一種磁力負剛度多頻吸聲裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及吸聲領域，尤其涉及一種磁力負剛度多頻裝置及方法。
【背景技術】
[0002]在噪聲控制領域，膜材料是常用的吸聲材料之一。薄膜結合封閉空腔組成共振吸聲結構，它的吸聲特性與膜的張力、面密度及背腔深度有關，通常在共振頻率附近有較好的吸聲性能，實際應用時常結合微穿孔等方法來拓展其吸聲帶寬。
[0003]微穿孔吸聲結構在眾多的共振吸聲結構中，占有極其重要的地位。自上世紀七十年代馬大猷院士奠基性工作后，微穿孔板吸聲結構已作為一種重要的噪聲控制措施在不同領域廣泛應用，并不斷地衍生出新的結構和應用。其中包括管束穿孔板吸聲結構，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構吸聲帶寬。在微穿孔板的基礎上，一些學者研究了其他形式的共振吸聲結構，如狹縫吸聲結構、微穿孔薄膜吸聲結構等。這些吸聲結構與微穿孔板均基于相同的原理，即孔/縫與空腔的共振吸聲。
[0004]為了進一步提升微穿孔吸聲結構的低頻吸聲性能，一種較為新穎的思想是在微穿孔板的基礎上引入主動控制，形成主-被動混合吸聲結構。在其他共振結構中，比較典型的是分流揚聲器設計實現(xiàn)的低頻共振吸聲結構，還有一種薄膜吸收型聲學超材料，它是由一個帶有不對稱剛性片晶的彈性薄膜構成，這樣選擇的目的是為了在共振頻率從100到1000Hz范圍內可以完全地吸收空氣中傳播的低頻聲波。
[0005]然而以上結構中，都未涉及同時解決低頻共振吸聲結構中背腔深度較大和低頻輕薄結構中頻帶較窄的問題，使得這種結構在需要輕薄吸聲結構的實際工程應用中遇到了一定的困難。鑒于此，亟待另辟蹊徑解決薄膜/板吸聲結構低頻吸聲背腔較大且難以實現(xiàn)薄型低頻吸聲結構的問題。

【發(fā)明內容】

[0006]針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明提出了解決上述技術問題的一種磁力負剛度多頻吸聲裝置及方法，實現(xiàn)薄型低頻吸聲效果。
[0007]第一方面，本發(fā)明提供一種磁力負剛度多頻吸聲裝置，包括多個相連的吸聲單元，所述吸聲單元包括:基體、振膜、質量片和磁力棒;所述基體為帶有空腔且上表面開口的殼體，所述基體上表面由所述振膜密封，所述質量片放置于所述振膜上方，所述磁力棒豎直置于所述基體的空腔內，相鄰的吸聲單元中的所述磁力棒的高度不等。
[0008]優(yōu)選的，所述多個吸聲單元中的磁力棒的高度呈周期性排布。
[0009]優(yōu)選的，所述質量片為鐵片或鐵合金片。
[0010]優(yōu)選的，所述磁力棒設于所述質量片的正下方。
[0011 ]優(yōu)選的，所述多個吸聲單元之間互相封閉。
[0012]優(yōu)選的，所述磁力棒的高度最大滿足在所述磁力棒豎直置于所述基體內時所述磁力棒恰好不能吸住所述質量片的條件。
[0013]優(yōu)選的，所述振膜為彈性薄膜。
[0014]優(yōu)選的，所述質量片的形狀為矩形、六角形、橢圓形或者不規(guī)則形狀;所述磁棒為圓柱體或不規(guī)則的結構。
[0015]第二方面，本發(fā)明提供一種磁力負剛度多頻吸聲方法，應用于權利要求上述的磁力負剛度多頻吸聲裝置，包括如下步驟:
[0016]利用多個吸聲單元中的振膜、基體和空腔共同形成具有正剛度的空氣彈簧；
[0017]利用多個吸聲單元中的質量片和所述磁力棒形成具有負剛度的磁力彈簧；
[0018]通過磁力彈簧的負剛度來減弱空氣彈簧的正剛度；
[0019]利用所述多個吸聲單元中的磁力棒的高度不等，吸收不同頻段的聲音。
[0020]優(yōu)選的，所述多個吸聲單元中的磁力棒的高度呈周期性排布。
[0021 ]由上述技術方案可知，本發(fā)明提供的一種磁力負剛度多頻吸聲裝置及方法，每個吸聲單元利用所述振膜和基體之間設有質量片與磁力棒形成具有負剛度的磁力彈簧，通過磁力彈簧的負剛度來減弱空氣彈簧的正剛度，以較小的空腔深度實現(xiàn)低頻吸聲。每個吸聲單元的磁力棒的高度不等，通過改變每個空腔結構中磁力棒與質量片之間的距離實現(xiàn)磁力彈簧負剛度的改變，質量片與磁力棒之間形成的磁力彈簧的負剛度各不相同，使得每個吸聲單元的共振頻率也不同，整個裝置有多個吸收峰，增加了磁力負剛度多頻吸聲結構的吸聲帶寬，從而改善了吸聲效果。
【附圖說明】
[0022]圖1a為本發(fā)明實施例提供的磁力負剛度吸聲裝置的結構示意圖；
[0023]圖1b為本發(fā)明實施例提供的磁力負剛度吸聲裝置的結構俯視圖；
[0024]圖2為振動模型示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明一實施例提供的磁力負剛度吸聲方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0027]圖1a示出了本發(fā)明一實施例提供的磁力負剛度吸聲裝置的結構示意圖，圖1b為本發(fā)明一實施例提供的磁力負剛度吸聲裝置的結構俯視圖，如圖1a和圖1b所示，本實施例的磁力負剛度吸聲裝置多個吸聲單元11，所述吸聲單元包括:基體12、振膜13、質量片14和磁力棒15;所述基體12為帶有空腔且上表面開口的殼體，所述基體12上表面由所述振膜13密封，所述質量片14放置于所述振膜13上方，所述磁力棒15豎直置于所述基體12的空腔內，相鄰的吸聲單元中的所述磁力棒15的高度不等。
[0028]其中，磁力棒15與質量片14之間形成磁力吸附作用，每個吸聲單元11的形狀可根據(jù)基體12壁的形狀均勻分割為矩形或其他規(guī)則形狀。
[0029]本實施例中，通過每個吸聲單元11利用所述振膜13和基體12之間設有質量片14與磁力棒15形成具有負剛度的磁力彈簧，通過磁力彈簧的負剛度來減弱空氣彈簧的正剛度，以較小的空腔深度實現(xiàn)低頻吸聲。每個吸聲單元11的磁力棒15的高度不等，通過改變每個管腔結構中磁力棒15與質量片14之間的距離實現(xiàn)磁力彈簧負剛度的改變，質量片14與磁力棒15之間形成的磁力彈簧的負剛度各不相同，使得每個吸聲單元11的共振頻率也不同，增加了磁力負剛度多頻吸聲結構的吸聲帶寬，從而改變整個吸聲結構的吸聲效果。
[0030]進一步的，所述多個吸聲單元11中的磁力棒15的高度呈周期性排布，使得各個吸聲單元11吸收聲音的頻率不相同并且可吸收的聲音頻率按周期性排布。
[0031]本實施例中，周期性排布的磁力棒15可以周期性的吸收不同頻段的聲音，整個裝置有多個吸收峰，具有多頻、寬頻的吸聲特性。
[0032]進一步的，所述質量片14為鐵片或鐵合金片。
[0033]本實施例中，每個吸聲單元11所覆貼的振膜13中心處設有質量片14，質量片14為鐵片或鐵合金片，質量片14與磁力棒15之間通過磁力互相吸引。
[0034]進一步的，所述磁力棒15設于所述質量片14的正下方。
[0035]本實施例中，所述磁力棒15為圓柱體或不規(guī)則的結構，設于每個吸聲單元11的空腔內并且位于質量片14正下方，使得所述質量片14與磁力棒15相互吸引。
[0036]通過將磁力棒15設于質量片14的正下方，使得質量片14與磁力棒15之間的磁力最大的被利用。
[0037]進一步的，所述多個吸聲單元11之間互相封閉。
[0038]所述磁力棒15的高度最大為在所述基體12內未放置所述磁力棒15時所述振膜在所述質量片14的壓力下的最低點到所述基體12底部的距離；
[0039]所述磁力棒15的高度最小滿足在所述磁力棒15豎直置于所述基體12內時所述磁力棒15恰好不能吸住所述質量片14的條件。
[0040]進一步的，所述磁力棒15的高度最大為所述磁力棒15恰好不能吸住所述質量片14的距離。
[0041]本實施例中，所述磁力棒15與質量片14之間的距離可調，通過改變每個單元中磁力棒15與質量片14之間的距離實現(xiàn)磁力彈簧負剛度的改變，引起各吸聲單元11內剛度的變化。
[0042]由于每個吸聲單元11中磁力棒15