[發明專利]使用彈性阻尼連接噪聲能量轉化器

在審

• 申請號: 201410184461.9
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN105040600A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 王鴻基;杭志遠;季嬌;李博識;張瑩
• 申請（專利權）人: 江蘇遠興環保集團有限公司
• 主分類號: E01F8/00
• 分類號: E01F8/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于環境保護領域中的噪聲治理。

背景技術

如今，人們面對噪聲污染以及需要隔音的建筑環境，大多使用平面建筑屏障進行隔聲。但是，聲音是一種能量，能量是隔不掉的，只能根據能量守恒定律，沿最小阻力從一種形式轉換到另一種形式。因此，各種道路上所有透明材料，或以隔聲為目的的所謂聲屏障沒有任何消音功能。

聲學是研究物質媒介中機械波的產生、傳播、接收和效應的科學。治理噪聲只有從其傳播的媒質入手才能進行控制。

聲音源自振動，通過介質以波的形式進行傳播。消聲的實質是把聲音能量還原(轉換)成振動，以機械能的形式耗散，進而削弱噪聲的能量。即，只有聲學設施進行固有頻率的自由衰減振動，才能消耗聲波的能量。

生活中，人們耳聞目睹的各式各樣的“鐘”，只有吊置才能敲響，其持續的聲音是進行自由衰減振動，隨著能量的耗盡，鐘聲逐漸消失。而坐在地面上的鐘，由于受到地表面的阻尼，不能進行有效的自由衰減振動，所以敲不響。

顯然，這也是聲屏障的消聲原理，其建筑物本身就是一個能量轉換器，只有這種能量轉換器的材料是彈性的，才能進行自由衰減振動；而空氣中的噪聲，也是由彈性介質的空氣進行傳播，在接觸到聲屏障時，聲屏障只有具有受到噪聲能量激勵的通道，才能進行能量轉換，即將聲能轉化成機械能，再由機械能轉換成熱能耗散掉。

物理學大師伽利略指出：當琴弦上發出的聲音逐漸變弱，振幅下降時，琴發出的音調(頻率)依然不變，琴弦的振動是等時的。即，振幅與頻率無關，只有通過改變振幅，才能保證聲屏障簡諧振動自由衰減的周期，這是靠振動耗能最基本的聲學基礎。

而利用自由衰減振動消耗能量時，運動方式遵從簡諧運動，位移表達式為x＝-Asin()，式中A為振幅，ω是角速度，是時間t＝0時的相位，振幅A是物體離開平衡位置的最大位的絕對值，該位移表達式的一次導為速度，二次導為加速度，顯然混凝土等建筑材料的特性證明其振幅會很小，所以不能有效進行自由衰減振動消耗能量，不適應作消聲材料，在使用較薄的鋼筋混凝土板料進行自由衰間振動時，面對高振幅噪聲就會開裂。理論上，只有空心墻的建筑結構具有消聲功能，而混凝土墻壁、鋼筋混凝土、金屬纖維混凝土等建筑結構，即透聲又傳聲，尤其是工廠、高鐵、公路重型汽車等產生能夠穿墻越壁的低頻聲波，嚴重干擾人們的正常生活。

任何聲學設施的原理無非是弦振動，如提琴、二胡、鋼琴；或者膜振動，如軍鼓、架子鼓。但是面對一把二胡時，不能直接用來練習或演奏，需要在琴碼下部接近掛弦的根部位置，在弦與音筒膜振動表面塞進柔軟的泡沫，并調整泡沫的壓緊程度，才能調弦使用。其目的是消除弦振動激勵膜振動時產生的不和諧雜音。這就像汽車普遍使用的“減震器”，并不是用來減震，而是用來阻尼汽車懸架系統與地面振動的設施。

這說明：

(1)聲學設施進行自由衰減振動時，需要進行彈性連接；

(2)膜振動或弦振動之間，除了進行琴碼等硬質材料的振動傳遞以外，還能進行有條件的彈性連接，以消除硬質材料振動傳遞時產生的雜音。

為此，聲學設施只有科學的利用振動傳遞方法，才能控制振動頻率；只有控制振幅，才能控制響度；只有控制頻率的同時控制振幅，才能進行噪聲環境治理。

其中，聲學的源泉來自音樂的萌芽，聲學產品的膜振動或弦振動導致音色的變化等現象只是一種感覺，然而，每個人都有自己的感覺認知，其中，“絕對音高感”就必須從小訓練，國際上公認的是12歲之前，超過12歲，即便在努力，也兒乎沒有獲得“絕對音高感”的可能性，加上聲學工程技術需要的物理學基礎、聲學設施發聲調音手段、與結構設計密切相關的機械學基礎等，使聲學的奧秘和靈感從理論上是無法言語的。

為此，聲學設施的技術表現在“結構決定功能”的技巧，生活中人們看到各種樂器店中的一面定音鼓的價格高達幾萬人民幣而疑惑。不了解它的制作只有大使才能完成，制作過程中的“鞔皮”以及“放音”調整定調，在借助現代科技手段的同時，仍然要靠經驗積累中的“感覺”完成。

如果覺得能夠聽到聲音就去控制聲音，一定會弄巧成拙。

在國內，2008年北京奧運會開幕式宏大的“擊缶”表演感動了許多人。可是作為聲學產品的“缶”為什么失傳？原因在于矩形的膜振動結構敲擊時必然在尖角處產生應力集中，使膜振動的表面破損，因此，生活中沒有矩形表面的鼓。