[發明專利]亥姆霍茲共振器及基于其的低頻寬帶吸聲降噪結構

在審

• 申請號: 201911036388.X
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN111105774A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 李勇;黃思博;周志凌
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G10K11/172
• 分類號: G10K11/172
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 王華英

本發明公開了一種亥姆霍茲共振器及基于其的低頻寬帶吸聲降噪結構，其中亥姆霍茲共振器包括亥姆霍茲共振器本體，亥姆霍茲共振器本體內設置有至少一個內嵌管，亥姆霍茲共振器本體開口內側面包裹在一個所述內嵌管外側；所有所述內嵌管之間不接觸。低頻寬帶吸聲降噪結構包括剛性的框架，框架內并列設置有至少兩個亥姆霍茲共振器。本發明亥姆霍茲共振器不僅實現了更加優越的低頻、寬頻的吸聲降噪效果，更有效地減少亥姆霍茲共振器的厚度；低頻寬帶吸聲降噪結構現在低頻寬帶吸聲降噪結構中提升每個弱吸聲亥姆霍茲共振器的吸聲效果，進而利用較薄的低頻寬帶吸聲結構在更寬頻的范圍內實現較高效的吸聲。

技術領域

本發明涉及低頻減震降噪技術領域，尤其涉及一種亥姆霍茲共振器及基于其的低頻寬帶吸聲降噪結構。

背景技術

低頻噪聲一直是噪聲控制工程中的重點和難點。在傳統噪聲控制工程中，聲學材料只能對波長與材料尺度相當的噪聲進行控制，若要實現對低頻噪聲的降低，則需設計吸聲材料的厚度到分米甚至米量級，該種厚度顯然對噪聲控制帶來了諸多不便，同時吸聲棉等傳統聲學材料還存在低溫無法使用，使用壽命不長等問題。

為了解決傳統噪聲控制工程中問題，現有聲學穿孔板引入共振特性大幅提升了中低頻的吸聲特征，其材質也多采用鋁、鋼等金屬材質，具有耐腐蝕、耐低溫、可承受高速氣流沖擊以及適用于高聲強等優勢；然而由于共振結構自身窄帶較窄，因此無論是單層還是雙層微穿孔板都無法勝任寬頻帶的降噪要求，即基于單共振系統構建的吸聲降噪結構僅可在共振頻率及一定臨近帶寬內實現較好的吸聲效率，無法實現較寬的工作頻帶。

為了解決吸聲材料工作頻帶不夠寬的問題，目前主要通過將多個單共振系統進行耦合來拓寬吸聲帶寬。現在最常用的耦合技術將多個具有不同共振頻率的強吸聲單元進行耦合，進而拼湊成一個寬頻的強吸聲降噪結構，該種耦合方式直接且基礎。但上述耦合技術忽略了吸聲單元排列方式對吸聲性能的作用規律以及不同排列方式之間引起的耦合和增強效應，現有耦合方式吸聲帶寬的擴寬主要依賴于吸聲峰的個數，因此在多個吸聲峰之間會存在大量的吸聲低谷，帶來效率的損失；同時現有耦合方式要求每個吸聲單元都具有強吸聲性能，這種強吸聲性能則要求結構具有特定的厚度，導致最終的吸聲降噪結構較厚，無法實現更加輕薄的寬帶吸聲降噪結構。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有噪聲控制工程中的低頻寬帶吸聲降噪結構厚度較大，且在對其進行耦合時存在較高的聲阻抗設計要求；同時通過現有單體共振器耦合得到的低頻寬帶吸聲降噪結構不僅存在厚度加大的問題，還存在因耦合而導致地低頻寬帶吸聲降噪結構存在多個吸聲低谷的問題，嚴重影響寬帶吸聲降噪結構的使用效果。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種亥姆霍茲共振器，其特征在于，包括亥姆霍茲共振器本體，所述亥姆霍茲共振器本體內設置有至少一個內嵌管，所述亥姆霍茲共振器本體開口內側面包裹在一個所述內嵌管外側；

其中，所有所述內嵌管之間不接觸。

優選地，所述亥姆霍茲共振器本體內還包括用于對所述亥姆霍茲共振器本體內腔進行分割的隔板，每個所述隔板上貫穿設置有一個內嵌管。

優選地，所述亥姆霍茲共振器本體開口內側面包裹的所述內嵌管高度大于等于所述亥姆霍茲共振器本體開口厚度。

優選地，貫穿設置于所述隔板上的內嵌管高度大于等于所述隔板厚度。

為了解決上述技術問題，本發明還提供了一種基于亥姆霍茲共振器的低頻寬帶吸聲降噪結構，包括剛性的框架，所述框架內并列設置有至少兩個如上述任意所述的亥姆霍茲共振器。

優選地，所述亥姆霍茲共振器的主要吸聲頻率的吸聲效率在20％-80％之間。

優選地，所述框架內設置的所有所述亥姆霍茲共振器長度相同。

優選地，在并列設置的所述亥姆霍茲共振器上方預設距離設置有一層微穿孔板，以實現多個所述亥姆霍茲共振器與所述微穿孔板之間的串聯耦合。