本發(fā)明涉及吸聲技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種吸聲裝置和利用該裝置的吸聲方法。

背景技術(shù)：

聲學(xué)是研究媒質(zhì)中機(jī)械波的產(chǎn)生、傳播、接收和效應(yīng)的科學(xué)。聲學(xué)技術(shù)的應(yīng)用涉及生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域。利用聲學(xué)材料和裝置控制噪聲、減少噪聲對(duì)人體健康的影響或提高聲舒適性是聲學(xué)技術(shù)應(yīng)用的重要方面。

在采用吸聲的方式以進(jìn)行降噪處理時(shí)，常用的吸聲材料按吸聲原理可以分為多孔吸聲材料和共振吸聲材料；其設(shè)置結(jié)構(gòu)可分為單層或多層。多孔吸聲材料主要有玻璃棉、巖棉、泡沫等多孔材料構(gòu)成。當(dāng)聲波入射到多孔材料上時(shí)，聲波沿著孔隙進(jìn)入材料內(nèi)部，引起孔隙中空氣分子的振動(dòng)。由于空氣的粘滯阻力、空氣分子與孔隙壁的摩擦，使聲能轉(zhuǎn)化為熱能，從而實(shí)現(xiàn)吸聲。但是，多孔吸聲材料對(duì)低頻聲源的吸聲性能較差。

共振吸聲材料的典型結(jié)構(gòu)是微穿孔吸聲板。微穿孔吸聲板是一類穿有大量微小通孔的薄板。用作吸聲結(jié)構(gòu)時(shí)，需與結(jié)構(gòu)物(如墻壁、車輛內(nèi)壁等)保持一定的距離進(jìn)行安裝，使得微穿孔吸聲板背后留有空腔，形成共振腔式吸聲結(jié)構(gòu)。當(dāng)聲波入射到微穿孔吸聲板之后，微孔和空腔中的空氣分子就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)摩擦，消耗部分聲能。當(dāng)聲波頻率達(dá)到空腔的共振頻率時(shí)，劇烈的共振現(xiàn)象使聲波克服微孔內(nèi)表面的摩擦阻力做功，令大量聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎纳⒌?，從而?shí)現(xiàn)吸聲。但是，共振吸聲材料對(duì)高頻聲源的吸聲性能較差，并且，其吸聲頻段窄。

此外，不管是采用多孔吸聲材料還是共振吸聲材料，一旦材料或結(jié)構(gòu)加工成型，吸聲性能和吸聲頻段也完全確定，無(wú)法調(diào)節(jié)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種克服上述問(wèn)題或者至少部分地解決上述問(wèn)題的吸聲裝置和利用該裝置的吸聲方法，以解決吸聲頻段窄、吸聲效果差、吸聲頻段不可調(diào)的技術(shù)問(wèn)題。

前人對(duì)我國(guó)東北地區(qū)常見(jiàn)的夜蛾翅膀表面形態(tài)、超微結(jié)構(gòu)的觀測(cè)結(jié)果表明，夜蛾翅膀、鱗片及其上超微結(jié)構(gòu)構(gòu)成了非常精巧而復(fù)雜的多尺度分級(jí)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。而這樣的顯微結(jié)構(gòu)，極有可能是夜蛾在其天敵——蝙蝠回聲定位能力的強(qiáng)烈“自然選擇”壓力下進(jìn)化得到的。zeng等人利用微混響室分別對(duì)兩種飛蛾和兩種蝴蝶大翅的吸聲系數(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)，飛蛾翅膀可以對(duì)40-55khz的超聲波具有良好的吸收特性，在其吸收峰的超聲吸收系數(shù)約為0.5，而蝴蝶翅膀則并不具備這一性能。此外，飛蛾翅膀的超聲吸收頻段，恰好是其天敵——蝙蝠的回聲定位工作頻段。將飛蛾翅膀鱗片處理掉，并對(duì)無(wú)覆鱗的翅膜質(zhì)的吸聲系數(shù)進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)，其吸聲功能消失，吸聲系數(shù)下降至與蝴蝶翅膀相近的水平。這一系列結(jié)果，直接表明飛蛾翅膀的超聲吸收性能與其多尺度分級(jí)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

基于以上發(fā)現(xiàn)，提出一種吸聲裝置，包括：背板和用于吸聲的諧振單元，所述諧振單元為扁平、且具中空內(nèi)腔的立方體，扁平立方體長(zhǎng)度、寬度圍成的兩個(gè)較大表面采用具有開(kāi)孔的微穿孔吸聲板，其余四個(gè)表面采用無(wú)穿孔板，所述諧振單元靠近長(zhǎng)度、厚度圍成的一個(gè)表面一側(cè)鉸接于背板上，定義d1方向?yàn)榕c所述諧振單元的長(zhǎng)度方向平行的方向，d2方向?yàn)樵诒嘲迤矫嫔吓cd1方向垂直的方向，所述諧振單元至少有兩個(gè)、且沿d2方向相互平行設(shè)置。

進(jìn)一步地，沿d1方向設(shè)置一個(gè)或多個(gè)所述諧振單元，且沿d2方向，互相平行的諧振單元陣列排布。

進(jìn)一步地，所述諧振單元能夠在背板上沿d2方向滑動(dòng)。

進(jìn)一步地，還包括以下特征的至少一個(gè)：

1)背板采用具有隔音效果的平板；

2)所述立方體的中空內(nèi)腔內(nèi)填充或不填充多孔吸聲材料；

3)所述諧振單元與所述背板之間的夾角的角度可調(diào)，且保持相互平行設(shè)置，所述角度范圍為相鄰諧振單元相互搭接時(shí)的角度a°，到(180-a)°。

進(jìn)一步地，相鄰諧振單元沿d2方向之間的間距d小于所述立方體的寬度。

進(jìn)一步地，還包括用于控制所述諧振單元的狀態(tài)參數(shù)發(fā)生變化的控制模塊，所述狀態(tài)參數(shù)包括諧振單元與背板的角度，和/或諧振單元之間的距離。

進(jìn)一步地，所述控制模塊包括控制所述諧振單元轉(zhuǎn)動(dòng)和/或滑動(dòng)的傳動(dòng)裝置。

進(jìn)一步地，所述控制模塊還包括：聲傳感器和計(jì)算模塊，所述聲傳感器將環(huán)境聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述計(jì)算模塊根據(jù)所述電信號(hào)計(jì)算并輸出控制所述諧振單元發(fā)生位置變化的信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述計(jì)算模塊預(yù)存諧振單元的狀態(tài)參數(shù)與吸收系數(shù)、吸聲頻段的關(guān)系數(shù)據(jù)，當(dāng)聲傳感器接收到環(huán)境聲信號(hào)，計(jì)算模塊根據(jù)該信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，獲得頻譜特征信息，并根據(jù)期望的吸聲效果，將獲得的頻譜特征信息與預(yù)存的關(guān)系數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得到適當(dāng)?shù)闹C振單元的狀態(tài)參數(shù)信息，以控制諧振單元滿足該狀態(tài)參數(shù)。

本發(fā)明還提出一種根據(jù)上述吸聲裝置進(jìn)行主動(dòng)吸聲的方法，包括如下步驟：

1)聲傳感器檢測(cè)環(huán)境聲信號(hào)，并輸入至計(jì)算模塊；

2)計(jì)算模塊通過(guò)計(jì)算得到適當(dāng)?shù)闹C振單元狀態(tài)參數(shù)，所述狀態(tài)參數(shù)包括諧振單元與背板的角度，和/或諧振單元之間的距離，根據(jù)計(jì)算結(jié)果控制傳動(dòng)裝置，調(diào)整諧振單元的狀態(tài)參數(shù)。

本發(fā)明的有益效果主要如下：

(1)多個(gè)諧振單元鉸接于背板上，通過(guò)調(diào)節(jié)諧振單元的轉(zhuǎn)角大小，實(shí)現(xiàn)了對(duì)吸聲頻段和吸聲效果的可調(diào)控性，有效的拓寬了吸聲頻段，并且，其調(diào)節(jié)方式靈活、簡(jiǎn)便；

(2)采用平行設(shè)置的諧振單元，使諧振單元之間能夠形成層疊的空腔結(jié)構(gòu)，這些層疊的諧振單元和之間的空腔結(jié)構(gòu)，協(xié)同作用增強(qiáng)了吸聲效果；

(3)諧振單元間的間距可調(diào)，以能夠進(jìn)一步調(diào)整吸聲主體的吸聲效果和效率；

(4)結(jié)合聲傳感器的控制模塊可根據(jù)聲源的聲頻特性，主動(dòng)控制諧振單元的轉(zhuǎn)角和/或間距，控制方式簡(jiǎn)單、可靠。

附圖說(shuō)明

圖1為夜蛾翅膀分級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種吸聲裝置的吸聲主體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種吸聲裝置的諧振單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種吸聲裝置的結(jié)構(gòu)模塊示意圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的吸聲性能曲線圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的吸聲性能曲線圖；

圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的吸聲性能曲線圖；

圖8為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2和實(shí)施例3中的諧振單元轉(zhuǎn)角為20°時(shí)的吸聲性能曲線圖；

圖9為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例4的吸聲性能曲線圖；

圖10為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例5中的聲場(chǎng)入射角為±20°和±70°時(shí)的吸聲性能曲線圖；

圖11為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例5中的諧振單元轉(zhuǎn)角為0°、20°、40°、60°和80°時(shí)的吸聲性能曲線圖；

圖12為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3和對(duì)比例1-3中的諧振單元轉(zhuǎn)角為20°時(shí)的吸聲性能曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

參見(jiàn)圖2所示，一種吸聲結(jié)構(gòu)，其包括吸聲主體，吸聲主體包括背板1和諧振單元2。諧振單元2的一端鉸接于背板1上，且諧振單元2能夠相對(duì)于背板1發(fā)生旋轉(zhuǎn)。背板1上安裝的諧振單元2至少有兩個(gè)，且諧振單元2之間均平行設(shè)置。

諧振單元2為扁平的立方體結(jié)構(gòu)，且具有中空的內(nèi)腔。諧振單元的長(zhǎng)、寬圍成的兩個(gè)較大表面采用具有開(kāi)孔的微穿孔吸聲板，而其另外四個(gè)側(cè)面均采用無(wú)穿孔板。聲波以一定角度由諧振單元2的微穿孔吸聲板進(jìn)入諧振單元2時(shí)，在諧振單元2中空的內(nèi)腔中由于振動(dòng)摩擦而損耗能量，以減弱聲音的強(qiáng)度，達(dá)到吸聲的目的。

參見(jiàn)圖3所示，扁平的立方體的長(zhǎng)和寬圍成兩個(gè)較大的表面s1、s2；立方體的長(zhǎng)度、厚度圍成的表面s3、s4；立方體的寬度、厚度圍成的表面s5、s6。表面s1、s2由微穿孔吸聲板形成，諧振單元2兩個(gè)較大表面s1、s2所涉及的微穿孔吸聲板為穿有大量微小通孔的薄板，孔可均勻分布或隨機(jī)分布；其余四個(gè)表面s3、s4、s5和s6均采用無(wú)穿孔板。

立方體靠近s3的一端鉸接在背板1上，多個(gè)呈扁平立方體的諧振單元2與背板1呈一定角度放置。將諧振單元2的表面s1與背板1的夾角定義為諧振單元2的轉(zhuǎn)角。定義d1方向?yàn)榕c所述諧振單元2的長(zhǎng)度方向平行的方向，d2方向?yàn)樵诒嘲?平面上與d1方向垂直的方向。沿d1方向設(shè)置一個(gè)或數(shù)個(gè)緊密連接的諧振單元2，且沿d2方向陣列排布。d2方向上，多個(gè)諧振單元2之間相互平行，且相鄰諧振單元2之間沿d2方向的間距一定距離d。

諧振單元2能夠相對(duì)于背板1轉(zhuǎn)動(dòng)以改變轉(zhuǎn)角角度大小，從而改變諧振單元2相對(duì)于聲源的角度，以及相鄰諧振單元2之間腔體的大小，進(jìn)而改變吸聲裝置對(duì)噪聲的吸收頻段，達(dá)到更好的吸聲效果。針對(duì)不同頻段的聲源，只需改變諧振單元2的轉(zhuǎn)角大小，以針對(duì)性地增強(qiáng)裝置整體的吸聲效果，拓寬了吸聲頻段，調(diào)控方式簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)設(shè)置簡(jiǎn)單。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)角的角度范圍為a°～(180-a)°，其中a為相鄰諧振單元2相互搭接時(shí)與背板1的夾角。

在另一個(gè)具體的實(shí)施例中，背板1采用具有隔音效果的平板，該平板優(yōu)選為隔音板。以更進(jìn)一步增強(qiáng)隔音吸聲的效果。

在另一個(gè)具體的實(shí)施例中，背板1原則上使用具有較好隔聲效果的平板，如果安裝于墻壁，墻體即可作為背板。

諧振單元2可以為大型結(jié)構(gòu)，也可以為微型結(jié)構(gòu)。諧振單元2的長(zhǎng)度尺寸和數(shù)量依應(yīng)用的領(lǐng)域、具體工況，如墻面面積，任意選擇。當(dāng)吸聲主體應(yīng)用于大型場(chǎng)所時(shí)，諧振單元2可以相應(yīng)有較大的體積，即諧振單元2的立方體結(jié)構(gòu)的兩最大表面的面積大，立方體的厚度也相對(duì)較大；當(dāng)吸聲主體應(yīng)用于比較小的場(chǎng)景時(shí)，諧振單元2的體積較小，即諧振單元2的立方體的兩最大表面的面積小，立方體的厚度也較小?？梢岳斫獾氖?，諧振單元2根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)所的不同，能夠相應(yīng)的設(shè)置立方體的外形尺寸。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，在諧振單元2的中空內(nèi)腔內(nèi)填充多孔吸聲材料。具體地，多孔吸聲材料可為有機(jī)纖維材料、麻棉毛氈、無(wú)機(jī)纖維材料、玻璃棉、巖棉、礦棉，脲醛泡沫塑料，氨基甲酸脂泡沫塑料等。在中空內(nèi)腔內(nèi)填充吸聲材料，能夠增加聲波在諧振單元2內(nèi)部振動(dòng)摩擦而耗損的能量，尤其在微穿孔板孔徑較大時(shí)，可達(dá)到增強(qiáng)吸聲效果的目的。

在另一個(gè)具體的實(shí)施例中，相鄰諧振單元2之間沿d2方向的間距小于諧振單元2的寬度，以保證在諧振單元2在其轉(zhuǎn)角達(dá)到最小值a°的情況下相互層疊、相互搭接，即在此情況下存在背板1法線方向穿過(guò)至少兩個(gè)諧振單元2的情況。

當(dāng)諧振單元2相對(duì)于背板1的角度一定時(shí)，相鄰諧振單元2之間形成的空腔的大小也會(huì)影響到吸聲的頻段和/或效果。因此，合理的設(shè)置相鄰諧振單元2之間的間距，能夠有效的提高吸聲的效果。

由于相鄰的諧振單元2之間沿d2方向的間距小于諧振單元2的寬度，當(dāng)諧振單元2相對(duì)于背板1轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)，除了吸聲主體端部處的第一個(gè)諧振單元2或最后一個(gè)諧振單元2，吸聲主體中的諧振單元2上還可以形成層疊的結(jié)構(gòu)，以與諧振單元2協(xié)同作用，增強(qiáng)聲波能量的耗損，有效的增強(qiáng)吸聲的效果。

更進(jìn)一步地，諧振單元2能夠相對(duì)于背板1轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，還能夠相對(duì)于背板1沿d2方向滑動(dòng)位置。諧振單元2在背板1上滑動(dòng)，以調(diào)整諧振單元2兩兩之間的間距。通過(guò)調(diào)整相鄰的諧振單元2之間的間距，以改變諧振單元2之間層疊而形成的空腔的大小，或者調(diào)整諧振的單元2之間層疊的數(shù)量，從而調(diào)整諧振單元2吸聲的頻段和效果。

根據(jù)聲源的特點(diǎn)或吸聲的要求，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整相鄰諧振單元2之間的間距，以使諧振單元2之間形成的空腔的不同，或者，諧振單元2之間形成層疊的數(shù)量不同，以改變吸聲主體的吸聲效果。

在另一個(gè)具體的實(shí)施例中，還包括用于控制所述諧振單元的狀態(tài)參數(shù)發(fā)生變化的控制模塊，所述狀態(tài)參數(shù)包括諧振單元2與背板1的角度，和/或諧振單元2之間的距離。參見(jiàn)圖2所示，控制模塊包括可通過(guò)電子控制移動(dòng)的傳動(dòng)裝置，傳動(dòng)裝置布置于背板1和諧振單元2之間，以使諧振單元2的轉(zhuǎn)角和/或諧振單元2之間的間距進(jìn)行一定范圍內(nèi)精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)。

諧振單元2既能夠相對(duì)于背板1發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，也能夠相對(duì)于背板1發(fā)生水平方向的滑動(dòng)。驅(qū)動(dòng)諧振單元2運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置可采用本領(lǐng)域常用的機(jī)構(gòu)或電動(dòng)裝置。其中，可采用手動(dòng)旋鈕，或推桿電機(jī)帶動(dòng)內(nèi)部連接桿，或電動(dòng)鉸鏈實(shí)現(xiàn)諧振單元2的轉(zhuǎn)動(dòng)。另一方面，可以使用電動(dòng)滑軌控制諧振單元的滑動(dòng)。此外，電動(dòng)滑軌還可以具有齒輪定位系統(tǒng)，以精確控制相鄰諧振單元2之間的距離。增加諧振單元2的間距后，背板1外圍多余的諧振單元2可布置于吸聲主體的任意位置，如垂直緊密排列于結(jié)構(gòu)平面外圍。

在對(duì)諧振單元2進(jìn)行調(diào)節(jié)的過(guò)程中，還可以采用自動(dòng)控制的方式，以根據(jù)聲場(chǎng)的特點(diǎn)，自動(dòng)對(duì)諧振單元2進(jìn)行調(diào)控。參見(jiàn)圖4所示，用于自動(dòng)控制諧振單元2的控制模塊還包括聲傳感器和計(jì)算模塊。聲傳感器與吸聲主體設(shè)置于聲場(chǎng)中的適當(dāng)位置，其直接接收聲場(chǎng)的聲音信號(hào)，將該聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將該電信號(hào)輸出至計(jì)算模塊，計(jì)算模塊根據(jù)該電信號(hào)控制諧振單元2的轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)。

在計(jì)算模塊中預(yù)存諧振單元2的狀態(tài)參數(shù)與吸收系數(shù)、吸聲頻段的關(guān)系數(shù)據(jù)，當(dāng)聲傳感器感應(yīng)到環(huán)境聲信號(hào)，計(jì)算模塊根據(jù)該信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，獲得頻譜特征信息，并根據(jù)期望的吸聲效果，將獲得的頻譜特征信息與預(yù)存的關(guān)系數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得到適當(dāng)?shù)闹C振單元2的狀態(tài)參數(shù)信息，以控制諧振單元2轉(zhuǎn)動(dòng)至相應(yīng)的角度和/或滑動(dòng)位置，以使諧振單元2處于合適的位置，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制吸聲的目的，達(dá)到更好的吸聲效果。上述期望的吸聲效果由用戶認(rèn)為指定，可以是在某一頻段內(nèi)的達(dá)到特定吸聲系數(shù)，也可以是在某種狀態(tài)下具備或不具備吸聲效果。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，計(jì)算模塊采用微處理器。

本發(fā)明還提供一種吸聲方法，該吸聲方法基于上述吸聲裝置得以實(shí)現(xiàn)，其包括：

1)聲傳感器檢測(cè)環(huán)境聲信號(hào)，并輸入至計(jì)算模塊；

2)計(jì)算模塊通過(guò)計(jì)算得到適當(dāng)?shù)闹C振單元2的狀態(tài)參數(shù)，所述狀態(tài)參數(shù)包括諧振單元2與背板1的角度，和/或諧振單元2之間的距離，根據(jù)計(jì)算結(jié)果控制傳動(dòng)裝置，調(diào)整諧振單元2的狀態(tài)參數(shù)。

聲傳感器獲取環(huán)境聲場(chǎng)的聲音信號(hào)后，將該聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，輸送至計(jì)算模塊。計(jì)算模塊根據(jù)所獲取的電信號(hào)，計(jì)算得到諧振單元2的狀態(tài)參數(shù)?？刂颇K根據(jù)計(jì)算得到的狀態(tài)參數(shù)，控制傳動(dòng)裝置以調(diào)控諧振單元2相對(duì)于背板1的轉(zhuǎn)角的大小，以及諧振單元2之間的間距的大小，使吸聲主體相對(duì)于目前的環(huán)境聲場(chǎng)以及吸聲需求，其吸聲效果/狀態(tài)為最佳。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述計(jì)算模塊基于所述聲音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析以獲取頻譜特征信息，將所述頻譜特征信息與所述計(jì)算模塊中預(yù)存的關(guān)系數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以獲取所述諧振單元2的狀態(tài)參數(shù)；所述關(guān)系數(shù)據(jù)為諧振單元2的歷史狀態(tài)參數(shù)與吸收系數(shù)、吸聲頻段的最優(yōu)對(duì)應(yīng)關(guān)系。

在計(jì)算模塊中預(yù)存不同吸收系數(shù)、吸聲頻段對(duì)應(yīng)的優(yōu)化的諧振單元2的歷史狀態(tài)參數(shù)。當(dāng)聲傳感器感應(yīng)到環(huán)境聲場(chǎng)的聲音信號(hào)，其將該聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并輸送至計(jì)算模塊。

計(jì)算模塊根據(jù)該電信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，獲得頻譜特征信息，并根據(jù)期望的吸聲效果，將獲得的頻譜特征信息與預(yù)存的關(guān)系數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得到適當(dāng)?shù)闹C振單元2的狀態(tài)參數(shù)信息。

控制模塊根據(jù)該狀態(tài)參數(shù)信息調(diào)控傳動(dòng)裝置，以控制諧振單元2轉(zhuǎn)動(dòng)至相應(yīng)的角度和/或滑動(dòng)位置，以使諧振單元2處于合適的位置，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制吸聲的目的，達(dá)到更好的吸聲效果。上述期望的吸聲效果由用戶人為指定，可以是在某一頻段內(nèi)達(dá)到特定吸聲系數(shù)，也可以是在某種狀態(tài)下具備或不具備吸聲效果。

為具體說(shuō)明不同轉(zhuǎn)角、相鄰諧振單元間的間距，及諧振單元規(guī)格對(duì)吸聲效果的影響，根據(jù)具體數(shù)據(jù)進(jìn)行說(shuō)明。

實(shí)施例1

形成諧振單元2的立方體的寬度為0.15m，且沿該寬度一側(cè)的側(cè)面安裝于背板1上，理論證明，在標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試環(huán)境下，立方體的長(zhǎng)度與吸聲效果無(wú)關(guān)。因此立方體的長(zhǎng)度可根據(jù)工作環(huán)境任意選取。立方體厚度為0.03m。微穿孔吸聲板板厚0.005m，表面上分布有孔徑為2×10^-4m的圓孔，孔隙率為0.05。諧振單元之間的間距為0.1m。

參見(jiàn)圖5所示，當(dāng)聲場(chǎng)以垂直于背板1的方向入射時(shí)，由諧振單元2的轉(zhuǎn)角分別為90°、55°和20°時(shí)的吸聲系數(shù)可知，隨著諧振單元轉(zhuǎn)角減小，0hz—1000hz的第一吸收峰的吸聲系數(shù)逐漸增大，而1000hz—2000hz的第二吸收峰則隨著該轉(zhuǎn)角的減小而降低，說(shuō)明通過(guò)改變諧振單元2的轉(zhuǎn)角，能夠在較寬頻帶內(nèi)對(duì)結(jié)構(gòu)的吸聲能力進(jìn)行調(diào)節(jié)。

實(shí)施例2

相比實(shí)施例1增大了微穿孔吸聲板的孔徑，并且在諧振單元2的腔體內(nèi)部填充多孔材料。與實(shí)施例1的不同之處在于增大了微穿孔吸聲板的孔徑，并且在諧振單元2的腔體內(nèi)部填充多孔材料。微穿孔吸聲板表面上分布的圓孔的孔徑為0.001m，且立方體的中空內(nèi)腔內(nèi)設(shè)置有多孔吸聲材料，多孔吸聲材料的流阻率為4896pa·s/m²。

當(dāng)聲場(chǎng)以垂直于背板1的方向入射時(shí)，諧振單元2轉(zhuǎn)角分別為90°、55°和20°時(shí)的吸聲系數(shù)如圖6所示。與實(shí)施例1相比，諧振單元2轉(zhuǎn)角仍然具有明顯的調(diào)節(jié)作用。增大微穿孔板孔徑同時(shí)在諧振單元2腔體內(nèi)部添加多孔材料后，第一吸收峰的峰值和頻域有一定的提高和拓寬。

實(shí)施例3

在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，調(diào)整諧振單元2的幾何尺寸和排布。與實(shí)施例2的不同之處在于：立方體的寬度為0.1m，立方體厚度為0.01m，諧振單元2間距為0.05m。

參見(jiàn)圖7所示，當(dāng)聲場(chǎng)以垂直于背板1的方向入射時(shí)，由諧振單元2的轉(zhuǎn)角分別為90°、55°和20°時(shí)的吸聲系數(shù)可知，諧振單元2相對(duì)于背板1轉(zhuǎn)動(dòng)的角度對(duì)于吸聲頻段的影響依然非常明顯。同時(shí)，參見(jiàn)圖8所示，相比于實(shí)施例2，將立方體寬度和厚度都相對(duì)減小，而其他條件不變時(shí)，吸聲頻段向高頻方向移動(dòng)。

實(shí)施例4

將諧振單元2的規(guī)格縮小，具體地，立方體的寬度為0.01m，且沿該寬度一側(cè)的側(cè)面安裝于背板1上，立方體的長(zhǎng)度為立方體的長(zhǎng)度可根據(jù)工作環(huán)境任意選取。立方體厚度為0.002m。微穿孔吸聲板板厚0.001m，表面上分布有孔徑為0.0001m的圓孔，孔隙率為0.05。諧振單元之間的間距為0.005m，諧振單元內(nèi)部腔體內(nèi)填充的多孔材料的流阻率為4896pa·s/m²。

參見(jiàn)圖9所示，當(dāng)聲場(chǎng)以垂直于背板1的方向入射時(shí)，由諧振單元2的轉(zhuǎn)角分別為90°、55°和20°時(shí)的吸聲系數(shù)可知，當(dāng)諧振單元2的規(guī)格尺寸縮小后，不僅在高頻具有良好的吸聲效果，并且吸聲系數(shù)大小仍然可以通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)角大小進(jìn)行調(diào)整。該結(jié)果反應(yīng)了本發(fā)明的吸聲結(jié)構(gòu)不僅可以在宏觀尺度的建筑聲學(xué)和環(huán)境聲學(xué)等方面應(yīng)用，在小尺度的吸聲問(wèn)題中也具有應(yīng)用價(jià)值。

實(shí)施例5

采用與實(shí)施例3相同的吸聲結(jié)構(gòu)(諧振單元2轉(zhuǎn)角為20°)，改變聲場(chǎng)入射角度。在此實(shí)施例中，考慮聲場(chǎng)的波矢量方向限制在d2方向直線與背板1法線方向構(gòu)成的平面內(nèi)。與實(shí)施例3的不同之處在于：僅改變生產(chǎn)入射角度。參見(jiàn)圖10所示，聲場(chǎng)入射角度(入射聲場(chǎng)方向與背板法線夾角)為-20°和20°的吸聲曲線相同；聲場(chǎng)入射角度為-70°和70°的吸聲曲線也相同，即聲場(chǎng)相對(duì)于背板1的入射角度大小有關(guān)，而與入射的方向無(wú)關(guān)。

參見(jiàn)圖11所示，聲場(chǎng)入射角以0°、20°、40°、60°和80°時(shí)的吸聲系數(shù)可知，對(duì)于各入射角的聲場(chǎng)均有良好的吸聲性能，且聲場(chǎng)入射角較大時(shí)，吸聲性能更優(yōu)。

為進(jìn)一步說(shuō)明諧振單元2的吸聲效果，將吸聲主體與目前的常規(guī)設(shè)置方式進(jìn)行比較。

對(duì)比例1

第一種對(duì)照結(jié)構(gòu)為多孔吸聲材料陣列。該結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在實(shí)施例3對(duì)應(yīng)的幾何結(jié)構(gòu)中不使用諧振單元，而使用與諧振單元2相同體積的立方體多孔材料代替。立方體多孔材料的流阻率同樣為4896pa·s/m²，排布方式與實(shí)施例3中的諧振單元2相同。

如圖12所示，該結(jié)構(gòu)的吸聲頻率集中在高頻，與普通的多孔吸聲材料類似。

對(duì)比例2

第二種典型結(jié)構(gòu)為微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。為便于對(duì)比，采用實(shí)施例3中諧振單元2所采用的微穿孔板。將單層微穿孔板平行于背板1，并高于背板1一定距離處設(shè)置。該距離等于實(shí)施例3中結(jié)構(gòu)在諧振單元2轉(zhuǎn)角為20°時(shí)所占據(jù)背板1上方的高度。在微穿孔板與背板1之間的空間填充實(shí)施例3中采用的流阻率為4896pa·s/m²的多孔吸聲材料。

如圖12所示，該結(jié)構(gòu)吸聲頻帶寬，但是吸聲略差，并且在穿孔板加工完成后吸聲系數(shù)就被鎖定，無(wú)法進(jìn)行調(diào)節(jié)。

對(duì)比例3

第三種典型結(jié)構(gòu)為多層微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。為便于對(duì)比，采用實(shí)施例3中諧振單元2所采用的微穿孔板。將四層微孔板以相同的間距布置于背板1上方，使結(jié)構(gòu)整體高度與對(duì)比例2中的結(jié)構(gòu)相同。在微穿孔板與背板1之間的空間以及微穿孔板之間的空間填充實(shí)施例3中采用的流阻率為4896pa·s/m²的多孔吸聲材料。

如圖12所示，該結(jié)構(gòu)在第一吸收峰的吸聲效果與實(shí)施例3接近，但不存在第二吸收峰，同時(shí)該結(jié)構(gòu)無(wú)法進(jìn)行吸聲系數(shù)和吸聲頻帶的調(diào)節(jié)。

實(shí)施例3所述結(jié)構(gòu)(諧振單元轉(zhuǎn)角為20°)與對(duì)比例1-3本領(lǐng)域典型吸聲結(jié)構(gòu)在環(huán)境聲場(chǎng)的入射角為0°時(shí)的吸聲系數(shù)對(duì)比如圖12所示。結(jié)果表明了本發(fā)明在與其他類似吸聲結(jié)構(gòu)的對(duì)比中，吸聲效果在高、低頻均具有一定優(yōu)勢(shì)，并且該吸聲結(jié)構(gòu)還可以通過(guò)控制諧振單元2轉(zhuǎn)角和間距調(diào)整吸聲系數(shù)，更具靈活性。

本發(fā)明的一種基于夜蛾翅膀的仿生吸聲結(jié)構(gòu)，包括背板1和安裝于背板1上的多個(gè)諧振單元2，諧振單元2能夠相對(duì)于背板1轉(zhuǎn)動(dòng)，也能夠在背板1上滑動(dòng)，以調(diào)節(jié)諧振單元2之間的間距。諧振單元2采用可轉(zhuǎn)動(dòng)和可滑動(dòng)的方式，使吸聲主體對(duì)于聲場(chǎng)的吸聲頻段更寬、吸聲效果更好。

更進(jìn)一步，為便于對(duì)吸聲主體的自動(dòng)控制，還設(shè)置有包括傳動(dòng)裝置、聲傳感器和計(jì)算模塊的控制模塊，根據(jù)聲場(chǎng)的位置和聲音頻段，自動(dòng)調(diào)節(jié)諧振單元2的轉(zhuǎn)角和/或諧振單元2之間的間距。

本發(fā)明的一種吸聲方法，基于上述吸聲裝置得以實(shí)現(xiàn)，其由聲傳感器獲取環(huán)境聲場(chǎng)的聲音信號(hào)，并將該聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以輸送至控制模塊的計(jì)算模塊，由計(jì)算模塊基于該電信號(hào)計(jì)算得到諧振單元2的狀態(tài)參數(shù)，并基于該狀態(tài)參數(shù)調(diào)控傳動(dòng)裝置，以調(diào)控諧振單元2的狀態(tài)，即調(diào)控諧振單元2相對(duì)于背板1的轉(zhuǎn)角的大小，以及諧振單元2之間的間距的大小，以達(dá)到更好地預(yù)期效果。

最后，本發(fā)明的方法僅為較佳的實(shí)施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。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、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。