CN201169839Y - 声学扩散板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于声音调节的声学扩散板，其包括基板，基板上设置若干个深浅不同的声波扩散凹洞单元。声波扩散凹洞单元为圆柱形，其深度hnm按二维二次剩余序列布置，对传播到凹洞单元圆柱面上的声音是360°的漫反射，反射更加随机和均匀，保证了声场的各向均匀性，特别适合于家庭、会议室及音乐厅等声学要求较高的场合。

Description

声学扩散板

技术领域

本实用新型涉及建筑物室内声学领域，尤其涉及一种用于声音调节的板式构件，即声学扩散板。

背景技术

在一些对声场的均匀度要求较高的场所，例如会议室、音乐厅或者家庭内的音响室，都需要对室内进行装饰处理。最常见的一种室内装饰处理方法是使用声音扩散板。

普通的声音扩散板是由一种高低不平的条形平台组成的，扩散板的一面是平面，在扩散板的另一面是由高低相间的平台，通过不同的空间位置变化，起到调节声音的目的，使声音扩散均匀。此种扩散板是按照数论中的一维二次剩余序列来设计扩散平台的高低起伏，可以使扩散体在较宽的频率范围内有比较理想的扩散发射。

扩散体平台宽度Φ＝λ₀/2，λ₀为波长，λ₀＝C/f₀，C是声速，f₀是频率；

扩散体平台深度h_n按一维二次剩余序列布置：

h_n＝(Φ/N)S_n；

S_n＝n²modN，mod是取余函数，即S_n是n²除以N的余数，表示S_n以N为周期重复，如N＝5时S_n以0，1，4，4，1为周期重复；

n为零和自然数即0，1，2，3，4……；

N为质数3，5，7，11，13……。

但是一维二次剩余序列扩散板不能涵盖所有的剩余序列，只能包含一半的剩余序列，如N＝5时剩余序列只有0、1和4，见下表1：

表1

0

1

4

4

1

0

此种扩散板的缺点是高低相间的平台不够随机和均匀，所以在特定频率范围内对声音的反射不均匀。

公告日为2005年6月22日，专利号为200420043268.5的中国实用新型专利，公开了一种改进的声音扩散板。其主要特征是在基体板的一面设置有一个以上的扩散体凸起，扩散体凸起在基体板的一面形成高低相间的波浪状的波峰和波谷。其进一步的特征是扩散体凸起单元高度按二次剩余序列布置。该专利的声音扩散板对声音的反射均匀度有所提高，但由于扩散体凸起单元高度是按一维二次剩余序列排列，在室内空间中的声场均匀度有方向性，不能保证声场的各向均匀性。另外，扩散体单元是凸起状，造成室内墙体不平整，易与其他物体干涉。

实用新型内容

本实用新型针对现有声音扩散板对声音的扩散不均匀且易与其他物体干涉的问题，进行了研究改进，提供一种使声音扩散各向均匀且表面平整不会与其他物体干涉的声学扩散板。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：

声学扩散板，包括基板，基板上设置若干个深浅不同的声波扩散凹洞单元。

进一步地，所述声波扩散凹洞单元为圆柱形。

所述声波扩散凹洞单元的直径Φ＝λ₀/2，λ₀为声波波长，λ₀＝C/f₀，C是声速，f₀是声波频率；

所述声波扩散凹洞单元的深度hnm按二维二次剩余序列布置，按以下公式计算：

h_nm＝(Φ/N)S_nm

S_nm＝(n²modN+m²modN)modN，mod是取余函数；

n，m为二维的参量，其分别取值为零和自然数，即0，1，2，3，4……；

N为质数3，5，7，11，13……。

本实用新型的技术效果在于：

声波扩散单元由凸起改为凹洞，改进后的扩散板的表面平整无凸起，不会对室内其他物体形成干涉，并且平整的表面加工制造也很方便；

声波扩散凹洞单元的深度按二维二次剩余序列布置，在整个室内空间范围内形成的反射面更加随机和均匀，对声音的反射更加理想；

声波扩散凹洞单元为圆柱形，对传播到圆柱面的声音是360°的漫反射，保证了声场的各向均匀性。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的结构主视示意图，声波扩散凹洞单元内的数字表示声波扩散凹洞单元的深度系数；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1的B-B剖视图；

图4为本实用新型实施例二的结构主视示意图，声波扩散凹洞单元内的数字表示声波扩散凹洞单元的深度系数。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。

见图1及图4，本实用新型包括基板1，基板1上设置若干个深浅不同的声波扩散凹洞单元2。声波扩散凹洞单元2为圆柱形。本实用新型可以注塑成型，也可以采用实木板、复合板制作。

见图2，声波扩散凹洞单元2的直径Φ＝λ₀/2，λ₀为波长，λ₀＝C/f₀，C是声速，f₀是频率。

声波扩散凹洞单元2的深度h_nm按二维二次剩余序列布置，按以下公式计算：

h_nm(Φ/N)S_nm，S_nm为深度系数；

S_nm(n²modN+m²modN)modN，mod是取余函数；

n，m为二维的参量，其分别取值为零和自然数即0，1，2，3，4……；

N为质数3，5，7，11，13……。

实施例一：

测试听音室的规格：长*宽*高＝6米*4米*2.5米；容积为60立方米；背景噪音≤30dB(A)。

测试分析仪：丹麦Bruel & Kjaer 2012电声测试系统。

设计扩散频率范围是1000Hz～8000Hz。

声源：1000Hz～8000Hz的70dB(A)等响度正弦波。

选取频率f₀为2000Hz，对应声波波长为170mm，见图1，计算声波扩散凹洞单元2的直径为Φ＝85mm。

N＝5时，深度系数S_nm的数值见表2。

从表2中可以看出，二维二次剩余序列扩散板可以涵盖所有的剩余序列，N＝5时剩余序列有0、1、2、3和4，相比一维二次剩余序列扩散板高低相间的平台更加随机和均匀，在特定频率范围内有更加理想的扩散反射。

表2

声波扩散凹洞单元2的深度h_nm的数值见表3。

表3

对比例：一维二次剩余序列扩散板

同样取声波扩散单元平台宽度h_n＝85mm，取N＝5，平台深度按表1一维二次剩余序列排列。

测试方法介绍：在听音室四周墙面及天花板分别铺满上述两种扩散板。按长度6米把房间三等分成前、中、后3个部分，在房间前部长度方向中心距离地面高度1米、距离左侧墙面1米设一测试点A；在房间中部长度方向中心距离地面高度1米、距离左侧墙面1米设一测试点B；在房间后部长度方向距离地面高度1米、距离左侧墙面1米设一测试点C。声源位于测试听音室房间前部长度方向中心距离地面高度0.5米、距离左侧墙面3.5米处。在测试听音室内播放声源，分别测出在3个测试点A、B、C上的声压级，两种测试扩散板的实测结果如下：

表4一维二次剩余序列扩散板测试结果

表5二维二次剩余序列扩散板测试结果

从测试结果可以看出：在1000Hz～8000Hz的70dB(A)等响度正弦波测试中，一维二次剩余序列扩散板最高声压级是73.5dB(A)(2000Hz)，最低声压级是60.0dB(A)(5000Hz)，相差13.5dB(A)，以70dB(A)为中心声压级，在±3dB(A)内的有8个数值(见表4中阴影)；二维二次剩余序列扩散板最高声压级是71.0dB(A)(2000Hz)，最低声压级是65.0dB(A)(1000Hz)，相差6dB(A)，以70dB(A)为中心声压级，在±3dB(A)内的有15个数值(见表5中阴影)，明显好于前者。

实施例二：

见图4，取N＝7时，深度系数S_nm的数值见表6。

从下表6中可以看出，N＝7时剩余序列有0、1、2、3、4、5和6，二维二次剩余序列扩散板涵盖了所有的剩余序列，相比一维二次剩余序列扩散板高低相间的平台更加随机和均匀，在特定频率范围内有更加理想的扩散反射。

本实用新型可制作成模块，模块的形状最佳是正方形，也可以做成其他多边形，边缘可以做成台阶结构或者榫卯结构。安装时，直接将模块固定在天花板的龙骨上，或者直接铺装在墙面上。

表6

Claims (3)

1.声学扩散板，包括基板，其特征在于所述基板上设置若干个深浅不同的声波扩散凹洞单元。

2.按照权利要求1所述的声学扩散板，其特征在于所述声波扩散凹洞单元为圆柱形。

3.按照权利要求2所述的声学扩散板，其特征在于：

所述声波扩散凹洞单元的直径Φ＝λ₀/2，λ₀为声波波长，λ₀＝C/f₀，C是声速，f₀是声波频率；

所述声波扩散凹洞单元的深度h_nm按二维二次剩余序列布置，按以下公式计算：

h_nm＝(Φ/N)S_nm；

S_nm＝(n²modN+m²modN)modN，mod是取余函数；

n，m为二维的参量，其分别取值为零和自然数，即0，1，2，3，4……；

N为质数3，5，7，11，13……。

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