[發(fā)明專利]全空間的有源噪音抑制器件及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810021472.3
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108281131B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫非;何賽靈
• 申請（專利權(quán)）人: 常熟市浙大紫金光電技術(shù)研究中心
• 主分類號: G10K11/16
• 分類號: G10K11/16;G10K11/162;G10K11/178
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

本發(fā)明公開了一種全空間的有源噪音抑制器件及其制備方法。器件為一個(gè)矩形的各向異性聲學(xué)結(jié)構(gòu)，噪音源和反噪音源位于該結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，整個(gè)器件整體對外界整個(gè)空間區(qū)域產(chǎn)生的噪聲可以得到有效地抑制。和傳統(tǒng)的有源噪音抑制技術(shù)相比較，全空間的有源噪音抑制器件可以僅僅借助于一個(gè)反噪音源即可對器件以外的所有空間區(qū)域，而不是有限的封閉區(qū)域?qū)崿F(xiàn)有效的噪音抑制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新型的聲波器件，涉及到全空間的有源噪音抑制器件及其制備方法。

背景技術(shù)

噪音的控制對人類的生產(chǎn)和生活具有重要的意義：高精度加工設(shè)備的加工精度會收到周圍環(huán)境中噪音的影響；噪音污染危害人類健康，甚至?xí)T發(fā)各種疾病；在國防軍事領(lǐng)域中的反偵察，尤其是水下潛艇等反偵察技術(shù)中噪音抑制技術(shù)具有重要應(yīng)用價(jià)值。傳統(tǒng)的噪音抑制技術(shù)主要可以分為是無源噪音抑制技術(shù)和有源噪聲抑制技術(shù)。對于無源噪聲抑制技術(shù)主要是通過在噪音源或者需要降噪的區(qū)域周圍放置吸聲材料來實(shí)現(xiàn)噪音的抑制效果的【1】。對于無源降噪技術(shù)不僅可以對確定的噪聲源獲得有效的降噪效果，而且對于環(huán)境中隨機(jī)的噪聲也可以實(shí)現(xiàn)有效的降噪(比如KTV，健身房等場所以外區(qū)域降噪)。但是無源降噪技術(shù)對于低頻噪聲效果并不是很好，同時(shí)要達(dá)到很好的降噪程度，需要在環(huán)境周圍放置很厚的吸波材料(比如龍骨，多孔結(jié)構(gòu)等)。

有源的降噪技術(shù)則更多針對于某些確定的噪音源(比如汽車發(fā)動機(jī)，馬達(dá)，冷卻塔等)，其利用的就是聲波的干涉原理：指定空間實(shí)時(shí)產(chǎn)生與噪聲源在該處噪聲幅值相等而相位相反的反噪聲,使之與主噪聲疊加,最終達(dá)到消減噪聲的目的【2,3】。隨著信號處理技術(shù)和電子電路技術(shù)的發(fā)展，有源降噪技術(shù)在近幾年獲得了很好的發(fā)展。和無源降噪技術(shù)相比，有源降噪技術(shù)通過一個(gè)很小的反噪聲源或者多個(gè)反噪聲源組成的陣列即可在一定的空間區(qū)域獲得很好的降噪效果(無需在區(qū)域的邊界處覆蓋大量的吸聲材料)。環(huán)境中的噪聲是隨時(shí)間無規(guī)律的變化(頻率，幅度，相位，空間位置)，這樣有源的噪聲控制必須自適應(yīng)這種改變，以產(chǎn)生相應(yīng)的反噪聲，這就使得人們對主動的降噪研究主要集中在自適應(yīng)算法的研究上。降噪耳機(jī)(耳罩)只需要一個(gè)次級反噪聲源即可實(shí)現(xiàn)降噪的效果，但是降噪的區(qū)域確非常小。要實(shí)現(xiàn)更大區(qū)域(比如汽車內(nèi)部，飛機(jī)艙室)的有效降噪，就需要更多的次級反噪聲源，同時(shí)設(shè)計(jì)的算法也將更加復(fù)雜(和具體封閉區(qū)域的體積，空間分布形狀等有關(guān))。針對于現(xiàn)有的有源降噪技術(shù)難以借助于單個(gè)反噪聲源來獲得超大空間的有效降噪，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種新型結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)給定空間區(qū)域以外的全部空間內(nèi)的有效降噪。

【1】Yang,J.,Lee,J.S.,Kim,Y.Y.Multiple slow waves in metaporous layersfor broadband sound absorption.Journal of Physics D:Applied Physics,50(1),015301(2016)。

【2】Paul,L.U.S.Patent No.2,043,416.Washington,DC:U.S.Patent andTrademark Office(1936)。

【3】有源噪聲控制，陳克安，國防工業(yè)出版社。

發(fā)明內(nèi)容

1.本發(fā)明的目的。

為了解決現(xiàn)有的有源降噪技術(shù)只能針對于有限的空間區(qū)域獲得很好的降噪效果，本發(fā)明提出了一種全空間的有源噪音抑制器件及其制備方法。

2.本發(fā)明所采用的技術(shù)方案。

本發(fā)明公開了一種有源噪音抑制器件，由一個(gè)矩形的聲學(xué)各向異性介質(zhì)組成，噪音源和反噪音源位于整個(gè)器件的水平中線上；整個(gè)器件的質(zhì)量密度按照如下的分布：

質(zhì)量密度為各向異性：質(zhì)量密度沿著水平方向的分量ρ_x→0。

更進(jìn)一步具體實(shí)施方式中，所述的器件的質(zhì)量密度沿著垂直方向分量ρ_y→∞；楊氏模量為各向同性材料κ_x＝κ_y→∞。