一種可控吸聲結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及吸聲技術領域，特別是涉及一種可控吸聲結構。
【背景技術】
[0002]在噪聲控制工程中，微穿孔板共振結構是一種廣泛采用的吸聲技術。眾所周知，微穿孔板共振吸聲結構的吸聲機理是，微穿孔板上的每一個穿孔與其相對應的空氣層組成的系統(tǒng)類似于亥姆霍茲共振器，微穿孔板共振吸聲結構可理解為許多亥姆霍茲共振器的并聯(lián)。當聲波進入小孔后便激發(fā)空腔內空氣振動，如果聲波頻率與該結構共振頻率相同時，腔內空氣便發(fā)生共振，穿孔板孔頸處空氣柱往復振動，速度、幅值達最大值，摩擦與阻尼也最大；此時，使聲能轉變?yōu)闊崮茏疃?，即消耗聲能最多，從而發(fā)揮高效吸聲作用。
[0003]基于上述性能優(yōu)勢，微穿孔板共振結構在眾多領域得到了廣泛應用，如飛機降噪、體育館吸聲、通風管道吸聲等。然而，現(xiàn)有傳統(tǒng)的微穿孔板共振吸聲結構，其有效吸聲中心頻率固定且頻帶窄的本質決定了它不能有效地應對上述復雜的噪聲環(huán)境。
[0004]有鑒于此，亟待另辟蹊徑針對現(xiàn)有微穿孔板共振結構進行優(yōu)化設計，以有效克服上述缺陷，有效提升微穿孔板共振結構的可適應性。
【實用新型內容】
[0005](一 )要解決的技術問題
[0006]本實用新型要解決的技術問題是解決提供一種可調控吸聲性能的吸聲結構。
[0007]( 二)技術方案
[0008]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種可控吸聲結構，包括基體和固定設置在所述基體上的壓電薄膜，兩者之間設有空腔，所述壓電薄膜上設有多個貫通的吸聲孔；噪聲頻率采集元件用于獲取環(huán)境噪聲頻率；電壓調制電路通過引線與所述壓力薄膜電連接，且所述電壓調制電路的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，以施加激勵電壓至所述壓電薄膜。
[0009]優(yōu)選地，所述壓電薄膜包括雙層子膜，并分別通過引線與所述電壓調制電路電連接。
[0010]優(yōu)選地，所述雙層子膜平行設置。
[0011]優(yōu)選地，所述雙層子膜間隔設置。
[0012]優(yōu)選地，每層子膜上的穿孔形狀、尺寸和排布方式相同。
[0013]優(yōu)選地，每層子膜上的穿孔形狀、尺寸和排布方式相異。
[0014]優(yōu)選地，所述噪聲頻率采集元件為傳聲器，并根據(jù)獲取的噪聲頻率以電壓信號的方式輸出至所述電壓調制電路。
[0015]優(yōu)選地，所述壓電薄膜為共聚物壓電薄膜、交聯(lián)聚丙烯壓電薄膜或聚偏二氟乙烯壓電薄膜。
[0016]優(yōu)選地，所述基體由剛性材料制成。
[0017](三)有益效果
[0018]本實用新型提供的可控吸聲結構，有效利用了壓電薄膜的逆壓電效應特性，其固定設置在基體上的壓電薄膜上開設的吸聲孔，形成微穿孔板結構。工作過程中，電壓調制電路根據(jù)環(huán)境噪聲頻率可施加激勵電場至壓電薄膜，由此壓電薄膜的形變使得其上的吸聲孔的孔徑產生相應的改變，實現(xiàn)該吸聲結構對于不同頻率噪聲的可控主動吸聲性能，擴大了該吸聲結構的有效吸聲頻帶。與現(xiàn)有技術相比，具有結構加工容易，生產成本低，吸聲效果顯著的特點。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型【具體實施方式】中所述可控吸聲結構的整體結構示意圖；
[0020]圖2是圖1中所示壓電薄膜的俯視圖。
[0021]圖中:
[0022]基體1、壓電薄膜2、吸聲孔3、噪聲頻率采集元件4、引線5、電壓調制電路6。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實施例對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0024]請參見圖1和圖2，其中，圖1為本實施方式所述可控吸聲結構的整體結構示意圖，圖2為圖1中所示壓電薄膜的俯視圖。
[0025]該可控吸聲結構采用壓電薄膜I作為微穿孔板，其上設有多個貫通的吸聲孔3。該壓電薄膜I固定在基體I的兩側，兩者之間設有空腔，建立形成一微穿孔板結構。當聲波進入小孔后便激發(fā)空腔內空氣振動，聲波頻率與該結構共振頻率相同時，腔內空氣便發(fā)生共振，使聲能轉變?yōu)闊崮?，從而發(fā)揮高效吸聲作用。
[0026]本方案中，壓電薄膜I包括雙層子膜，如圖中所示分別上下設置，并分別通過引線5與電壓調制電路6電連接，電壓調制電路6的信號接收端口與噪聲頻率采集元件4的信號輸出端口連接。噪聲頻率采集元件4用于獲取環(huán)境噪聲頻率，并輸出至電壓調制電路6，進而通過電壓調制電路6向壓電薄膜I施加激勵電壓，形成交變電場。如此設置，利用壓電薄膜I的逆壓電效應產生形變，使得壓電薄膜I上的穿孔孔徑產生相應改變，實現(xiàn)該吸聲結構對于不同頻率噪聲的可控主動吸聲性能，擴大了該吸聲結構的有效吸聲頻帶。應當理解，前述電壓調制電路6的具體元件配置可以根據(jù)現(xiàn)有技術實現(xiàn)，故本文不再贅述。
[0027]其中，雙層子膜也即雙層壓電薄膜，優(yōu)選圖中所示的，兩者上下平行且間隔設置形成一個微穿孔板結構，以最大限度的發(fā)揮層間吸聲效果的促進，使雙層壓電薄膜構成的微穿孔板達到最優(yōu)的吸聲效果。顯然，僅就微穿孔板結構的實現(xiàn)而言，壓電薄膜并非局限于圖中所示的雙層，單層或其他復數(shù)層均可滿足吸聲功能需要。
[0028]對于雙層及其他復數(shù)層的壓電薄膜1，每層子膜上的穿孔形狀、尺寸和排布方式可以完全相同，或者穿孔形狀、尺寸和排布方式中任一者或二者選擇性相同，通過電壓調制電路6輸出相同的激勵電壓，進而產生相同的孔徑變化。當然，每層子膜上的穿孔形狀、尺寸和排布方式也可以完全相異，具體控制時可通過電壓調制電路6分別輸出不同激勵電壓，針對不同的壓電薄膜I進行調控，適應不同的應用情境。例如，吸聲孔3的形狀可以為圖中所示的圓孔，也可以根據(jù)設置為矩形、六角形、橢圓形或者不規(guī)則形狀；各吸聲孔3可以如圖中所示矩陣式排列，也可以采用其他方式布置。
[0029]當然，相比于輸出相同激勵電壓至每個子膜的設計，理論上來說，不同激勵電壓輸出的電壓調制電路設計將相對繁瑣。
[0030]其中，噪聲頻率采集元件4為傳聲器，并根據(jù)獲取的噪聲頻率以電壓信號的方式輸出至電壓調制電路6。用于將聲音轉換成電信號的傳聲器，技術相對成熟，在滿足信號采集功能的基礎上，配置成本相對較低。傳聲器優(yōu)選設置在壓電薄膜2的前側，也即聲源側。
[0031]其中，電壓調制電路6能夠根據(jù)傳聲器接收的噪聲頻率，確定吸收該噪聲所需的最佳微穿孔孔徑；然后根據(jù)壓電薄膜2自身的壓電效應變化規(guī)律以及所獲得的吸收該噪聲所需的最佳孔徑，產生所需的激勵電壓，并通過引線5向壓電薄膜2施加激勵電場。
[0032]另外，壓電薄膜2可以為共聚物壓電薄膜、交聯(lián)聚丙烯壓電薄膜或聚偏二氟乙烯壓電薄膜。基體I可以為剛性基體，也即采用剛性材料制成，例如，金屬、木材、玻璃、有機玻璃、陶瓷、石膏或水泥等常規(guī)材料選擇，圖中所示的基體I選擇為殼體結構，壓電薄膜I固定在其兩側外緣處即可形成空腔；可以確定的是，圖中所示基體結構形式對本方案的保護范圍并非構成限制。
[0033]綜上，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0034](I)本實用新型的吸聲板采用壓電薄膜制成，通過電壓調制電路根據(jù)環(huán)境噪聲頻率可施加激勵電場至壓電薄膜，由此壓電薄膜的形變使得其上的吸聲孔的孔徑產生相應的改變，實現(xiàn)該吸聲結構對于不同頻率噪聲的可控主動吸聲性能，從而提高吸聲效果。
[0035](2)本實用新型吸聲孔的大小，受到主動吸聲控制器的控制，可以根據(jù)傳聲器探測到的聲波頻率進行實時調節(jié)，進而可改變復合消聲結構的吸聲頻帶，達到主動吸聲要求，滿足不同場合的吸聲要求，應用廣泛。
[0036](3)與現(xiàn)有技術相比，具有結構加工容易，生產成本低的特點。
[0037]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種可控吸聲結構，其特征在于，包括: 基體； 固定設置在所述基體上的壓電薄膜，兩者之間設有空腔，所述壓電薄膜上設有多個貫通的吸聲孔； 噪聲頻率采集元件，用于獲取環(huán)境噪聲頻率； 電壓調制電路，通過引線與所述壓力薄膜電連接，且所述電壓調制電路的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，以施加激勵電壓至所述壓電薄膜。
2.根據(jù)權利要求1所述的可控吸聲結構，其特征在于，所述壓電薄膜包括雙層子膜，并分別通過引線與所述電壓調制電路電連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的可控吸聲結構，其特征在于，所述雙層子膜平行設置。
4.根據(jù)權利要求3所述的可控吸聲結構，其特征在于，所述雙層子膜間隔設置。
5.根據(jù)權利要求2至4中任一項所述的可控吸聲結構，其特征在于，每層子膜上的穿孔形狀、尺寸和排布方式相同。
6.根據(jù)權利要求2至4中任一項所述的可控吸聲結構，其特征在于，每層子膜上的穿孔形狀、尺寸和排布方式相異。
7.根據(jù)權利要求1所述的可控吸聲結構，其特征在于，所述噪聲頻率采集元件為傳聲器，并根據(jù)獲取的噪聲頻率以電壓信號的方式輸出至所述電壓調制電路。
8.根據(jù)權利要求1所述的可控吸聲結構，其特征在于，所述壓電薄膜為共聚物壓電薄膜、交聯(lián)聚丙烯壓電薄膜或聚偏二氟乙烯壓電薄膜。
9.根據(jù)權利要求1所述的可控吸聲結構，其特征在于，所述基體由剛性材料制成。
【專利摘要】本實用新型涉及吸聲技術領域，特別是涉及一種可控吸聲結構。該結構包括基體和固定設置在基體上的壓電薄膜，兩者之間設有空腔，所述壓電薄膜上設有多個貫通的吸聲孔；所述噪聲頻率采集元件用于獲取環(huán)境噪聲頻率；所述電壓調制電路通過引線與所述壓力薄膜電連接，且所述電壓調制電路的信號接收端口與噪聲頻率采集元件的信號輸出端口連接，以施加激勵電壓至所述壓電薄膜。與現(xiàn)有技術相比，工作過程中，電壓調制電路可施加激勵電場至壓電薄膜，形變使得其上的吸聲孔的孔徑產生相應的改變，從而實現(xiàn)該吸聲結構對于不同頻率噪聲的可控主動吸聲性能，擴大了該吸聲結構的有效吸聲頻帶。與現(xiàn)有技術相比，具有結構加工容易，生產成本低，吸聲效果顯著的特點。
【IPC分類】G10K11-16
【公開號】CN204348331
【申請?zhí)枴緾N201420865090
【發(fā)明人】趙俊娟, 李賢徽, 張斌, 王月月
【申請人】北京市勞動保護科學研究所
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月29日