进入空腔后拥有不同长度的空腔，从而达到提高吸声系数且拓宽吸声频带的作用；

所设计结构吸声频率相较于传统穿孔板吸声器，在低频有了提高(由790Hz变为340Hz)，且吸声峰值也有了提高(从0.909提高到0.965)。

声波在进入腔体后，与倾斜背板进行摩擦吸收，同时在腔体中进行共振吸收，形成额外的共振吸收峰，如图8中a曲线所示，在1260Hz和2230Hz处形成两段额外的吸收峰值，但吸声频带较窄，不能在想要的吸声频率进行宽带吸收，在上述结构的基础上在所有的倾斜空间内均加入多孔材料。所述多孔材料为三聚氰胺海绵，孔隙率为0.995，流阻率为10500Pa.s/m^2,曲折系数为1.0059，而多孔材料具有吸声频带宽的特性，再在腔体中加入多孔材料，提高吸声带宽如图8中b曲线所示，能在50-3000Hz范围内有效的提高吸声带宽。此外还可以通过调节倾斜背板的位置，对吸声频率峰值以及吸声范围进行调节以满足我们生活的需求。

本申请在传统穿孔板空腔内部加入倾斜隔板形成折曲通道结构，从而达到提高吸声系数的作用，加入隔板后形成多个共振空腔，引入额外的共振吸收峰，再加入多孔材料使得声音与多孔材料内部进行摩擦损耗，使得声能转换为热能最终损耗吸收，起到吸声的作用。且多孔材料本身具有吸声频带宽的特性，加入后能有效的拓宽穿孔板复合结构的吸声频带，有效拓宽MPA的有效吸声带宽。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构，其特征在于：包括穿孔板(1)、下底板(2)、左侧框架板(3)、右侧框架板(4)、前置框架板(5)、后置框架板(6)和若干倾斜背板，在穿孔板(1)上开设有亚毫米级孔(12)，且若干亚毫米级孔(12)均匀排列，所述的下底板(2)、左侧框架板(3)、右侧框架板(4)、前置框架板(5)和后置框架板(6)围合成上端开口的吸声背腔，所述的穿孔板(1)盖在吸声背腔的上端开口处，且穿孔板(1)朝向声源，在吸声背腔内设有若干倾斜背板，所有的倾斜背板从上到下依次首尾固定连接形成蛇形折线结构，且所有倾斜背板与水平面夹角均相同，倾斜背板的一端交替固定在前置框架板(5)和后置框架板(6)上，倾斜背板的另一端与左侧框架板(3)和右侧框架板(4)之间设有狭缝，最上侧的倾斜背板与穿孔板(1)未接触，最下侧的倾斜背板与下底板(2)未接触，所有倾斜背板将吸声背腔分隔成折曲通道；

声源垂直入射穿孔板(1)从亚毫米级孔(12)进入后，在最上侧的倾斜背板与穿孔板(1)形成的倾斜空间后，通过狭缝入射到下一个由相邻的两个倾斜背板形成的倾斜空间后，最终经狭缝入射到最下侧的倾斜背板与下底板(2)之间形成的倾斜空间，最终能量被吸收耗散。

2.根据权利要求1所述的一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构，其特征在于：穿孔板(1)的尺寸为50mm*50mm，板厚为0.5mm；亚毫米级孔(12)的孔径为0.4毫米；穿孔板(1)的穿孔率为1％；所述吸声背腔是长度、高度和深度均为50mm的正方体结构，吸声背腔的所有板的厚度均为1mm。

3.根据权利要求2所述的一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构，其特征在于：所述吸声背腔内设有五块倾斜背板，从上到下分别为倾斜背板I(7)、倾斜背板Ⅱ(8)、倾斜背板Ⅲ(9)、倾斜背板Ⅳ(10)和倾斜背板V(11)。

4.根据权利要求3所述的一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构，其特征在于：所有倾斜背板与水平面的夹角的正切值均为十分之一。

5.根据权利要求4所述的一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构，其特征在于：倾斜背板I(7)与穿孔板(1)之间的间距为相对近边1mm，相对远边6mm。

6.根据权利要求5所述的一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构，其特征在于：每个倾斜背板与左侧框架板(3)之间的狭缝或与右侧框架板(4)之间的狭缝的宽度均为3mm。

7.根据权利要求6所述的一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构，其特征在于：所有所述倾斜背板的板厚均为1mm。

8.根据权利要求1所述的一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构，其特征在于：在所有的倾斜空间内均加入多孔材料。

9.根据权利要求8所述的一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构，其特征在于：所述多孔材料为三聚氰胺海绵，孔隙率为0.995，流阻率为10500Pa.s/m^2,曲折系数为1.0059。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种低频宽带复合型微穿孔板吸声结构，其特征在于：所有板都由亚克力板制作而成。

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