[發(fā)明專利]透氣聲學(xué)超吸收裝置和屏障

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910793952.6
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN112447161A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊志宇;周振威;赫曉東
• 申請（專利權(quán)）人: 凌波怡聲科技（深圳）有限公司
• 主分類號: G10K11/172
• 分類號: G10K11/172;G10K11/04;G10K11/02;E04B1/82;E04B1/86;E04B1/84
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本發(fā)明屬于減震降噪技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供了一種可透氣的聲學(xué)吸收結(jié)構(gòu)，克服了使用不透氣配重薄膜共振器的超吸聲裝置（US 9,711,129 B2）的缺點(diǎn)，使用透氣的配重薄膜共振單元和一個通過小孔與空氣相通的小空氣腔體，使所述結(jié)構(gòu)前后空氣得以相通，但依然能夠在有效地吸收聲能。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及吸聲裝置，具有透氣、通風(fēng)并保持高吸收系數(shù)的能力。

背景技術(shù)

已披露技術(shù)的雜化薄膜共振吸聲器（Hybrid Membrane Resonator）形成的聲學(xué)超吸收（Extraordinary Acoustic Absorber）裝置如圖1A所示，包括不透氣的彈性薄膜101，所述膜上附配重片102，所述膜的邊界固定并封住由固體結(jié)構(gòu)103構(gòu)成的密封腔104的開口。附配重片的膜固定在開口的框邊上，構(gòu)成配重薄膜共振器（Decorated MembraneResonator）。空氣和水這樣的流體是無法穿過薄膜和所述固體結(jié)構(gòu)的。使用已披露技術(shù)所制造的雜化薄膜共振吸聲器的薄膜不透氣，空氣密封在腔體里面。然而，在許多實(shí)際應(yīng)用中，環(huán)境的溫度有著非常廣的變化范圍，從冬天的-40度到夏天太陽直射時的70多度。外界空氣溫度的變化會改變腔體內(nèi)密封氣體的壓強(qiáng)，使薄膜兩側(cè)的壓力平衡被打破，導(dǎo)致薄膜的預(yù)張力變化和吸聲頻率的漂移。如果雜化薄膜共振吸聲器的薄膜能夠透氣，腔體內(nèi)的空氣與環(huán)境大氣可以直接相通，那么無論環(huán)境溫度如何變化，薄膜兩邊的壓力平衡和薄膜原始的預(yù)張力都能夠得以保持。此外，若使用由已披露技術(shù)的透氣雜化薄膜共振吸聲器裝置的二維陣列構(gòu)成的大面積噪聲吸收壁（圖1B），則該壁是完全不透氣的。另一種全吸收的現(xiàn)有裝置可以提供良好的通風(fēng)能力（圖1C），但它們需要圍繞通風(fēng)道的大型側(cè)結(jié)構(gòu)。所述結(jié)構(gòu)包括通風(fēng)通道105，構(gòu)成所述通道部分側(cè)壁的配重薄膜共振器106、107，并封住背腔108、109。所述背腔成為圍繞通風(fēng)道的大型側(cè)結(jié)構(gòu)。因此，由這種裝置的二維陣列構(gòu)成的吸聲壁的相當(dāng)部分表面為硬板，與透氣雜化薄膜共振吸聲器裝置相比，其吸收聲音比較差，所以這樣的吸聲壁雖然可以通風(fēng)，但只有部分面積是完美吸收的，整體上達(dá)不到完整的完美吸收。

我們首先確定可能用在透氣雜化薄膜共振吸聲器上的透氣膜。圖2A所示為不透氣彈性膜（曲線201）、帶有許多小孔的穿孔剛性板（曲線202）、和彈性穿孔膜的透射譜（曲線203）的理論聲波透射譜。如不透氣的典型配重薄膜共振器那樣，曲線201具有幾個共振和反共振。曲線202除了由多孔板小孔的空氣通道聲音泄漏外，沒有其它的共振特征。曲線203表現(xiàn)出具有共振和反共振的彈性膜的特征，以及由于空氣通道而產(chǎn)生的聲音泄漏的特征。現(xiàn)有文獻(xiàn)和已披露技術(shù)證明穿孔剛性板不適用于透氣雜化薄膜共振吸聲器，因此具有透氣膜的透氣雜化薄膜共振吸聲器的唯一剩余候選是彈性穿孔膜（Elastic PerforatedMembranes）。另一方面，如果滲透率太高（孔太多和/或孔太大），其聲音泄漏效益會掩蓋彈性穿孔膜彈性結(jié)構(gòu)的共振和反共振效應(yīng)，這些效應(yīng)決定了彈性穿孔膜的聲阻抗。

發(fā)明內(nèi)容

使用透氣的薄膜構(gòu)造雜化薄膜共振吸聲器成為透氣聲學(xué)超吸收裝置。彈性薄膜上的微孔為裝置提供透氣性，雜化薄膜共振吸聲器背板上的小孔則使裝置前后同時通風(fēng)。這里使用了兩層透氣薄膜，一層膜被拉伸，使其加有預(yù)應(yīng)力，但膜的空洞因此被拉大，透氣太大。這一問題由第二層不拉伸的膜解決，以降低漏音。若有需要，可加幾層不拉伸的膜來減低漏音。（若拉伸的膜已具有良好的減低漏音的效果，也可只用一層膜。）兩層間通過質(zhì)量塊或者小片進(jìn)行剛性連接，二者的振動得以同步。薄膜和通風(fēng)的腔體耦合的振動模式?jīng)Q定吸聲的頻率，可通過腔體的體積和彈性膜的張力來進(jìn)行調(diào)節(jié)。

附圖說明

圖1A是傳統(tǒng)雜化薄膜共振吸聲器圖示。

圖1B是雜化薄膜共振吸聲器吸聲墻。

圖1C是現(xiàn)有雜化薄膜共振吸聲器通風(fēng)隔音裝置。

圖2A是不透氣膜、穿孔剛性板、穿孔膜三者的透射系數(shù)譜。

圖2B是雙層透氣配重薄膜共振器的側(cè)剖視圖。

圖2C是雙層透氣配重薄膜共振器實(shí)物照片。