CN201242857Y - 用于空气环境吸声的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公告了一种用于空气环境吸声的装置，包括相互连接的声变压器和声阻结构，所述声变压器提高大气中声源的声压和/或阻抗并传送到声阻结构、交由或联合声阻结构进行吸声；所述声变压器从最远离声阻结构处到最靠近声阻结构处的截面积逐渐缩小，声变压器的轴长和截面最大处的周长都小于其最高工作波长的1/6。本实用新型采用声变压器变换声压和/或声阻，就能使大气声源与声阻结构以最佳声压和阻抗形式耦合，吸声效果好、成本低、环保、洁净。

Description

用于空气环境吸声的装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于空气环境吸声的装置。

背景技术

目前用于大气吸声的材料和结构有两类4种。一类是多孔(声阻)吸声材料，一类是共振(声抗)吸声体(结构)。它们各自都有原理性、根本性的缺陷。

多孔吸声材料只能吸中高音，低音很差，且耐候性差、不卫生、污染环境、无结构强度。各种纤维、泡沫吸声材料都归于此类。

共振吸声体只能吸低音，中高音很差，且吸声频带窄。各种亥姆霍兹吸声体、板共振吸声体、穿孔板吸声体、微穿孔板吸声体都归于此类；

吸声尖劈是对多孔吸声材料的完善，它通过逐步增加吸声材料声阻抗的办法达到吸声材料声阻抗与大气特性声阻抗的匹配，从而使整体吸声系数达到全频带范围≥0.99，是目前水平最高的吸声体，但它的体积太大(设计标准为≥λ/4～λ/5)，耗材太多，同时，耐候性差、不卫生、污染环境、无结构强度等弊病依然存在。只能用于消声室等不惜空间与成本的特殊场合。

马大猷先生发明的微穿孔板吸声体是对共振吸声体的较大改进，带宽可能达到4个倍频程，而且能用在相对高温和透明、洁净环境下，是吸声结构的一次革命，但仍存在不足——低穿孔率(≤1％)的绕射、反射损耗；带宽与最大吸声系数互相制约；吸声频带不平坦或不连续(吸声系数曲线为各次谐波的共振峰的离散交叠组合)；微孔加工成本高；(薄板)结构强度不够等。适用范围受到限制。

以上两类4种吸声材料和结构可以复合组成全频吸声体，但成本成倍上升。

一般而言，上述材料和结构在要求具备结构强度、超洁净、卫生、环保、全天候、极端环境(高温、潮湿、腐蚀、超强度)的医院、民居、洁净/低噪车间、高速公路隔声屏障、隧道、导弹发射井等环境中表现欠佳或不能使用。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题就是为了克服以上的不足，提出了一种成本低、吸声效果好的用于空气环境吸声的装置。

本实用新型的技术问题通过以下的技术方案予以解决：一种用于空气环境吸声的装置，包括相互连接的声变压器和声阻结构，所述声变压器提高大气中声源的声压和/或阻抗并传送到声阻结构、交由或联合声阻结构进行吸声；所述声变压器从最远离声阻结构处到最靠近声阻结构处的截面积逐渐缩小，声变压器的轴长小于其最高工作波长的1/6。

所述声变压器包括平滑拼接而成的喇叭口和锥管，所述喇叭口的截面积大于锥管的截面积。

所述声变压器材料和声阻结构材料的相对声阻抗大于2。

在第一吸声面向里分布有至少两个第一声变压器，每个第一声变压器后都连接有一个第一声阻结构。

每个第一声变压器的轴线与所述第一吸声面成一下倾角。

还包括背空结构，所述声阻结构位于背空结构与声变压器之间。

在与所述第一吸声面相对的第二吸声面上也分布有至少两个第二声变压器，每个第二声变压器后都连接有一个第二声阻结构，所述第一声阻结构和第二声阻结构之间分布有至少一个背空结构和隔声结构。

在第一吸声面向里分布有至少两个第一声变压器，在与第一吸声面相对的第二吸声面向里分布有至少两个第二声变压器，所述第一声变压器和第二声变压器的剖面形状分别为V形，所述第一声变压器和第二声变压器反向错位对称。

所述用于空气环境吸声的装置采用膜或板做成折叠式结构。

所述用于空气环境吸声的装置位于管道中。

本实用新型与现有技术对比的有益效果是：本实用新型采用声变压器变换声压和/或声阻，就能使大气声源与声阻结构以最佳声压和阻抗形式耦合，从而可以高声压形式集中倾注声波，能使用小面(体)积、高声阻材料。拓展了吸声材料及其工艺的选择范围。高声阻材料通常与高密度对应，因而可能有更高结构强度，许多原来不能作为吸声材料的高声阻结构材料可以被使用，本实用新型的用于空气环境吸声的装置强度更高；而且小面(体)积则意味着更小耗材、成本更低。而且，本实用新型可以提高吸声效率，扩展吸声带宽。本实用新型还能实现超洁净、卫生、环保、高强结构性、全天候、特殊环境(高温、潮湿、腐蚀、透明)等性能，可以应用构性、全天候、特殊环境(高温、潮湿、腐蚀、透明)等性能，可以应用在医院、民居、洁净/低噪车间、高速公路隔声屏障、隧道、导弹发射井等环境中。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式一的结构示意图；

图2a、2b、2c、2d是本实用新型具体实施方式一的横截面示意图；

图3a、3b、3c是本实用新型具体实施方式一的剖面示意图；

图4a、4b、4c、4d是本实用新型具体实施方式一的声阻结构的示意图；

图5a、5b是本实用新型具体实施方式二的结构示意图；

图6a、6b是本实用新型具体实施方式三的结构示意图；

图7a、7b、7c是本实用新型具体实施方式三的另一结构示意图；

图8是本实用新型具体实施方式四的结构示意图；

图9是本实用新型具体实施方式四的另一结构示意图；

图10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g是采用如图9所示的用于空气环境吸声的装置制成的各种艺术吸声体；

图11a、11b、11c、11d、11e是将如图9所示的用于空气环境吸声的装置放入风管中的结构示意图；

图12a、12b、12c是本实用新型具体实施方式五的结构示意图；

图13是制造图12a、12b、12c所示的用于空气环境吸声的装置的一种方式的结构示意图；

图14是采用图12a、12b、12c所示的用于空气环境吸声的装置砌筑成墙的结构示意图；

图15是采用图12a、12b、12c所示的用于空气环境吸声的装置制造吸声室的示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式并结合附图对本实用新型做进一步详细说明。一种用于空气环境吸声的方法，包括如下步骤：先提高大气中声源的声压和/或阻抗，并用声阻结构吸声。

具体实施方式一

如图1所示，一种用于空气环境吸声的装置，包括声变压器A1和声阻结构A2，所述声变压器A1和声阻结构A2相互连接。所述声变压器A1提高大气中声源的声压和/或阻抗并传送到声阻结构A2、并交由或联合声阻结构A2进行吸声。所述声变压器A1从最远离声阻结构处A₀到最靠近声阻结构处A₀₀的截面积逐渐缩小。逐渐缩小的截面将大截面的低声压、低声阻抗平滑转换成小截面对应的高声压、高声阻抗。声变压器A1的轴长和截面最大处(即最远离声阻结构处A₀)的周长都小于其最高工作波长的1/6。而且，所述声变压器A1也可具有声阻功能(微孔粘滞声阻和自身结构材料声阻)。这时声变压器A1也可进行吸声，并联合声阻结构A2进行吸声。

采用声变压器变换声压和/或声阻，就能使大气声源与声阻结构以最佳声压和阻抗形式耦合，从而达到以下目的。以高声压形式集中倾注声波，能使用小面(体)积、高声阻材料。拓展了吸声材料及其工艺的选择范围。高声阻材料与高密度对应，可能有更高结构强度，许多原来不能作为吸声材料的高声阻结构材料可以被使用；而且小面(体)积则意味着更小耗材。而且，本实用新型可以提高吸声效率，扩展吸声带宽。本实用新型还能实现超洁净、卫生、环保、高强结构性、全天候、特殊环境(高温、潮湿、腐蚀、透明)等性能。

如图1所示，所述用于空气环境吸声的装置还包括背空结构A₃，所述声阻结构位于背空结构A₃与声变压器之间。在图1中，背空结构A₃是由声阻结构A2与刚性壁C之间形成的。所述背空结构A₃可以实现辅助共振吸声作用。

在图1中，声变压器A1的横截面为V形，面积渐缩的V形声变压器A1具有大面积槽口端A₀和小面积槽底开口端A₀₀。小面积槽底开口端A₀₀连接声阻吸声区A₂。

如图2a、2b、2c、2d所示，所述声变压器A1的横截面形状还可以是圆形、椭圆形、多边形、矩形等。所述声变压器A1的横截面形状不限。

如图3a、3b、3c所示，所述声变压器A1的截面积渐缩的规律可以采用各种有利于声变压器性能的曲线函数，如直线、指数曲线、双曲线。

所述声变压器材料和声阻结构材料的相对声阻抗大于2，甚至可以是刚性材料也可以是无孔材料。

如图4a所示，所述声阻结构可以是微管声阻构成；如图4b所示，所述声阻结构也可以是软微管声阻构成；如图4c所述，所述声阻结构还可以是微缝声阻构成，如图4d所示，所述声阻结构还可以其他材料声阻构成。

下面对本实用新型的用于空气环境吸声的装置进行测试以进一步说明本实用新型的有益效果。

按照具体实施方式一制成试件1和试件2、进行驻波管测试：试件1是低频试件、直径100mm，后空80mm，试件1的对照组为双层微穿孔板，穿孔率2.5％+1％、后空30+70mm；试件2是中频试件、直径50mm、后空60mm，试件2的对照组为单层微穿孔板，厚0.5mm、孔径0.5mm穿孔率0.8％、后空80mm。测试结果如下：

 

频点	125	160	200	250	315	400	500
								试件1吸声系数α0	0.45	0.58	0.72	0.88	0.95	0.91	0.81
对照组吸声系数α0	0.26	0.38	0.66	0.71	0.78	0.83	0.92
								频点	630	800	1K	1250	1.6K	2K	平均
试件1吸声系数α0	0.77	0.73	0.55	0.44	0.45	0.86	0.7
								对照组吸声系数α0	0.8	0.73	0.66	0.66	0.46	0.36	0.61

 

频点	2K	2.5K	3150	4K	5K	平均
							试件2吸声系数α0	0.8	0.89	0.95	0.92	0.9	0.91
对照组吸声系数α0	0.42	0.16	0.14	0.09	0.18	0.198

从中可以看到：本实用新型的吸声系数曲线比较平坦、带宽较宽、平均吸声系数较高。

具体实施方式二

如图5a、5b所示，所述声变压器还可包括平滑拼接而成的喇叭口A₄和锥管A₅，所述喇叭口的截面积大于锥管的截面积。喇叭口A₄和锥管A₅可以是相同或不同的材料构成。如图5b所示，所述锥管A₅是一段截面积渐缩的软管。所述锥管A₅可以弯曲以节省空间。

如图5a、5b所示，所述声阻结构A₂也可与锥管A₅平滑拼接。所述声阻结构A₂可以是一段微孔管、软微管或其他声阻结构，所述声阻结构A₂可与锥管A₅成一体化。所述声阻结构A₂也可弯曲以节省空间。这样，可以减小本实用新型的用于空气环境吸声的装置的整体厚度。

具体实施方式三

如图6a、6b所示，一种用于空气环境吸声的装置，从第一吸声面D向里分布有至少两个第一声变压器A₁，每个第一声变压器A₁后都连接有一个第一声阻结构A₂。由于单个声变压器必须有足够的尺寸才能转换较低频率的声波，大截面处对应的圆周长必须大于声波波长λ；而决定声变压器效率的婉展系数m则决定了声变压器的轴向尺寸不可能太小，这限制了声变压器的应用。我们通过在一吸声面向里分布多个声变压器，组成声变压器阵列，来获得“大(合成)口径声变压器”以适应全声频应用。从另一个角度来看，声变压器阵列接收面(吸声面)开孔率极大(可接近90％)，几乎无绕射和反射；声阻面穿孔率极低，易于形成声阻和强度结构。同时兼顾了吸声效率和结构强度。而且通过合成口径可使本实用新型的用于空气环境吸声的装置整体厚度变小。如图7a、7b、7c所示，为了阻挡雨水、脏物入侵，同时遮挡视线、便于表面喷涂，可以让每个声变压器单元的轴线OO′与吸声面成一下倾角。而且，这样可以在同等厚度下加长声变压器单体约10～30％。

如图6b所示，一种用于空气环境吸声的装置，从第一吸声面D向里分布有至少两个第一声变压器B₁，每个第一声变压器B₁后都连接有一个第一声阻结构B₂。所述第一声变压器B₁为V形槽。

所述第一声变压器A₁、第一声变压器B₁的分布的规律没有限制，可以是封闭或不封闭、连续或不连续、分组或不分组的直线、曲线、环形线、波浪线、回形线等。所述用于空气环境吸声的装置只要满足前表面开口率(即：所有第一声变压器的大开口端A₀总面积与平面D的面积比)相对较大即可，最大可接近100％。所述第一声变压器A₁、第一声变压器B₁的排布大致均匀、美观即可。本具体实施方式的厚度可以做到较大，打破了微穿孔板只能是5mm以下薄板的禁律，本具体实施方式具有较高结构强度、高吸声量、全频带平直特性。此外，根据使用材料的不同，本具体实施方式还具备全透明、超洁净、全天候、极端环境(高温、低温、潮湿、腐蚀、超强度)耐候性等特性。

具体实施方式四

如图8所示，一种用于空气环境吸声的装置，从第一吸声面D向里分布有至少两个第一声变压器A₁，每个第一声变压器A₁后都连接有一个第一声阻结构A₂。在与第一吸声面D相对的第二吸声面-D上分有至少两个第二声变压器-A₁，所述第一声变压器A₁和第二声变压器-A₁反向错位对称。本具体实施方式的用于空气环境吸声的装置通过设置反向错位对称的第一声变压器A₁和第二声变压器-A₁，从而可以实现双向吸声。并且本具体实施方式的用于空气环境吸声的装置的体积小、重量轻、结构简单。

如图9所示的用于空气环境吸声的装置，所述第一声变压器B₁和第二声变压器-B₁的剖面形状分别为V形；而且如图9所示的用于空气环境吸声的装置是采用膜或板做成折叠式结构。所述板的厚度可以非常小，甚至可以形成箔的形式。如图9所示的用于空气环境吸声的装置的结构轻薄，可以作为吸声窗帘或者可调吸声体使用。

如图10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g所示，采用如图9所示的用于空气环境吸声的装置可折叠成各种艺术吸声体。由于连续V形薄板或薄膜的轻巧性和可折叠性，从而使本具体实施方式可造型成多种外形。而且通过采用一定的材料，可使艺术吸声体具备透明的特性，在艺术吸声体上还可使用丰富的色彩和图案，从而进一步提高艺术性。本具体实施方式可增加本实用新型的应用，本具体实施方式的成本很低。

如图11a、11b、11c、11d、11e所示，可将如图9所示的用于空气环境吸声的装置安装在风管Q内。这样可实现低风阻、低再生噪声的风管消声。与其他通风/空调系统内的消声方式比，本具体实施方式消声效率高、再生噪声低、吸声频带宽、风阻低、不受水汽影响。

具体实施方式五

如图12a所示，一种用于空气环境吸声的装置，包括吸声面D和隔声面M和空腔P，所述吸声面D向里分布有至少两个第一声变压器A，每个第一声变压器A后都连接有一个第一声阻结构。空腔P位于第一声阻结构与隔声面M之间，空腔P可以辅助吸声和隔声。如图12a所示的所述用于空气环境吸声的装置可以做成吸声/隔声空心砌块。所述空腔P是背空结构的一种形式。隔声面M是隔声结构的一种形式。

如图12b所示，一种用于空气环境吸声的装置，包括第一吸声面D₁、第二吸声面D₂、隔声面M、第一空腔P₁和第二空腔P₂，所述第一吸声面D₁向里分布有至少两个第一声变压器A，每个第一声变压器A后都连接有一个第一声阻结构。所述第二吸声面D₂向里分布有至少两个第二声变压器B，每个第二声变压器A后都连接有一个第二声阻结构。第一空腔P₁位于第一吸声面D₁与隔声面M之间，第二空腔P₂位于第二吸声面D₂与隔声面M之间，所述第一空腔P₁和第二空腔P₂辅助吸声和隔声。如图11b所示的用于空气环境吸声的装置可以做成吸声/隔声空心砌块，同时对两个空间吸声/隔声，或对一个空间加强吸声。

如图12c所示，一种用于空气环境吸声的装置，包括第一吸声面D₁、第二吸声面D₂、第一隔声面M₁、第二隔声面M₂、第一空腔P₁、第二空腔P₂和第三空腔P₃，所述第一吸声面D₁向里分布有至少两个第一声变压器A，每个第一声变压器A后都连接有一个第一声阻结构。所述第二吸声面D₂向里分布有至少两个第二声变压器，每个第二声变压器A后都连接有一个第二声阻结构。第一空腔P₁位于第一吸声面D₁与第一隔声面M₁之间，第三空腔P₃位于第二吸声面D₂与第二隔声面M₂之间，第二空腔P₂位于第一隔声面M₁与第二隔声面M₂之间，第一空腔P₁和第三空腔P₃辅助吸声和隔声，第二空腔P₂加强隔声。如图11b所示的用于空气环境吸声的装置可以做成吸声/隔声空心砌块，同时对两个进行吸声和加强型隔声。

如图13所示，对于如图12a、12b、12c所示的用于空气环境吸声的装置，可以通过单独加工吸声模块D再与空心砌块本体嵌合并粘牢制成。所述吸声模块包括从吸声面向里分布的至少两个声变压器，每个声变压器后都连接有一个声阻结构。每个空心砌块本体都包含隔声面M和空腔P，空腔P辅助吸声和隔声。这样单独加工吸声模块可以降低加工难度，降低成本；而且材料可更灵活选择，追求不同指标，性价比更高，表面可进行预处理如涂料、喷塑或涂釉以满足吸声、美观、洁净、耐蚀等高档要求。

如图14所示，采用如图12a、12b、12c所示的用于空气环境吸声的装置，可以砌筑成单向吸声/隔声墙J或者双向吸声/隔声/吸声墙J。

图12a、12b、12c所示的用于空气环境吸声的装置可以做成最能体现本实用新型优越性的、并可作为建筑材料使用的全功能吸声砌块，能集隔声、吸声于一体。当采用图13所示的方法砌成墙时能应用在包括剧院、体育馆、医院、民居、洁净/低噪车间、高速公路隔/吸声屏障、隧道、导弹发射井等处。本具体实施方式除具备超洁净、环保、全天候、极端环境(高温、低温、潮湿、腐蚀、超强度)耐候性等特性，还具备高性价比(高吸声系数、低材料成本和安装工时)。

如图15所示，可以采用如图12a、12b、12c所示的用于空气环境吸声的装置造成吸声室。具体制造方法可以为：在浮筑地板G上制作带加强筋的第一圈梁H₁；在第一圈梁H₁上用如图12a、12b、12c所示的用于空气环境吸声的装置砌筑围墙J；在围墙J上制作带加强筋的第二圈梁H₂；在第二圈梁H₂上用如图12a、12b、12c所示的用于空气环境吸声的装置砌筑天棚L。这样就造成了无声桥(无龙骨)吸声室，所述吸声室具备超隔声、隔振、吸声的功能。当然，也可以将天棚L改用普通轻型隔声吊顶与浮筑地板G、第一圈梁H₁、第二圈梁H₂、墙J组成半无声桥(龙骨)吸声房。所述加强筋可以为钢筋。或者省去第二圈梁H₂，直接在围墙J上制作轻型隔声吊顶。如图15所示的吸声室是一种广播电视声学专业用房。现有的隔声/隔振套房制造方法一般包括：轻钢龙骨→玻璃棉→石膏板→错缝叠层石膏板→轻钢龙骨→玻璃棉→穿孔石膏板一共七道工序和四种/七层材料。本实用新型简化了工序和材料，本实用新型的造价很低、而且具备很好的洁净性能、环保性能。这是现有工艺和材料所不能比拟的。更重要的是，上述制造方法是截至目前为止唯一革除了原工艺中轻钢龙骨、天花吊钩的刚性连接，实现了真正无声桥的全隔离超隔声/隔振独立套房施工工艺，将在降低成本前提下为高级声学技术用房提供更高级的性能。当然，为降低重量也可将顶盖部分采用现行吊顶方式，那样就成为半无声桥结构了。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于空气环境吸声的装置，其特征在于：包括相互连接的声变压器和声阻结构，所述声变压器提高大气中声源的声压和/或阻抗并传送到声阻结构、交由或联合声阻结构进行吸声；所述声变压器从最远离声阻结构处到最靠近声阻结构处的截面积逐渐缩小，声变压器的轴长小于其最高工作波长的1/6。

2.根据权利要求1所述的用于空气环境吸声的装置，其特征在于：所述声变压器包括平滑拼接而成的喇叭口和锥管，所述喇叭口的截面积大于锥管的截面积。

3.根据权利要求2所述的用于空气环境吸声的装置，其特征在于：所述声变压器材料和声阻结构材料的相对声阻抗大于2。

4.根据权利要求2所述的用于空气环境吸声的装置，其特征在于：在第一吸声面向里分布有至少两个第一声变压器，每个第一声变压器后都连接有一个第一声阻结构。

5.根据权利要求4所述的用于空气环境吸声的装置，其特征在于：每个第一声变压器的轴线与所述第一吸声面成一下倾角。

6.根据权利要求1-5任一所述的用于空气环境吸声的装置，其特征在于：还包括背空结构，所述声阻结构位于背空结构与声变压器之间。

7.根据权利要求6所述的用于空气环境吸声的装置，其特征在于：在与所述第一吸声面相对的第二吸声面上也分布有至少两个第二声变压器，每个第二声变压器后都连接有一个第二声阻结构，所述第一声阻结构和第二声阻结构之间分布有至少一个背空结构和隔声结构。

8.根据权利要求1所述的用于空气环境吸声的装置，其特征在于：在第一吸声面向里分布有至少两个第一声变压器，在与第一吸声面相对的第二吸声面向里分布有至少两个第二声变压器，所述第一声变压器和第二声变压器的剖面形状分别为V形，所述第一声变压器和第二声变压器反向错位对称。

9.根据权利要求1或2或8所述的用于空气环境吸声的装置，其特征在于：所述用于空气环境吸声的装置采用膜或板做成折叠式结构。

10.根据权利要求9所述的用于空气环境吸声的装置，其特征在于：所述用于空气环境吸声的装置位于管道中。

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