[發明專利]寬頻聲學超材料

有效

• 申請號: 201810085610.4
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN110097869B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 范強;朱小兵;陳建全;閆茂松;馬剛;張運坤
• 申請（專利權）人: 海爾智家股份有限公司;青島海爾智能技術研發有限公司
• 主分類號: G10K11/172
• 分類號: G10K11/172
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 薛峰;張玉濤

本發明提供了一種寬頻聲學超材料，其包括具有多個鏤空部位的格柵板；彈性薄膜，其張緊固定于所述格柵板，且第一表面與所述格柵板貼合；多個質量塊，固定于所述彈性薄膜的第二表面，每個所述質量塊與所述格柵板的一個鏤空部位相對；且每個所述質量塊的周圍圍繞有多個所述剛度控制塊，每個所述剛度控制塊固定于所述彈性薄膜的第二表面。本發明解決了現有聲學超材料有效隔聲帶較窄的問題，提升了其隔聲降噪效果。

技術領域

本發明涉及聲學超材料技術領域，特別涉及一種寬頻聲學超材料。

背景技術

聲學超材料作為一種新型隔聲材料，其隔聲基于局域共振原理，即當設計頻段的聲波入射到聲學超材料上時，會激勵聲學超材料發生形變，產生局域共振。聲學超材料一半左右的部分產生于聲波相同方向的振動變形，另一半產生與聲波相反方向的振動變形，因此透過聲學超材料的遠場聲波產生的正負疊加而干涉抵消的現象，實現了隔聲效果。聲學超材料突破了傳統隔聲材料低頻隔聲受質量定理的限制，利用小尺寸低密度的聲學超材料可以實現較高的低頻隔聲，低頻隔聲峰值處的隔聲量比相同面密度的傳統聲學材料高30dB以上。

聲學超材料雖然在其隔聲峰值頻率附近有非常好的隔聲性能，但其15dB以上的有效隔聲帶寬一般小于200Hz。而實際的噪聲源，例如制冷裝置的壓縮機噪聲、風機噪聲等，其主要噪聲分布100Hz-1500Hz在一個較高的頻率范圍內。因此，如何增大聲學超材料的隔聲頻帶的寬度，使其于應用在制冷裝置領域，成為亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是要提供一種寬頻聲學超材料，以解決現有聲學超材料有效隔聲帶寬較窄的問題，提升其隔聲降噪效果。

為此，本發明提供了一種寬頻聲學超材料，其包括：

具有多個鏤空部位的格柵板；

彈性薄膜，其張緊固定于所述格柵板，且第一表面與所述格柵板貼合；

多個質量塊，固定于所述彈性薄膜的第二表面，每個所述質量塊與所述格柵板的一個鏤空部位相對；且

每個所述質量塊的周圍圍繞有多個所述剛度控制塊，每個所述剛度控制塊固定于所述彈性薄膜的第二表面。

可選地，每個所述質量塊為軸線垂直于所述彈性薄膜表面的圓柱狀。

可選地，每個所述質量塊周圍圍繞有4個所述剛度控制塊。

可選地，每個所述剛度控制塊為長方體狀。

可選地，每個所述剛度控制塊的長度方向沿所述質量塊的徑向方向延伸，形狀均相同且在所述質量塊的周圍均布。

可選地，每個所述剛度控制塊的長度方向垂直于所述質量塊的徑向方向延伸，形狀均相同且在所述質量塊的周圍均布。

可選地，所述格柵板由多個橫格柵條和多個豎格柵條構成，每相鄰兩個所述格柵條的間距相等，每相鄰兩個所述豎格柵條的間距相等，以形成多個形狀相同的矩形鏤空部位；每個所述質量塊與一個所述矩形鏤空部位的中央位置相對。

可選地，所述格柵板由硬質塑料或硬質復合材料制成。

可選地，所述彈性薄膜由硅橡膠材料制成。

可選地，所述彈性薄膜上設置有多個安裝孔，每個所述質量塊嵌固于一個所述安裝孔內。

本發明基于聲學超材料的隔聲機理，通過在質量塊的周圍設置剛度控制塊，能夠優化聲學超材料的關鍵模態，從而可明顯增大聲學超材料的有效隔聲帶寬。相比于現有技術采用增大質量塊質量的方式，本發明的方法不會增加太多成本，材料的可靠性也不會降低。

本發明通過增大聲學超材料的有效隔聲頻帶的寬度，能夠使其更加適用于阻隔制冷裝置中分布在100Hz～1500Hz的壓縮機和風機噪聲，擴展了其應用范圍。