[發(fā)明專利]寬頻帶微穿孔板吸聲體及其性能預(yù)測(cè)方法、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510727992.2
• 申請(qǐng)日: 2015-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN105427853B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閔鶴群;郭文成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G10K11/172
• 分類號(hào): G10K11/172;G06F30/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)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(yù)測(cè)方法、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yù)測(cè)方法用于預(yù)測(cè)該吸聲體吸聲系數(shù)頻譜，該方法經(jīng)有限元仿真與實(shí)驗(yàn)測(cè)量驗(yàn)證準(zhǔn)確可靠；然后提出有效實(shí)現(xiàn)該寬頻帶吸聲體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法：(1)基于二次剩余序列組合排列理論設(shè)計(jì)周期性背腔的深度矩陣；(2)基于性能預(yù)測(cè)方法評(píng)估并依次確定該吸聲體的參數(shù)組合：周期性背腔結(jié)構(gòu)的吸聲體總寬度、各個(gè)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(zhǔn)確可靠、簡(jiǎn)便可行的設(shè)計(jì)出具有寬頻帶吸聲性能的微穿孔板吸聲體。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境噪聲控制、室內(nèi)聲學(xué)裝修的吸聲領(lǐng)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(yù)測(cè)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

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(duì)應(yīng)的單個(gè)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)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(diǎn)包括長(zhǎng)時(shí)間使用不碎屑化，表面能抗沖擊，防潮防水，能適應(yīng)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(yīng)用中存在的一個(gè)突出問題是其相對(duì)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(shè)計(jì)方法及其吸聲性能理論是由中國(guó)學(xué)者[馬大猷，“微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的理論和設(shè)計(jì)”，中國(guó)科學(xué)，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(jié)構(gòu)”中進(jìn)一步描述了一種由兩層微穿孔板組成的“雙共振串聯(lián)”結(jié)構(gòu)吸聲體，這種結(jié)構(gòu)的吸聲體能產(chǎn)生兩個(gè)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(jié)構(gòu)要求背腔深度較大，會(huì)占用較多的室內(nèi)空間。中國(guó) 香港學(xué)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法，討論了一種簡(jiǎn)化的“并聯(lián)”背腔結(jié)構(gòu)的微穿孔板吸聲體的吸聲機(jī)理，包括三個(gè)深度不等的、平行排列的子背腔，但他們的研究?jī)H局限于該簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)體的吸聲機(jī)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(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(shè)備，包括微穿孔板、與微穿孔板構(gòu)成一體的具有后腔深度D的盒形構(gòu)件，盒形構(gòu)件內(nèi)設(shè)有支撐擋板格，通過降低微穿板的穿孔板常數(shù)K來達(dá)到增加實(shí)際應(yīng)用的吸聲頻帶的目的，實(shí)現(xiàn)高頻吸聲性能，但是其盒形構(gòu)件的背腔深度恒定，無法形成不同頻段的局部共振效應(yīng)；CN102968985A公開了一種復(fù)合多層機(jī)械阻抗板的薄型寬頻吸聲結(jié)構(gòu)，包括吸聲材料和支架，以及至少兩層的機(jī)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(jié)構(gòu)，用于吸收高頻噪聲，而低頻噪聲則由機(jī)械阻抗板的振動(dòng)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(jié)構(gòu)，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(zhì)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(shí)現(xiàn)較寬頻帶的吸聲；CN102332259A公開了一種自適應(yīng)微穿孔板吸聲器及其微孔實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)方法，包括壓電薄膜微穿孔板、主動(dòng)控制電路、自適應(yīng)控制器和噪聲探測(cè)器，能夠根據(jù)入射噪聲實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)壓電薄膜微穿孔板上微孔孔徑的大小，以有效擴(kuò)展微穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲頻帶。

微穿孔板吸聲體的現(xiàn)有技術(shù)與設(shè)計(jì)，尚未發(fā)現(xiàn)有基于“并聯(lián)”排列不等深度背腔設(shè)計(jì)的寬頻帶微穿孔板吸聲體的報(bào)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(yù)測(cè)方法、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：