CN206236423U - 一种可调频赫姆霍兹共鸣器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于汽车车内噪声被动控制技术领域，涉及一种可调频赫姆霍兹共鸣器，其结构主要包括短管、共振腔、隔板、螺旋杆、活塞、固定栓。短管大端与共振腔相连成为统一整体，隔板位于共振腔内部，在隔板与共振腔底部通过螺旋杆相连，通过转动螺旋杆可实现共振腔体积的变化，利用共振腔体积的变化实现共振频率可调节。本实用新型赫姆霍兹共鸣器结构紧凑，安装方便，在中低频段可有效缓解大型声腔噪声问题，在共振频率上具有很强的吸声能力，主要原理是赫姆霍兹共鸣器共振频率与空腔模态频率相匹配时，可降低该模态在外部激励下的响应峰值。

Description

一种可调频赫姆霍兹共鸣器

技术领域

本实用新型属于汽车车内噪声被动控制技术领域，涉及一种可调频赫姆霍兹共鸣器。

背景技术

改善汽车车内噪声环境是目前各大汽车厂家重点关注的问题，对于传统乘用车降低车内声腔噪声一般是采用覆盖声学层的方法，如在发动机盖上增加玻璃纤维、在车门夹层内增加吸音棉、在车内底板上覆盖阻尼板等等。然而这种噪声被动控制方法运用于小型声腔或局部体积尚可，对于如巴士这种大型声腔该方法尚不成熟，因此可通过安装共鸣器的方法来消除大型声腔的共振问题。

单一种类的降噪共鸣器装置通常只能针对低频(约200Hz以下)或高频(约300Hz以上)中的一个频段或者频率点，无法调节宽频范围内的降噪问题。大型巴士车内声腔体积较大，噪声频段较宽，单一频段的降噪装置无法有效的降低声腔噪声，为了实现多频段的降噪效果可在不同位置安装不同频率的共鸣器达到整体降噪的目的。

申请号为CN201220267602.X的中国实用新型专利公开了一种可变频式低频吸声器，包括前面设有吸声口的箱体，其特征是：在箱体前面位于吸声口的两侧分别设有喉口板和密封板，在密封板外表面固定有薄铁板，在吸声口内设有可调节其开口大小且压在密封板外表面的滑动挡板，在滑动挡板与薄铁板对应的板面上设有多个磁条，在箱体前面位于滑动挡板的外侧固定有导向板，在导向板上设有横向条形孔，滑动挡板通过贯穿横向条形孔的紧固螺栓与导向板连接。从上述描述以及图3可知，该实用新型是通过调节滑动挡板滑动可改变吸声口的大小，便可改变该吸声器的吸声频率以适应房间的驻波频率，效果等同于改变赫姆霍兹共鸣器的吸声口截面积。但是仅仅通过改变吸声口的大小，对改变赫姆霍兹共鸣器的频率的效果不是很明显；另外，该实用新型的吸声口的由两块直板组成，表面积小，能量几乎不损失，对吸声的效果也不是很好。因此，亟待一种能够更好地改变赫姆霍兹频率，更有效的吸取外界声波，从而有效的起到消除噪音的装置，使得在汽车行进过程中能够更好地消除发动机、轮胎等噪音，为乘车者创造一个良好的乘车环境。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种可调频赫姆霍兹共鸣器，包括短管、共鸣腔、隔板、螺旋杆，所述短管呈喇叭状，所述喇叭状的大端与所述共鸣腔的本体的开口端一体成型，小端向所述共鸣腔内部延伸，所述共鸣腔内部具有能够移动的隔板，所述隔板中心处与所述螺旋杆螺纹连接，所述螺旋杆与所述共鸣腔底部通过固定栓连接，所述隔板通 过活塞与所述共鸣腔的壁板连接。

进一步的，所述短管的小端具有锥形段。

进一步的，所述共鸣腔的壁板由铝箔材料制成。

进一步的，所述共鸣器安装于汽车的顶部。

本实用新型所述共鸣器的有益效果为：

1.所述共鸣器适用不同车型，所述共鸣腔内部具有能够移动的隔板，可根据实际需要，调整所述共鸣腔体积的大小，适用范围广，可重复使用。可以有效改善全频段噪音，也可以消除特定频段的异常噪音；

2.短管小端具有锥形段的结构，声能量随着锥形短管结构进入声腔，表面积大，能量损失大，可以有效降低噪声能量，利于消除噪声；

3.选择铝箔作为制造所述共鸣器的材料，因为其具有较好的延展性，能够进行拉拔成型，其次刚度高，利于能量吸收，再者重量较轻，易于安装；同时铝箔加工成本较低，易于获得，适用于工业大规模生产。

4.喇叭结构位于共鸣腔内部，共鸣装置占用空间小、方便安装运输。

附图说明

图1为所述共鸣器结构示意图。

图2为含所述共鸣器的旁支管道。

图3为数值计算所述共鸣器传递损失曲线。

图中：1-短管，2-共鸣腔，3-隔板，4-活塞，5-螺旋杆，6-固定栓。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型作进一步的说明。

实施例一

如图1所示，所述共鸣器包括短管1、共鸣腔2、隔板3、螺旋杆5，所述短管1呈喇叭状，所述喇叭状的大端与所述共鸣腔2的本体的开口端一体成型，小端向所述共鸣腔2内部延伸，所述共鸣腔2内部具有能够移动的隔板3，所述隔板3中心处与所述螺旋杆5螺纹连接，所述螺旋杆5与所述共鸣腔2底部通过固定栓6连接，所述隔板3通过活塞4与所述共鸣腔2的壁板连接。

进一步的，所述短管1的小端具有锥形段。

进一步的，所述共鸣腔2的壁板由铝箔材料制成。

进一步的，所述共鸣器安装于汽车的顶部。

所述共鸣器的所述共鸣腔2体积的变化将导致共振频率的变化，为了实现多个共振频率 段可调节，将所述共鸣腔2设计为可变声腔，如图1所示，所述螺旋杆5与所述隔板3连接，通过转动所述螺旋杆5带动所述隔板3上下移动以实现声腔体积的变化，为了使所述隔板3上下移动且保证声腔的气密性，在所述隔板3周围套上所述活塞4。当所述隔板3移动到预定位置时，通过所述固定栓6将所述螺旋杆5固定，保证在工作中所述螺旋杆5不会自由转动。

根据具体的工作环境和实际车内声腔不同的共振频率值计算声腔共振频率，根据不同的频率值设计相应的声腔总体积和不同共振频率点的所述共鸣器。

所述共鸣器共振频率计算式如下：

其中:

f为共振频率

St为所述短管1小端截面积，S_t＝πD_t ²/4

VH为所述共鸣腔2内部体积，

Dt为所述短管1的小端直径，Dm为所述短管1的大端直径，l为所述短管的长度，L为所述共鸣腔2的长度。

由以上所述共鸣器的共振频率公式可知，所述共鸣器的共振频率与所述短管1的小端截面积、所述短管1大端截面积、所述短管1的长度，所述共鸣腔2体积、所述共鸣腔2的长度有关。当所述共鸣器的所述短管1结构一旦确定，这些变量中唯一能改变的就是所述共鸣腔2的体积，所以要使得所述共鸣器在较宽的频段进行共振消音，在设计时须保证声腔体积有较大的变化值。

计算例：

所述共鸣器的几何参数设为:

D＝0.3m，Dm＝0.25m，Dt＝0.018m，l＝0.08m，Lx＝0.4m，流体介质为空气密度为1.225kg/m3：流体速度340m/s。

根据以上公式可求得所述共鸣腔2体积范围：0.003682m3-0.022629m3

共鸣器的共振频率为：69.54Hz-185.89Hz，说明所述共鸣器的共振频率范围为69.54Hz-185.89Hz。

为了验证所述共鸣器的共振频率，建立如图2所示的具有所述共鸣器的旁支矩形管道系统模型，根据理论公式设定所述共鸣器的共振频率为75.5Hz。其中主管道的截面积为S，平面波在主管道从左侧传播，受所述共鸣器旁支的影响，一部分声波被反射，一部分声波透射继续向前传递，还有一部分进入所述共鸣器内并反射。

定义管道面积为0.095m2，管道入口端面为速度边界条件幅值为1m/s2，出口端面为无反射边界条件，即其阻抗率定义为空气特性阻抗ρc＝416.5N.s/m3，管道及所述共鸣器壁面均为刚性，分别取管道入口端面与出口端面中心点为参考点，其声压分别为P1和P2，则传递损失为：

计算频率为55Hz～80Hz，步长为0.5Hz，经过仿真计算所得的传递损失曲线如图3所示。仿真计算的传递损失峰值频率为74.4Hz，而所述共鸣器的共振频率为75.5Hz，二者相差1.4％，验证了所述共鸣器共振频率理论公式。二者的差别主要由理论计算公式中忽略所述共鸣器内部空腔的高阶模态所引起的。

本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种可调频赫姆霍兹共鸣器，其特征在于，包括短管(1)、共鸣腔(2)、隔板(3)、螺旋杆(5)，所述短管(1)呈喇叭状，所述喇叭状的大端与所述共鸣腔(2)的本体的开口端一体成型，小端向所述共鸣腔(2)内部延伸，所述共鸣腔(2)内部具有能够移动的隔板(3)，所述隔板(3)中心处与所述螺旋杆(5)螺纹连接，所述螺旋杆(5)与所述共鸣腔(2)底部通过固定栓(6)连接，所述隔板(3)通过活塞(4)与所述共鸣腔(2)的壁板连接。

2.根据权利要求1所述的共鸣器，其特征在于，所述短管(1)的小端具有锥形段。

3.根据权利要求1所述的共鸣器，其特征在于，所述共鸣腔(2)的壁板由铝箔材料制成。

4.根据权利要求1所述的共鸣器，其特征在于，所述共鸣器安装于汽车的顶部。