[實用新型]聲阻抗及表面構型雙周期分布的三維微穿孔超寬帶吸聲結構

有效

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• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN207852307U
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發(fā)明（設計）人: 俞悟周;余江凌;張恒;吳睿;姜在秀;毛東興;王旭;朱興一
• 申請（專利權）人: 同濟大學;上海申華聲學裝備有限公司
• 主分類號: G10K11/162
• 分類號: G10K11/162
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

本實用新型涉及一種聲阻抗及表面構型雙周期分布的三維微穿孔超寬帶吸聲結構。由微穿孔面板、單元隔板、單元底板、左端面、右端面、前端面和后端面相連形成周期排列的封閉腔體，由兩種深度腔體在兩個正交方向周期變化，表面非平齊，較大深度為較小深度的1.5~3.5倍。微穿孔面板上分布有所占面積為面板面積的0.5％～3.5％的微孔，微孔孔徑為0.3～1.0mm，單元寬度不超過0.2m。本實用新型裝置簡單，加工簡便，薄形輕便，150Hz~1.5KHz吸聲性能優(yōu)良，吸聲系數大于0.8的吸聲頻帶寬度為2~3個倍頻程，吸聲系數大于0.6的吸聲頻帶寬度為3~4個倍頻程，峰值接近1.0，吸聲性能平坦,適用面廣，易清洗、耐高溫，并具有優(yōu)越的耐候性，可完全回收利用，不存在二次污染的問題。

技術領域

本實用新型屬聲學技術領域，具體為一種用于顯著提高中低頻吸聲的聲阻抗及表面構型呈三維雙周期分布的微穿孔超寬帶吸聲結構。

背景技術

噪聲污染問題隨著城市經濟的發(fā)展和人口的增長日益嚴重，噪聲污染對人們的影響所引起的投訴在經濟發(fā)達城市占各類環(huán)境投訴的50％以上。隨著城市化建設的推進，不斷增加的社會活動和各類設備使得人們的居住環(huán)境低頻特性明顯，這就經常造成環(huán)境噪聲的聲壓級還未達到標準限值時，人們已經主觀感覺煩惱。低頻噪聲可對人的思維能力產生顯著干擾，影響人們的聽覺系統(tǒng)、神經系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)。因此近十幾年來對低頻噪聲的研究得到廣泛重視，新型低頻吸聲結構的研究是其中的熱點和難點之一。

吸聲結構是噪聲控制技術中的重要措施之一。傳統(tǒng)的吸聲結構多為孔纖維材料如玻璃棉、巖棉等，外加穿孔護面板。多孔纖維材料具有吸聲性能好的優(yōu)點，但存在耐候性差、吸聲性能在受潮后失效、以及長期使用纖維產生飛揚，造成二次污染的問題，對人體健康產生危害。通常多孔纖維材料使用一段時間后需予以更換，且在生產、加工過程纖維也會危害人體。由于共振吸聲結構在抗潮濕、衛(wèi)生清潔、環(huán)境友好等方面比傳統(tǒng)多孔纖維材料具有優(yōu)越性，得到越來越廣泛的應用，具有取代傳統(tǒng)纖維材料的趨勢。新型共振吸聲結構的機理、計算模型和開發(fā)應用也一直在不斷地發(fā)展完善。

隨著人們環(huán)保意識的增強和生活水平的提高，無纖維吸聲材料得到越來越多的重視，呈現逐步取代傳統(tǒng)的多孔纖維材料的趨勢。目前已發(fā)展的無纖維吸聲材料主要有微穿孔吸聲裝置、鋁纖維吸聲材料、發(fā)泡鋁吸聲材料、泡沫玻璃、聚氨酯吸聲泡沫等。泡沫玻璃存在易碎的缺點，吸聲系數在0.4～0.6，吸聲頻帶較窄。聚氨酯吸聲泡沫存在不耐高溫、耐候性差等缺點。微穿孔板結構加工簡單，無需內填材料，由微孔產生足夠的聲阻，與空腔形成共振吸聲結構。但受加工工藝限制，金屬微穿孔板的孔徑通常在0.5mm~1mm，單層微穿孔板結構的吸聲頻帶較窄，一般約為1個倍頻程。雙層微穿孔結構的吸聲頻帶有所拓展，但通常不超過2個倍頻程。

對于單一空腔的普通共振吸聲結構，要在低頻有良好的吸聲性能，必須大幅度增加空腔深度，體量往往很大。此外，單一空腔的普通共振吸聲結構的吸聲頻帶較窄，對于孔徑為1mm的微穿孔板，半吸聲帶寬(吸聲系數≥0.5)通常不到2個倍頻程。吸聲頻率要求越低，吸聲結構的厚度往往要求越大，在空間普遍受到限制的場合下，普通共振吸聲結構無法很好地滿足噪聲控制的實際需要。

為此，吸聲性能良好的小尺寸新型低頻共振吸聲結構的研究和設計一直是聲學領域的熱點和難點。由兩種具有不同聲阻抗的表面非平齊的單層微穿孔結構在兩個正交方向上周期并列形成三維結構，聲阻抗及表面構型周期變化引起的散射顯著影響結構的吸聲特性。在阻抗匹配的情況下可以使得整體結構的吸聲頻帶顯著拓寬，吸聲系數0.8以上的有效吸聲頻帶可達2~3個倍頻程，吸聲系數0.6以上的吸聲頻帶達3~4個倍頻帶，峰值為0.9~1.0，吸聲性能平坦，且中低頻吸聲性能顯著提高。

該結構加工簡單，安裝簡便，無需任何多孔纖維吸聲材料，吸聲性能優(yōu)越。

發(fā)明內容

本實用新型的目的在于提出一種寬頻帶、高吸聲系數、裝置簡單、易于清潔的表面構型及聲阻抗均呈雙周期變化的三維微穿孔寬頻吸聲結構，適用于各需要降噪的場合，尤其1.5KHz以下的噪聲。