復(fù)合共振腔的機(jī)械阻抗與微穿孔板結(jié)合的寬頻吸聲結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】復(fù)合共振腔的機(jī)械阻抗與微穿孔板結(jié)合的寬頻吸聲結(jié)構(gòu)，屬于環(huán)境噪聲控制的【技術(shù)領(lǐng)域】。本實(shí)用新型包括結(jié)構(gòu)前部的一層或多層微穿孔板，結(jié)構(gòu)后部的機(jī)械阻抗板，微穿孔板和機(jī)械阻抗板都固定在支架上，機(jī)械阻抗板由彈性支撐的薄板形成，在機(jī)械阻抗板上復(fù)合赫姆霍茲共振腔，赫姆霍茲共振腔由腔體和插管組成。本實(shí)用新型把赫姆霍茲共振單元設(shè)計(jì)在機(jī)械阻抗板上，由于共振腔的厚度均較小，因此整個(gè)結(jié)構(gòu)厚度的變化并不大。微穿孔板可以對(duì)中高頻噪聲有良好的吸聲效果，機(jī)械阻抗單元和赫姆霍茲共振單元可在低頻產(chǎn)生多個(gè)吸收峰，整個(gè)結(jié)構(gòu)既能保證良好的中、高頻吸聲性能，也能在低頻有良好的吸聲效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】復(fù)合共振腔的機(jī)械阻抗與微穿孔板結(jié)合的寬頻吸聲結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及噪聲控制領(lǐng)域中的吸聲技術(shù)，將復(fù)合有共振腔的機(jī)械阻抗和由空腔組成的空氣阻抗結(jié)合于一體，特征是在不增加吸聲結(jié)構(gòu)厚度的情況下，使中、高頻和低頻都具有良好吸聲性能。
【背景技術(shù)】
[0002]噪聲控制工程中吸聲技術(shù)是一個(gè)核心，吸聲的材料很多，傳統(tǒng)的孔纖維性材料有二次污染的缺點(diǎn)。1975年馬大猷教授發(fā)表了關(guān)于“微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的理論與設(shè)計(jì)”的文章，利用微穿孔的聲阻結(jié)合空腔進(jìn)行吸聲，它的特點(diǎn)是不需另外添加吸聲性材料，是一種綠色環(huán)保的吸聲結(jié)構(gòu)，其在工程中的應(yīng)用得到廣泛重視。微穿孔板結(jié)構(gòu)高的吸聲系數(shù)發(fā)生在腔共振的附近，結(jié)構(gòu)共振頻率主要由背腔的厚度決定，要想獲得良好的低頻吸聲效果，微穿孔板結(jié)構(gòu)必然要制造得很厚，需要占據(jù)大量的空間，這在實(shí)際工程中會(huì)遇到困難，因此微穿孔板低頻的吸聲性能不佳，成為制約其工程應(yīng)用的瓶頸。
[0003]目前，為了提高吸聲結(jié)構(gòu)的低頻吸聲性能，有的學(xué)者設(shè)計(jì)了將微穿孔板與吸聲材料結(jié)合起來(lái)的組合結(jié)構(gòu)，但是使用了吸聲材料后，結(jié)構(gòu)有二次污染的缺點(diǎn)，即使如此，要在低頻吸聲良好，吸聲材料層的厚度也是需要增加的；申請(qǐng)?zhí)枮?00920160620.6的實(shí)用新型將管束與微縫吸聲結(jié)構(gòu)復(fù)合吸聲，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，吸聲性能向低頻移動(dòng)時(shí)管束的長(zhǎng)度需要增加，這也要求背腔的體積增加來(lái)容納增長(zhǎng)的管束，這實(shí)質(zhì)上意味著整個(gè)結(jié)構(gòu)也要變厚。這些改進(jìn)可以將吸聲峰值向低頻有所移動(dòng)，但是不能在任意需要的低頻達(dá)到良好的吸聲性能。膜片結(jié)構(gòu)在低頻有一定的吸聲性能，但是其往往只有一個(gè)共振峰，滿(mǎn)足了低頻的吸聲性能，高頻吸聲效果卻很差。
[0004]噪聲控制領(lǐng)域，噪聲的吸收是關(guān)鍵，特別需要有一種結(jié)構(gòu)總厚度小，但是卻能夠同時(shí)兼顧低頻和中、高頻的寬頻吸聲結(jié)構(gòu)，并且對(duì)環(huán)境無(wú)二次污染。本實(shí)用新型正是為了實(shí)現(xiàn)上述目的。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)和結(jié)構(gòu)的不足，實(shí)用新型復(fù)合共振腔的機(jī)械阻抗與微穿孔板結(jié)合的寬頻吸聲結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)可能是多層的，但是其基本聲學(xué)單元只有空腔和微穿孔兩個(gè)。結(jié)合機(jī)械阻抗的吸聲結(jié)構(gòu)可在低頻段形成一個(gè)吸聲峰。本實(shí)用新型在機(jī)械阻抗單元的基礎(chǔ)上增加了赫姆霍茲共振單元，不同于傳統(tǒng)赫姆霍茲腔連接于固定邊界，本實(shí)用新型中赫姆霍茲共振腔復(fù)合于可以振動(dòng)的機(jī)械阻抗板上；共振腔由腔體和插管組成，通過(guò)調(diào)整共振腔體積、數(shù)目和插管長(zhǎng)度，可調(diào)節(jié)吸聲頻域、帶寬和吸聲峰值。
[0006]實(shí)用新型的新結(jié)構(gòu)將微穿孔板和復(fù)合共振腔的機(jī)械阻抗結(jié)合，在中、高頻段利用微穿孔板結(jié)構(gòu)吸收聲能，低頻則利用機(jī)械阻抗板的機(jī)械阻抗和赫姆霍茲共振吸收聲能，形成多個(gè)吸聲峰。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)的厚度增加不大，但是卻能夠同時(shí)滿(mǎn)足中、高頻和低頻的吸聲要求，是一種寬頻帶的吸聲結(jié)構(gòu)。[0007]本實(shí)用新型的一種復(fù)合共振腔的機(jī)械阻抗與微穿孔板結(jié)合的寬頻吸聲結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)前部的一層或多層微穿孔板，結(jié)構(gòu)后部的機(jī)械阻抗板，微穿孔板和機(jī)械阻抗板都固定在支架上，機(jī)械阻抗板由彈性支撐的薄板形成，在機(jī)械阻抗板上復(fù)合赫姆霍茲共振腔。
[0008]所述赫姆霍茲共振腔由腔體和插管組成。改變插管長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)聲阻，起到調(diào)整吸聲頻率和峰值的作用。
[0009]復(fù)合在機(jī)械阻抗板上的共振腔可是一個(gè)或多個(gè)，各個(gè)共振腔的體積大小可以相同或不相同，可形成多個(gè)吸收峰。
[0010]機(jī)械阻抗板是具有一定隔聲性能的薄板，其邊界為粘彈性材料，共振腔復(fù)合于能夠振動(dòng)機(jī)械阻抗板上。
[0011]寬頻吸聲結(jié)構(gòu)的高頻吸聲部分由處于前端的微穿孔板獲得，根據(jù)需要可采用多層微穿孔板結(jié)構(gòu)；機(jī)械阻抗板采用具有一定隔聲性能的薄板制作而成，將其粘接在粘彈性邊界上，設(shè)計(jì)使得機(jī)械阻抗系統(tǒng)的共振頻率在低頻；赫姆霍茲共振腔的共振頻率也設(shè)計(jì)在低頻，但與機(jī)械阻抗共振頻率錯(cuò)開(kāi)。低頻部分的聲能透過(guò)微穿孔板，作用在后端的機(jī)械阻抗單元上，當(dāng)機(jī)械阻抗單元受到聲波激勵(lì)并且激勵(lì)頻率與結(jié)構(gòu)的共振頻率一致的時(shí)候，系統(tǒng)發(fā)生機(jī)械共振，振動(dòng)的機(jī)械阻抗板帶動(dòng)邊界的粘彈性材料一起振動(dòng)，在此過(guò)程中消耗能量，起到吸收聲波能量的作用。聲波偏離機(jī)械阻抗單元的共振頻率，與赫姆霍茲共振腔共振頻率一致，發(fā)生腔共振，形成另一個(gè)吸聲峰。插管通過(guò)調(diào)整聲阻來(lái)控制吸聲頻率和吸聲系數(shù)。通過(guò)設(shè)計(jì)不同體積的共振腔來(lái)拓寬低頻部分的吸聲頻帶。微穿孔板、機(jī)械阻抗板及共振腔共同作用，形成低頻和中、高頻能同時(shí)兼顧的寬頻吸聲結(jié)構(gòu)。
[0012]本實(shí)用新型是在單層或者多層微穿孔板的板后空腔中加入復(fù)合共振腔的機(jī)械阻抗單元。實(shí)用新型的新結(jié)構(gòu)有以下特性:(1)共振腔和機(jī)械阻抗板復(fù)合可在低頻形成多個(gè)吸聲峰。(2)共振腔的共振頻率可通過(guò)調(diào)整共振腔參數(shù)來(lái)選擇。(3)在機(jī)械阻抗板上復(fù)合多個(gè)參數(shù)不同的共振腔時(shí)，可形成多個(gè)吸聲峰。(4)赫姆霍茲共振腔利用了機(jī)械阻抗板后的空間，無(wú)需明顯增加吸聲結(jié)構(gòu)的總厚度就能夠在低頻獲得良好的吸聲效果；中、高頻能夠保持原有微穿孔板良好的吸聲效果，整個(gè)吸聲結(jié)構(gòu)厚度不大，但是吸聲頻帶寬。(5)由于吸聲結(jié)構(gòu)未使用纖維性等傳統(tǒng)多孔性吸聲材料，結(jié)構(gòu)仍然具有綠色環(huán)保的特性。
[0013]【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型復(fù)合共振腔的機(jī)械阻抗與微穿孔板結(jié)合的寬頻吸聲結(jié)構(gòu)實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)不意圖。
[0015]圖2是若干個(gè)基本結(jié)構(gòu)并聯(lián)形成的吸聲平面。
[0016]圖3是赫姆霍茲共振腔數(shù)目不同時(shí)吸聲結(jié)構(gòu)吸收系數(shù)的試驗(yàn)對(duì)比圖。試驗(yàn)設(shè)備為SW002型駐波管，試驗(yàn)中采用的各個(gè)單元的參數(shù)為:鋁制微穿孔板，穿孔孔徑d=0.8mm，板厚t=0.8mm,穿孔率σ =0.03,全板直徑為IOOmm ;微穿孔板至機(jī)械阻抗板的距離D=40mm ;機(jī)械阻抗系統(tǒng)的彈性系數(shù)和阻尼系數(shù)分別為K=106934N/m，R=5.24N.s/m ;塑料制共振器的數(shù)目分別為一個(gè)和五個(gè)，體積V0=11309mm3,插管內(nèi)徑d0=2.7mm、長(zhǎng)度L=4mm。
[0017]附圖1中，1.壁面，2.支架，3.粘彈性圈，4.共振腔，5.插管，6.機(jī)械阻抗板，7.微穿孔板a, 8.微穿孔板b
【具體實(shí)施方式】[0018]結(jié)合附圖1和附圖2說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方法。
[0019]附圖1是本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)圖。支架安裝在壁面I上，支架2由厚度為Imm的金屬板制成；支架2側(cè)面焊接小凹槽，采用整圈焊接；小凹槽中安放粘彈性圈3，彈性圈由粘彈性材料制作而成，其形狀為矩形；彈性圈上用粘接劑粘接機(jī)械阻抗板，復(fù)合機(jī)械阻抗板由機(jī)械阻抗板6、共振腔4和插管5復(fù)合而成，共振腔4和插管5連接在機(jī)械阻抗板6上；粘彈性圈3和凹槽以及和阻抗板6之間要求緊密粘接，保證不漏聲，同時(shí)機(jī)械阻抗板6和支架2之間保留小的間隙，利于復(fù)合機(jī)械阻抗板振動(dòng)，吸收入射到機(jī)械阻抗單元上的低頻部分的聲能；共振腔4及插管5和機(jī)械阻抗板6之間要求緊密連接，保證不漏聲，利于共振腔共振，吸收聲能；前端安裝微穿孔板a7和微穿孔板b8，吸收中、高頻部分的聲能，微穿孔板可以是單層也可以是多層，其層數(shù)和孔徑等其他參數(shù)視實(shí)際工程需要而定。完成了圖1的基本結(jié)構(gòu)的制作以后，將若干個(gè)這樣的基本機(jī)構(gòu)并聯(lián)形成大的吸聲面(見(jiàn)附圖2)，用于噪聲控制工程。
[0020]附圖3是本實(shí)用新型的一個(gè)試驗(yàn)實(shí)例，試驗(yàn)中前端放置單層微穿孔板，試驗(yàn)的重點(diǎn)是說(shuō)明共振腔和機(jī)械阻抗板的復(fù)合效能。復(fù)合共振腔后，在低頻出現(xiàn)兩個(gè)吸聲峰值，分別由機(jī)械阻抗板和赫姆霍茲共振腔共振產(chǎn)生；改變共振腔數(shù)目后，吸聲峰值和帶寬均得到提聞。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合共振腔的機(jī)械阻抗與微穿孔板結(jié)合的寬頻吸聲結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)前部的一層或多層微穿孔板，結(jié)構(gòu)后部的機(jī)械阻抗板，微穿孔板和機(jī)械阻抗板都固定在支架上，其特征在于，機(jī)械阻抗板由彈性支撐的薄板形成，在機(jī)械阻抗板上復(fù)合赫姆霍茲共振腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸聲結(jié)構(gòu)，其特征是赫姆霍茲共振腔耦合于能夠振動(dòng)的機(jī)械阻抗板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸聲結(jié)構(gòu)，其特征是，復(fù)合在機(jī)械阻抗板上的赫姆霍茲共振腔是一個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸聲結(jié)構(gòu)，其特征是，復(fù)合在機(jī)械阻抗板上的赫姆霍茲共振腔為多個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸聲結(jié)構(gòu)，其特征是，各個(gè)共振腔的體積大小不相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸聲結(jié)構(gòu)，其特征是，各個(gè)共振腔的體積大小相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸聲結(jié)構(gòu)，其特征是，復(fù)合赫姆霍茲共振腔內(nèi)裝有插管。
【文檔編號(hào)】G10K11/172GK203673822SQ201320858739
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】趙曉丹, 吳元軍, 羅福強(qiáng) 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)