[發(fā)明專利]寬頻帶微穿孔板吸聲體及其性能預測方法、結構設計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510727992.2
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN105427853B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設計）人: 閔鶴群;郭文成
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G10K11/172
• 分類號: G10K11/172;G06F30/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公布了一種寬頻帶微穿孔板吸聲體及其性能預測方法、結構設計方法。所述吸聲體由表面微穿孔板和周期性不等深度的背腔組成，后者旨在有效拓展該吸聲體的吸聲帶寬。本發(fā)明首先提出一種性能預測方法用于預測該吸聲體吸聲系數(shù)頻譜，該方法經(jīng)有限元仿真與實驗測量驗證準確可靠；然后提出有效實現(xiàn)該寬頻帶吸聲體的結構設計方法：(1)基于二次剩余序列組合排列理論設計周期性背腔的深度矩陣；(2)基于性能預測方法評估并依次確定該吸聲體的參數(shù)組合：周期性背腔結構的吸聲體總寬度、各個子背腔的深度、微穿孔板的板厚、孔徑和穿孔率。本發(fā)明能準確可靠、簡便可行的設計出具有寬頻帶吸聲性能的微穿孔板吸聲體。

技術領域

本發(fā)明涉及環(huán)境噪聲控制、室內(nèi)聲學裝修的吸聲領域，具體來說為一種寬頻帶高性能微穿孔板吸聲體及其性能預測與結構設計方法。

背景技術

目前，典型的微穿孔板吸聲體由表面單層的均布穿孔的微穿孔板與其對應的單個板后背腔組成。不同于傳統(tǒng)多孔材料和纖維類材料的吸聲材料，它結構簡單，結構體可由多種材料，如金屬、塑料、木板甚至玻璃等制作而成。優(yōu)點包括長時間使用不碎屑化，表面能抗沖擊，防潮防水，能適應高速氣流等，是一種環(huán)境友好型的新型吸聲材料。但是該類吸聲體在應用中存在的一個突出問題是其相對傳統(tǒng)多孔、纖維類吸聲材料窄很多的有效吸聲頻帶范圍。

微穿孔板吸聲體設計方法及其吸聲性能理論是由中國學者[馬大猷，“微穿孔板吸聲結構的理論和設計”，中國科學，卷1，38-50(1975)]首創(chuàng)，并在其1990年發(fā)表的論文“組合微穿孔板吸聲結構”中進一步描述了一種由兩層微穿孔板組成的“雙共振串聯(lián)”結構吸聲體，這種結構的吸聲體能產(chǎn)生兩個明顯的吸聲峰，一定程度上增加了吸聲的有效帶寬，但多層“串聯(lián)”結構要求背腔深度較大，會占用較多的室內(nèi)空間。中國 香港學者[Chunqi Wangand Lixi Huang，“On the acoustic properties of parallel arrangement ofmultiple micro-perforated panel absorbers with different cavity depths”，J.Acoust.Soc.Am，130(1)，208-218(2011)]采用有限元仿真和實驗驗證的方法，討論了一種簡化的“并聯(lián)”背腔結構的微穿孔板吸聲體的吸聲機理，包括三個深度不等的、平行排列的子背腔，但他們的研究僅局限于該簡化結構體的吸聲機理分析，尚未涉及具有不等深度背腔的微穿孔板吸聲體完整結構的設計方法。

CN1311380A公開了一種特寬頻帶微穿孔板吸聲體及其制造方法和設備，包括微穿孔板、與微穿孔板構成一體的具有后腔深度D的盒形構件，盒形構件內(nèi)設有支撐擋板格，通過降低微穿板的穿孔板常數(shù)K來達到增加實際應用的吸聲頻帶的目的，實現(xiàn)高頻吸聲性能，但是其盒形構件的背腔深度恒定，無法形成不同頻段的局部共振效應；CN102968985A公開了一種復合多層機械阻抗板的薄型寬頻吸聲結構，包括吸聲材料和支架，以及至少兩層的機械阻抗板，吸聲材料可以是傳統(tǒng)多孔材料和微穿孔板吸聲結構，用于吸收高頻噪聲，而低頻噪聲則由機械阻抗板的振動來耗散；CN102646414A公開了一種基于微穿孔和腔內(nèi)共振系統(tǒng)的組合吸聲結構，包括微穿孔板、背腔和腔內(nèi)共振系統(tǒng)，旨在調(diào)整腔內(nèi)共振系統(tǒng)的參數(shù)(平板質量、力阻、彈簧勁度系數(shù))、微穿孔板的參數(shù)(孔徑、板厚、穿孔率)和背腔深度，以實現(xiàn)較寬頻帶的吸聲；CN102332259A公開了一種自適應微穿孔板吸聲器及其微孔實時調(diào)節(jié)方法，包括壓電薄膜微穿孔板、主動控制電路、自適應控制器和噪聲探測器，能夠根據(jù)入射噪聲實時調(diào)節(jié)壓電薄膜微穿孔板上微孔孔徑的大小，以有效擴展微穿孔板共振吸聲結構的吸聲頻帶。

微穿孔板吸聲體的現(xiàn)有技術與設計，尚未發(fā)現(xiàn)有基于“并聯(lián)”排列不等深度背腔設計的寬頻帶微穿孔板吸聲體的報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種占用空間小的寬頻帶微穿孔板吸聲體及其性能預測方法、結構設計方法。

本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)：