本發(fā)明涉及噪聲控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種非線性磁力負(fù)剛度主動吸聲裝置。

背景技術(shù)：

在噪聲控制領(lǐng)域，膜材料是常用的吸聲材料之一。薄膜結(jié)合封閉空腔組成共振吸聲結(jié)構(gòu)，它的吸聲特性與膜的張力、面密度及背腔深度有關(guān)，通常在共振頻率附近有較好的吸聲性能，實際應(yīng)用時常結(jié)合微穿孔等方法來拓展其吸聲帶寬。

微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)在眾多的共振吸聲結(jié)構(gòu)中，占有極其重要的地位。自上世紀(jì)七十年代馬大猷院士奠基性工作后，微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)已作為一種重要的噪聲控制措施在不同領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，并不斷地衍生出新的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。其中包括管束穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)，利用管束與空腔的管-腔共振提升中低頻吸聲性能；采取機械阻抗等措施來提高微穿孔板結(jié)構(gòu)吸聲帶寬等。

為了進一步提升結(jié)構(gòu)的低頻吸聲性能，一種較為新穎的思想是在微穿孔板的基礎(chǔ)上引入主動控制，形成主-被動混合吸聲結(jié)構(gòu)。在其他共振結(jié)構(gòu)中，比較典型的是分流揚聲器設(shè)計實現(xiàn)的低頻共振吸聲結(jié)構(gòu)。另有一種薄膜吸收型聲學(xué)超材料，它是由一個帶有不對稱剛性片晶的彈性薄膜構(gòu)成，這樣選擇的目的是為了在共振頻率從100到1000hz范圍內(nèi)可以完全地吸收空氣中傳播的低頻聲波。還有一種磁力負(fù)剛度吸聲裝置，可以用較小背腔結(jié)構(gòu)實現(xiàn)低頻吸聲，但共振頻率固定，環(huán)境適應(yīng)能力差。鑒于此，亟待另辟蹊徑解決磁力負(fù)剛度薄膜吸聲裝置的環(huán)境自適應(yīng)能力差的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何實現(xiàn)磁力負(fù)剛度裝置的低頻主動吸聲，以增強其環(huán)境自適應(yīng)能力。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種非線性磁力負(fù)剛度主動吸聲裝置，其包括吸聲結(jié)構(gòu)、調(diào)制控制器以及噪聲頻率采集元件；

所述吸聲結(jié)構(gòu)包括基體、振膜和電磁鐵，所述基體中空且頂部敞口，所述振膜覆設(shè)于所述基體的敞口處，所述振膜和基體共同圍成吸聲空腔，所述電磁鐵設(shè)于吸聲空腔底部，所述振膜外表面設(shè)有鐵質(zhì)片；

所述調(diào)制控制器一端與所述電磁鐵電連接，另一端作為信號接收端口與所述噪聲頻率采集元件的信號輸出端口連接。

所述噪聲頻率采集元件根據(jù)采集的噪聲頻率，使得調(diào)制控制器對電磁鐵的電流輸出進行調(diào)節(jié)，從而改變電磁鐵對薄膜的負(fù)剛度作用，調(diào)節(jié)薄膜結(jié)構(gòu)的共振頻率與噪聲頻率一致，使得吸聲結(jié)構(gòu)能夠根據(jù)噪聲頻率的改變而改變。

進一步地，所述電磁鐵和鐵質(zhì)片相對設(shè)置。

進一步地，所述電磁鐵位于所述吸聲空腔的底部中心，和/或，所述鐵質(zhì)片位于所述振膜的中心。

進一步地，所述電磁鐵為多個，和/或，所述鐵質(zhì)片為多個。

進一步地，所述噪聲頻率采集元件設(shè)置于所述吸聲結(jié)構(gòu)外側(cè)，用于獲取外界環(huán)境中的噪聲頻率。

進一步地，所述鐵質(zhì)片的形狀為矩形、六角形、橢圓形或者不規(guī)則形狀。

進一步地，所述調(diào)制控制器通過引線與所述電磁鐵的線圈連接。

進一步地，所述基體為剛性體。

進一步地，所述基體的敞口邊緣包覆于所述振膜的周邊，以形成密封連接。

(三)有益效果

本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有以下有益效果：

本發(fā)明的非線性磁力負(fù)剛度主動吸聲裝置，電磁鐵與鐵質(zhì)片相互吸引，形成了電磁鐵對振膜的非線性負(fù)剛度作用，然后該主動吸聲裝置通過噪聲頻率采集元件獲取環(huán)境噪聲頻率，并將該噪聲頻率信號傳輸至調(diào)制控制器，調(diào)制控制器根據(jù)接收的噪聲頻率對電磁鐵的電流輸出進行調(diào)節(jié)，即施加反饋電壓或電流至電磁鐵，從而改變了電磁鐵對振膜的負(fù)剛度作用，調(diào)節(jié)振膜結(jié)構(gòu)的共振頻率與噪聲頻率一致，使得該吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲性能能夠根據(jù)噪聲頻率的改變而改變，最終實現(xiàn)該吸聲結(jié)構(gòu)對于不同頻率噪聲的可控主動吸聲，擴大了該吸聲結(jié)構(gòu)的有效吸聲頻帶，增強了吸聲結(jié)構(gòu)的環(huán)境適應(yīng)能力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例所述非線性磁力負(fù)剛度主動吸聲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1、吸聲空腔；2、振膜；3、鐵質(zhì)片；4、電磁鐵；5、基體；6、噪聲頻率采集元件；7、調(diào)制控制器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。

在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上；術(shù)語“上”、“下”、“內(nèi)”、“外”、“頂”、“底”、“前端”、“后端”、“頭部”、“尾部”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以視具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

如圖1所示，本實施例提供了一種非線性磁力負(fù)剛度主動吸聲裝置，其包括吸聲結(jié)構(gòu)、調(diào)制控制器7以及噪聲頻率采集元件6；

吸聲結(jié)構(gòu)包括基體5、振膜2和電磁鐵4；基體5為剛性體，中空且頂部敞口；振膜2覆設(shè)于基體5的敞口處，基體5的敞口邊緣包覆于振膜2的周邊，以形成密封連接；振膜2和基體5共同圍成吸聲空腔1，該電磁鐵4設(shè)于吸聲空腔1底部(即基體5的底部)，振膜2外表面粘接有鐵質(zhì)片3；

調(diào)制控制器7一端通過引線與電磁鐵4的線圈連接，另一端作為信號接收端口與噪聲頻率采集元件6的信號輸出端口連接；噪聲頻率采集元件6設(shè)置于吸聲結(jié)構(gòu)外側(cè)，用于獲取外界環(huán)境中的噪聲頻率。

電磁鐵4與鐵質(zhì)片3相互吸引，形成了電磁鐵4對振膜2的非線性負(fù)剛度作用。電磁鐵4和鐵質(zhì)片3優(yōu)選為相對設(shè)置，電磁鐵4位于吸聲空腔1的底部中心，鐵質(zhì)片3位于振膜2的中心。本實施例中的電磁鐵4和鐵質(zhì)片3均可為多個。另外，本實施例的鐵質(zhì)片3的形狀可以為矩形、六角形、橢圓形或者不規(guī)則形狀等多種形狀。需要說明的是，鐵質(zhì)片3和電磁鐵4的位置以及數(shù)量排列，僅用于進行示例性說明。

工作時，該吸聲裝置通過噪聲頻率采集元件6獲取環(huán)境噪聲頻率，并將該噪聲頻率信號傳輸至調(diào)制控制器7，調(diào)制控制器7根據(jù)接收的噪聲頻率信號調(diào)節(jié)對電磁鐵4的電流輸出，即施加反饋電壓或電流至電磁鐵4，從而改變了電磁鐵4對振膜2的負(fù)剛度作用，調(diào)節(jié)振膜結(jié)構(gòu)的共振頻率與噪聲頻率一致，使得該吸聲結(jié)構(gòu)能夠根據(jù)噪聲頻率的改變而改變，最終實現(xiàn)該吸聲結(jié)構(gòu)對于不同頻率噪聲的可控主動吸聲性能，擴大該吸聲結(jié)構(gòu)的有效吸聲頻帶，增強吸聲結(jié)構(gòu)的環(huán)境適應(yīng)能力。

聲波經(jīng)由附有鐵質(zhì)片3的振膜2和吸聲空腔1，在電磁鐵4對鐵質(zhì)片3的磁力作用下，實現(xiàn)負(fù)剛度緊湊型結(jié)構(gòu)的吸聲耗能，即，在同一空腔深度下實現(xiàn)更低頻的吸聲效果；或者在同一吸聲頻率下的吸聲空腔1深度更小，結(jié)構(gòu)更緊湊、輕薄，占用更少。同時，調(diào)制控制器7根據(jù)噪聲頻率采集元件6采集到的環(huán)境噪聲頻率對電磁鐵4的磁場進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲頻率隨環(huán)境自動可調(diào)，達到主動吸聲的目的。

本發(fā)明的實施例是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。