[發明專利]一種內置薄膜型聲學超材料的雙層板隔聲裝置

在審

• 申請號: 202010077998.0
• 申請日: 2020-02-02
• 公開（公告）號: CN111369962A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 吳衛國;曾天成;劉闖
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G10K11/162
• 分類號: G10K11/162;G10K11/168;G10K11/175
• 代理公司: 暫無信息
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本發明涉及噪聲控制技術領域，具體為一種內置薄膜型聲學超材料的雙層板隔聲裝置。本發明將薄膜型聲學超材料固定于雙層板之間，通過雙層板與薄膜型聲學超材料的聲學耦合作用，既將雙層板的隔聲性能提高，同時在雙層板隔聲谷值范圍內出現一個隔聲峰值，從而顯著提高雙層板的隔聲效果。

技術領域

本發明涉及噪聲控制技術領域，具體為一種內置薄膜型聲學超材料的雙層板隔聲裝置。

技術背景

近30年來，隨著國家高速列車、航空航天、汽車等的快速發展，噪聲問題一方面制約著各領域自身的發展，另一方面還干擾者人們的正常工作和生活。為了減小低頻噪聲對人們正常生活的影響以及增強結構面對不同聲學環境的普適性，一些隔聲結構特別是輕型的薄板結構，廣泛應用于建筑、汽車、船舶、航空和宇航等領域。現有的結構多為雙層板結構，有著其固有的隔聲谷值。為改善雙層板的隔聲缺陷，現有的方法多采用填充阻尼材料和吸音材料對聲波進行衰減，但是并不能從結構上對雙層板進行設計的突破，僅限于將雙層板的隔聲谷值進行一定量的提高，已經不能滿足設計要求，特別是在當前我國“全面提高重大裝備技術水平”的國家戰略發展需求下，更有必要大力發展結構減振降噪的新理論、新方法和新技術。

聲學超材料是一種具有負等效特性的周期性亞波長結構組成的復合材料,可以通過小尺寸控制大波長。21世紀以來，科研工作者們研究了許多聲學超材料的模型，針對于低頻噪聲控制提出了新的解決辦法。2000年，劉正猷教授首次提出了局域共振型聲學超材料，實現了“小尺寸控制大波長”，利用毫米級材料實現對低頻噪聲的有效控制，打破了質量定律；2018年，聞軼凡等人發明了一種磁流變薄膜中心附加質量塊結構形式的聲學超材料，可以調節外附加徑向磁場加載裝置輸入電流，來變化徑向磁場對磁流變薄膜的作用力，以實現對隔聲峰值所對應頻率的有效控制。(專利申請號為201811083083.X)

薄膜型聲學超材料因其輕質以及較好的低頻隔聲性能，得到了廣泛的關注。薄膜型聲學超材料彌補了傳統的線性隔聲材料應對低頻噪聲問題上的缺陷，表現出了良好的低頻降噪性能。基于結構局域共振原理的薄膜型聲學超材料，已經成為超材料在低頻噪聲領域應用的主要發展趨勢。

現有的改善雙層板結構隔聲性能的方法比較單一，多為在雙層板的空腔內添加阻尼材料和吸音材料,主要有以下三點不足：

(1)只是單純地提高結構的隔聲量，并沒有改善雙層板的隔聲特性；

(2)空腔內所添加的材料種類相對單一，大多為多孔性吸聲材料；

(3)難以完全彌補雙層板隔聲曲線的谷值。

發明內容

本發明提供了一種內置薄膜型聲學超材料的雙層板隔聲裝置，將薄膜型聲學超材料固定于雙層板之間，通過雙層板與薄膜型聲學超材料的聲學耦合作用，既將雙層板的隔聲性能提高，同時在雙層板隔聲谷值范圍內出現一個隔聲峰值，從而顯著提高雙層板的隔聲效果。

本發明的技術方案是：所述的隔聲裝置由薄膜型聲學超材料和雙層板組成，其特征在于：薄膜型聲學超材料固定于雙層板的空腔內。

本發明的技術方案是：所述的雙層板由上層板、下層板和套筒組成，其特征在于：上層板固定于套筒的頂端，下層板固定于套筒的底端。

本發明的技術方案是：所述的上層板和下層板之間的軸向距離以及上層板和下層板的厚度能夠改變雙層板隔聲谷值的頻率。

本發明的技術方案是：所述的上層板和下層板由包括鐵，鋁在內的金屬材料制成，或由包括木材，塑料在內的非金屬材料制成。

本發明的技術方案是：所述的上層板和下層板為金屬材料時，其厚度在1mm-3mm之間；上層板和下層板為非金屬材料時，其厚度在3mm-10mm之間。