[發明專利]內置穿孔板式亥姆霍茲共振器及基于其的低頻寬帶吸聲結構

在審

• 申請號: 201811528044.6
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109346051A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 吳九匯;劉崇銳;陳煦;馬富銀;楊征睿
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G10K11/172
• 分類號: G10K11/172
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明屬于低頻減振降噪領域，具體涉及內置穿孔板式亥姆霍茲共振器及基于其的低頻寬帶吸聲結構，每個單元具有特定頻率的吸聲峰值，多個單元并列耦合后，該結構可具有一個連續的低頻完美吸聲寬帶。其中內置穿孔式亥姆霍茲共振器，通過設置一個或多個隔板，可以提供兩個或多個峰值，因此將吸聲頻帶進一步加寬；同時可以與普通亥姆霍茲共振器配合使用，更加靈活地調節峰值位置。最終，通過嚴格調節各單元的參數和峰值位置，結構厚度尺寸為60mm(1/60波長)時，在450Hz?1360Hz范圍內獲得幾乎100％的連續吸聲寬帶，相對于目前成熟的結構具有很大的優勢和工程應用潛力。

技術領域

本發明屬于低頻減振降噪領域，具體涉及內置穿孔板式亥姆霍茲共振器及基于其的低頻寬帶吸聲結構。

背景技術

低頻噪聲(200Hz～1500Hz)目前是全球工程界亟需處理的難點問題，其在汽車、艦船、飛機和列車中更為明顯，已經嚴重制約了這些裝備性能的發展。例如，在汽車上，艙內低頻噪聲可以引起人體部分器官的共振，造成強烈的不適感，降低了其舒適性品質；在大型運輸機上，低頻噪聲的存在使得機務艙內噪聲高達100dB以上而無法消除，使得機務人員無法長時間進行工作，效率降低；而對于潛艇則更為嚴重，現代聲吶及魚雷的性能有了明顯的提高，聲吶探測距離越來越遠，其頻率范圍亦逐漸向低頻移動，由于低頻噪聲的存在，潛艇極易被敵方聲吶探測發現。而傳統的低頻聲學材料，耗散效率降低且結構尺寸龐大(1/4波長)，無法有效進行工程應用。因此，如何設計小尺度的吸聲結構來有效地吸收或降低低頻噪聲目前已經成為了一項迫在眉睫的研究工作。

聲學超材料的提出為解決低頻吸聲難題提供了全新的思路，并衍生出了多種典型的低頻吸聲結構，其中最具代表性的有薄膜型結構和空間折疊型結構。其中薄膜型結構在100Hz～1000Hz范圍內具有接近100％的吸聲效果，但是薄膜很容易遭到外部環境的破壞，不利于工程應用；空間折疊型結構可以有效地降低結構的厚度，并在低頻范圍內取得幾乎100％的吸聲效果，當采用多個單元并列時，就可以獲得連續的低頻寬帶吸聲。但是，目前這種結構每個單元只能提供一個峰值，由于單元數量受到結構平均阻抗的限制，多單元并列結構的吸聲帶寬也會限制在一定范圍內。因此，在不改變結構尺寸(厚度)的前提下，如果每個單元可以提供多個峰值，結構的吸聲帶寬就可以進一步增大，具有重要的工程應用價值。

發明內容

本發明主要針對空氣中低頻段噪聲的吸收問題，設計了一種內置穿孔板式亥姆霍茲共振器及基于其的低頻寬帶吸聲結構，該低頻寬帶吸聲結構為多單元低頻寬帶吸聲結構。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

內置穿孔板式亥姆霍茲共振器，包括亥姆霍茲共振器，亥姆霍茲共振器內部設置有將其內腔分割為至少兩個腔室的隔板，隔板上開設有隔板小孔，隔板小孔為通孔。

隔板上開設有一個或兩個以上隔板小孔。

小孔的形狀為圓形、方形或橢圓形。

一種基于內置穿孔板式亥姆霍茲共振器的低頻寬帶吸聲結構，包括剛性的框架，框架內設有至少兩個空腔共振器，共振器中至少有一個為內置穿孔板式亥姆霍茲共振器。

空腔共振器中還包括亥姆霍茲共振器。

厚度較大的空腔共振器進行空間折疊，其下端延伸至厚度較小的空腔共振器下方。

空腔共振器的個數為6～15個。

框架內設有八個空腔共振器，八個空腔共振器中四個為亥姆霍茲共振器，其余為內置穿孔板式亥姆霍茲共振器；

四個亥姆霍茲共振器分別記作第一亥姆霍茲共振器、第二亥姆霍茲共振器、第三亥姆霍茲共振器和第四亥姆霍茲共振器；第一亥姆霍茲共振器、第二亥姆霍茲共振器、第三亥姆霍茲共振器和第四亥姆霍茲共振器的表層小孔的直徑分別為1.5mm、1.4mm、1.4mm和1.4mm，厚度分別為41mm、30mm、25mm和21mm；