本發(fā)明涉及一種吸聲結(jié)構(gòu)，尤其是能吸收低頻聲波的復(fù)合共振吸聲結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

低頻聲波問題難以控制，例如雙層構(gòu)造的建筑構(gòu)件、窗、門或隔墻，這些構(gòu)件的中高頻隔聲量一般都較高，因此單值評價的隔聲量都不錯，但是其構(gòu)造上是質(zhì)量——彈簧系統(tǒng)，它的共振頻率很可能在100Hz左右或更低，使得在該頻率附近，從高聲級一側(cè)到低聲級一側(cè)的傳輸過程中，實際的低頻聲隔聲量很低，此外低頻聲傳入室內(nèi)后，更激發(fā)起室內(nèi)的簡正振動，而使得室內(nèi)的部分低頻又達到加強。房間的尺寸若至少有一個方向小于5m，簡正振動的表現(xiàn)很明顯。在場館聲學(xué)設(shè)計中，低頻混響時間的控制對混響時間的均衡性至關(guān)重要。

由于多孔性材料的低頻吸聲性能差，為解決中、低頻吸聲問題，往往采用共振吸聲結(jié)構(gòu)。當(dāng)入射聲波的頻率與共振吸聲結(jié)構(gòu)的固有頻率一致時，共振吸聲結(jié)構(gòu)就會發(fā)生共振現(xiàn)象，其吸聲頻譜以共振頻率為中心出現(xiàn)吸收峰，當(dāng)遠離共振頻率時，吸聲系數(shù)就很低。由于低頻聲波比高頻聲波容易激發(fā)共振，因此共振吸聲結(jié)構(gòu)其主要吸聲頻帶在低頻。在實際應(yīng)用上，共振吸聲結(jié)構(gòu)有腔體共振吸聲結(jié)構(gòu)、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)、薄膜共振吸聲結(jié)構(gòu)、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)、微穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)。

一、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)

在打孔的薄板后面設(shè)置一定深度的密閉空腔，組成穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)，這是經(jīng)常使用的一種吸聲結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于單個亥姆霍茲共振器的并聯(lián)組合。采用穿孔的石棉水泥、石膏板、硬質(zhì)纖維板、膠合板以及鋼板、鋁板，都可作為穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)，在其結(jié)構(gòu)共振頻率附近，有較大的吸收。穿孔板共振吸聲頻帶比較窄，為了增加吸聲頻帶寬度和吸聲系數(shù)，可以在穿孔板后的空腔內(nèi)填多孔性吸聲材料。如果同時使用幾種共振峰互相銜接的穿孔板，也可以得到較寬的吸聲頻帶。

穿孔板的共振頻率（Hz）可以按下式計算：

? ₀=

式中：L——板后空氣層厚度；cm

t——孔徑的有效長度；cm

d——孔徑；cm

c——聲速；34400cm/s

P——穿孔率。

二、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)

把不穿孔的薄板（如金屬板、膠合板、塑料板等）周邊固定在框架上，背后留有一定厚度的空氣層，這就構(gòu)成了薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)。薄板相當(dāng)于質(zhì)量塊，板后的空氣層相當(dāng)于彈簧。當(dāng)聲波作用于薄板表面時，在聲壓的交變作用下引起薄板的彎曲振動。由于薄板和固定支點之間的摩擦和薄板內(nèi)部引起的內(nèi)摩擦損耗，使振動的動能轉(zhuǎn)化為熱能而使聲能得到衰減。當(dāng)入射聲波的頻率與共振吸聲結(jié)構(gòu)的固有頻率一致時，共振吸聲結(jié)構(gòu)就會發(fā)生共振現(xiàn)象。

薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率（Hz）可以按下式計算：

式中：M——薄板面密度；Kg/m2

D——空氣層厚度；cm

ρ——空氣密度；Kg/m2

c——聲速；34400cm/s。

目前，建筑聲學(xué)的低頻聲波吸收裝置的內(nèi)徑尺寸是所吸收最低頻段波長的四分之一時，吸聲系數(shù)最高。

70Hz倍頻程中心頻率的波長λ=4.86m，1/2λ=2.43m，1/4λ=1.21m。

60Hz倍頻程中心頻率的波長λ=5.67m，1/2λ=2.83m，1/4λ=1.42m。

50Hz倍頻程中心頻率的波長λ=6.80m，1/2λ=3.40m，1/4λ=1.70m。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于結(jié)合薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，提供一種寬頻帶的復(fù)合共振低頻吸聲結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種復(fù)合共振吸聲結(jié)構(gòu)，由鋼板框架、彈性穿孔板、空心管、底板、玻璃膠、多孔吸聲材料、裝飾吸聲薄氈組成，空心管的外徑與彈性穿孔板的孔徑之間為過盈配合，空心管垂直安裝在彈性穿孔板內(nèi)側(cè)，空心管與彈性穿孔板可靠連接，空心管有多種長度；彈性穿孔板使用玻璃膠粘貼在鋼板框架正面；多孔吸聲材料粘貼在彈性穿孔板內(nèi)側(cè)，與鋼板框架、底板之間留有間隙，裝飾吸聲薄氈粘貼在彈性穿孔板、鋼板框架外?？梢杂行盏皖l聲波、吸收頻帶由寬。是適合于家庭影院、錄音棚、消聲室、音樂廳等場合使用的低頻吸聲體。

空心管的長度決定穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)孔徑的有效長度，相當(dāng)于增加穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)厚度，有效長度越長，吸收的頻率越低。彈性穿孔板使用玻璃膠粘貼在鋼板框架正面，玻璃膠具有粘貼性強，耐候性好的特點。當(dāng)聲波入射到彈性薄板時，彈性薄板在聲波交變壓力的激發(fā)下，使板發(fā)生彎曲變形，由于彈性薄板與玻璃膠之間的摩擦系數(shù)高，摩擦損耗大，加上及彈性薄板的內(nèi)部損耗，使聲波的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瑥亩岣呗暷芟?，達到較高吸聲的效果。

在穿孔板后的空腔內(nèi)填多孔性吸聲材料，可增加共振器的阻尼作用，能夠使共振器的吸聲頻帶的寬度加大。

多孔吸聲板粘貼在彈性穿孔板內(nèi)側(cè)，空心管垂直安裝在彈性穿孔板內(nèi)側(cè)，彈性穿孔薄板承載空心管、多孔吸聲板的重量，由此有效地提高彈性薄板面密度，增加參振質(zhì)量，有效降低薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)的共振頻率，達到提高低頻聲波的吸收能力。

裝飾吸聲薄氈粘貼在彈性穿孔板、邊框板外時，空氣分子在通過空心管共振時，摩擦阻力增大，吸聲性能都將有明顯提高。同時，有利于提高彈性穿孔板密度及復(fù)合共振吸聲結(jié)構(gòu)的整體裝飾性。

所述的彈性穿孔板系由彈性薄板穿孔而成，孔洞的排列為三角形或正方形排列，彈性穿孔板穿孔的孔距為50～150mm。所述的鋼板框架由2～3mm的鋼板折板制成，框架的長邊為1300～1800mm，短邊為600～1000mm，厚度為100～250mm。

所述的空心管系PVC薄管、有機玻璃管，空心管的內(nèi)徑為6mm～14mm，空心管內(nèi)徑占彈性穿孔板面積的比例為1～5%，穿孔率的長度為25～150mm。所述的彈性穿孔板、多孔吸聲材料、空心管及裝飾吸聲薄氈的總質(zhì)量（面密度）5～15Kg/m2；所述的多孔吸聲材料為三聚氰胺發(fā)泡吸聲棉或超細(xì)玻璃棉板。所述的鋼板框架、底板為2～3mm的鋼板制成。

根據(jù)穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的計算公式，可以得出：

1、穿孔板的厚度（空心管的長度）與共振頻率的關(guān)系：?0與板的厚度t的平方根成反比，板的厚度t加倍，共振頻率?0相應(yīng)降低1/2倍頻程。板的厚度t主要影響吸聲結(jié)構(gòu)的高頻吸聲性能，厚度增加，共振頻率?0向低頻方向移動；加大穿孔板的厚度，共振吸聲的峰值略向低頻移動。

空心管有多種長度，可以拓寬低頻吸收的頻譜寬度，可以得到較寬的低頻吸聲頻帶，形成寬頻帶的復(fù)合共振低頻吸聲結(jié)構(gòu)。

2、穿孔板的孔徑與吸收頻率的關(guān)系：?0與孔徑d的平方根成反比，孔徑d加倍，共振頻率?0相應(yīng)降低1/2倍頻程。由于穿孔板孔徑d的大小對聲阻的影響很大，聲阻與孔徑的平方反比增加，因此減小孔徑能有效的增加聲阻。隨者孔徑d的減小，高頻吸聲性能得以提高，低頻吸聲性能下降。縮小孔徑d，共振吸聲的峰值向高頻移動，加大孔徑d，共振吸聲的峰值向低頻移動。

3、穿孔板后空腔的深度與吸收頻率的關(guān)系：?0與板后空氣層厚度L的平方根成反比，板后空氣層厚度L加倍，共振頻率?0相應(yīng)降低1/2倍頻程。隨著板后空氣層厚度L的增加，結(jié)構(gòu)的低頻吸聲性能增強：當(dāng)有空腔深度時，在低頻范圍，較小穿孔率吸聲性能好，但在較高頻率范圍，較大穿孔率吸聲性能好。加大穿孔板后空腔的厚度，共振吸聲的峰值向低頻移動，空腔的厚度增加一倍，吸聲的峰值向低頻移動1/2倍頻程，減少后空腔的厚度，共振吸聲的峰值向高頻移動，沒有后空腔，穿孔板未具共振吸聲特性，僅作為裝飾板。

本發(fā)明的有益效果是，可以有效吸收低頻聲波、吸收頻帶寬。是適合于家庭影院、錄音棚、消聲室、音樂廳等場合使用的低頻吸聲體。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明實施例的正剖視構(gòu)造圖。

圖2是圖1的側(cè)剖視圖。

圖3是圖2的局部放大圖。

圖中1.鋼板框架，2.彈性穿孔板，3.空心管，4.底板，5.玻璃膠，6.多孔吸聲材料，7.裝飾吸聲薄氈。

具體實施方式

在圖1、2、3所示的實施例中，一種復(fù)合共振吸聲結(jié)構(gòu)，由鋼板框架（1）、彈性穿孔板（2）、空心管（3）、底板（4）、玻璃膠（5）、多孔吸聲材料（6）、裝飾吸聲薄氈（7）組成。空心管（3）的外徑與彈性穿孔板（2）的孔徑之間為過盈配合，空心管（3）垂直安裝在彈性穿孔板（2）內(nèi)側(cè)，空心管（3）與彈性穿孔板（2）可靠連接，空心管（3）有多種長度；彈性穿孔板（2）使用玻璃膠粘貼在框架正面；多孔吸聲材料（6）粘貼在彈性穿孔板（2）內(nèi)側(cè)，與邊框、底板（4）之間留有間隙，裝飾吸聲薄氈（7）粘貼在彈性穿孔板（2）、邊框外。

所述的彈性穿孔板（2）系由彈性薄板穿孔而成，穿孔的排列為三角形或正方形排列，彈性穿孔板穿孔（2）的孔距為50～150mm。所述的鋼板框架（1）由鋼板折板制成，框架（1）的長邊為1300～1800mm，短邊為600～1000mm，厚度為100～250mm.。

所述的空心管（3）系PVC薄管、有機玻璃管，空心管（3）的內(nèi)徑為6mm～14mm，空心管（3）內(nèi)徑總面積占彈性穿孔板面積的比例為1～5%，空心管（3）的長度為25～150mm。所述的彈性穿孔板（2）、多孔吸聲材料（6）、空心管（2）及裝飾吸聲薄氈（7）的總質(zhì)量（面密度）為5～15Kg/m2；所述的多孔吸聲材料（6）為三聚氰胺發(fā)泡吸聲棉或超細(xì)玻璃棉板。

應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以對上述實施例做出多種改變。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。