CN1741127B - 往复振荡耗能声学结构 - Google Patents
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Abstract
一种环保工程领域的往复振荡耗能声学结构，本发明包括：穿孔隔声前板、吸声层、隔声后板，三者依次排布构成一个整体，穿孔隔声前板上设有许多小孔，穿孔率为5％-25％，孔径在1-8mm之间，位于两隔声板之间的吸声层厚度为10-500mm。本发明结构能使声波一旦进入，即会在结构中往复振荡耗能，从而实现本发明提出的目的。测量结果表明：该往复振荡高效耗能结构吸声效果明显，适用于任何需要噪声治理的场所和环境。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种环保降噪技术领域的结构，特别涉及一种可使声波在结构中往复振荡而实现耗能降噪的往复振荡耗能声学结构。
发明内容
城市噪声问题是近年来社会各界广泛关心的热门话题，并且越来越受到人们的关注，其中交通噪声又是城市噪声中最突出的问题之一。发展高效有序的城市交通体系可以方便人们的出行，同时有助于带动城市建设和经济发展，产生显著的社会效益。但是，城市交通在为人们的工作和生活带来便利的同时，也给城市环境附加了诸如噪声、振动、电磁辐射以及景观等方面的负面影响，其中以噪声和振动的影响最为突出。过量的噪声和振动将严重影响人们正常的生活、工作和休息；另一方面，噪声和振动还可能引起设备和结构以及周边建筑物和设备的疲劳损坏。因此，采取有效的噪声控制技术和措施已经成为提高城市综合环境质量和城市环境保护的重要工作，而高效声学结构正是其中的重要措施之一。
经对现有技术的文献检索发现，美国专利4,838,524中声屏障采用前波纹形穿孔板和后波纹形密实板，加中间波纹形穿孔板组成屏体吸声单元，并分别将低频和高频吸声材料置于中间波纹形穿孔板的两侧。检索中还发现，中国专利ZL01108625.4也提供了一种吸声屏障，主要由微穿孔板、吸声材料、后腔板和连接部件构成。上述两个专利由于前后面板均未采用高隔声量的材料，入射进入此声结构中的声波能穿透后腔板而透射溢出，因此其结构都无法达到往复振荡耗能的效果。
发明内容
本发明的目的在于现有技术中的不足，提供一种往复振荡耗能声学结构，使其按照声学原理以及声波与材料作用耗能机理，能更有效耗散噪声能量。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：穿孔隔声前板、吸声层、隔声后板，三者依次排布构成一个整体，穿孔隔声前板上设有许多小孔，穿孔率为5％-25％，孔径在1-8mm之间，位于两隔声板之间的吸声层厚度为10-500m。
本发明针对所要控制声源的频谱特性，设计前隔声板上孔隙率、孔的分布和孔径大小，其中穿孔率为5％-25％，孔径在1-8mm之间。再将穿孔隔声前板、吸声层、隔声后板依次排布构成一个整体，其中位于两隔声板之间的吸声层厚度为10-500mm，由于“往复振荡耗能”将使声波在结构中产生相干波，若距离为声波的半波长，就能相互抵消耗能，因此结构适用频率范围为300-17000Hz，吸声层可以是吸声材料或空腔或是两者的组合，若是吸声材料和空腔的组合，空腔处于吸声材料的后面。这样就组成了能使声波在此复合结构中往复振荡耗能的结构。
本发明声学结构的往复振荡耗能降噪过程是这样进行的.当外界无规入射的声波作用到本声学结构表面时，设计的穿孔结构能使频率范围在250-20000Hz声波较容易进入结构内部.入射声波通过隔声前板的孔进入到本声学结构后，在通过紧贴穿孔隔声前板的吸声层作用到隔声后板时，能量被部分吸收，又由于隔声后板的高隔声量，透射出去的声能非常少，而大部分剩余的能量则被反射回来，并再次(逆向)穿过吸声层而到达隔声前板.此时由于声波是经由吸声层中的微孔再射向隔声前板的，而吸声层与隔声前板又是紧贴的，因此此时声波对隔声前板几乎是垂直入射.而隔声前板本身也具有很高的隔声量，开孔率又很低，所以部分反射声波中能量的大部分又再次被反射回去……从而入射声波一旦进入，即会在本声学结构中往复振荡，反复多次穿过吸声层直至能量耗尽.这就是所谓的“往复振荡耗能”.
本发明由于采用了往复振荡耗能原理，经大量测试表明，其吸声效果优良，对中、低频声波的吸收尤其显著。对125-4000Hz的声波，平均隔声量达到32dB，平均吸声系数不小于0.85，最大值达到0.98。
附图说明
图1本发明结构示意图
图2本发明穿孔隔声前板结构示意图
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明包括：穿孔隔声前板1、吸声层2、隔声后板3。穿孔隔声前板1、吸声层2、隔声后板3。三者依次排布构成一个整体，穿孔隔声前板1上设有许多小孔，吸声层2位于两隔声板1、3之间。
穿孔隔声前板1和隔声后板3是由隔声量要求不小于25dB的材料构成，这种材料可以选用现有技术。
穿孔隔声前板1的开孔率在5-25％之间，孔径在1-8mm之间。
吸声层2厚度为10-500mm，吸声层2可以是吸声材料或空腔或是两者的组合，若是吸声材料和空腔的组合，空腔处于吸声材料的后面。其中吸声材料包括泡沫吸声棉、玻璃纤维吸声棉、泡沫金属和微穿孔板中的一种或几种。
以下提供具体的实施例：
实施例1
1.5mm厚隔声前后板，隔声板所用材料选用现有技术隔声降噪的材料，隔声量达到25dB，其中穿孔隔声前板上开孔孔径2mm，开孔率8％，穿孔隔声前板后紧贴100mm厚泡沫吸声棉，此结构吸声系数如下表所示：
| 频率 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 |
| 吸声系数 | 0.70 | 0.83 | 0.91 | 0.96 | 0.88 | 0.81 |
实施例2
2mm厚穿孔隔声前板，隔声前板所用材料选用现有技术高比重的隔声复合材料，孔径8mm，开孔率25％，穿孔隔声前板后紧贴10mm厚泡沫金属板，4mm厚隔声后板，隔声后板所用材料选用屏蔽入射声波的材料。前后隔声板的隔声量达到27dB。此结构吸声系数如下表所示：
| 频率 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 |
| 吸声系数 | 0.75 | 0.87 | 0.90 | 0.84 | 0.79 | 0.74 |
实施例3
1mm厚超高面密度隔声材料，选用现有技术中用于隔声降噪的软质超高比重复合材料，平均隔声量为30dB，作为本声学结构的隔声板，穿孔隔声前板孔径4mm，穿孔率25％，穿孔隔声前板后30mm厚玻璃纤维吸声棉，采用微穿孔板固定以保持空腔70mm，此结构吸声系数经标准混响室法测定，数据如下表所示：
| 中心频率[Hz] | 125 | 160 | 200 | 250 | 315 | 400 | 500 | 630 |
| 吸声系数 | 0.67 | 0.91 | 0.98 | 0.97 | 0.98 | 0.96 | 0.97 | 0.94 |
| 中心频率[Hz] | 800 | 1K | 1.25K | 1.6K | 2K | 2.5K | 3.15K | 4K |
| 吸声系数 | 0.96 | 0.95 | 0.87 | 0.89 | 0.86 | 0.83 | 0.83 | 0.82 |
实施例4
隔声板选用高隔声量的隔声材料，选用现有技术中高比重薄膜材料，与铝板的复合板，隔声前板上的预制孔孔径选用2mm，孔间距10mm，形状为圆形，采用铆钉进行连接。吸声材料选用泡沫吸声棉，用高强度粘贴剂将吸声材料粘贴在穿孔隔声前板上，隔声后板与吸声材料之间保持一定空间距离以形成空腔。利用往复振荡高效耗能原理研制的结构是由穿孔隔声前板1、吸声层2、隔声后板3构成一个整体，仅一个单元尺寸为200cm×100cm×10cm，其插入损失达到35dB。
Claims (3)
1.一种往复振荡耗能声学结构，包括：穿孔隔声前板(1)、吸声层(2)、隔声后板(3)，其特征在于，穿孔隔声前板(1)、吸声层(2)、隔声后板(3)依次排布构成一个整体，吸声层(2)位于两隔声板(1、3)之间，穿孔隔声前板(1)上设有许多小孔，穿孔隔声前板(1)和隔声后板(3)是由隔声量大于或者等于25dB的材料构成，穿孔隔声前板(1)的开孔率在5-25％之间，孔径在2～8mm之间。
2.根据权利要求1所述的往复振荡耗能声学结构，其特征是，吸声层(2)厚度为10-500mm。
3.根据权利要求1或者2所述的往复振荡耗能声学结构，其特征是，吸声层(2)是吸声材料或空腔或是两者的组合，若是吸声材料和空腔的组合，空腔处于吸声材料的后面，其中吸声材料包括泡沫吸声棉、玻璃纤维吸声棉、泡沫金属和微穿孔板中的一种或几种。
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