[發明專利]一種阻抗復合寬頻消聲結構

有效

• 申請號: 202010108214.6
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111305405B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 楊誠;陳江艷
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: E04B1/82
• 分類號: E04B1/82;E04B1/84;E04B1/86
• 代理公司: 重慶蘊博君晟知識產權代理事務所(普通合伙) 50223
• 代理人: 王玉芝

本發明提供了一種阻抗復合寬頻消聲結構，包括：外框架、穿孔吸聲板，多個縱向吸聲模塊和橫向吸聲模塊，所述外框架由若干穿孔板拼接形成，具有一個開口部，穿孔吸聲板固定于外框架內，包括朝向所述外框架開口部的后部和位于相反側的前部，多個縱向吸聲模塊設置于外框架和穿孔吸聲板前部之間，縱向吸聲模塊之間間隙排列布置，縱向吸聲模塊的一端固定于外框架，橫向吸聲模塊設置于穿孔吸聲板的后部和外框架的開口部之間并固定在外框架內，所述阻抗復合寬頻消聲結構至少固定安裝在室內的墻壁以及天花板上，本發明基于材料吸聲和孔板共振實現聲音的消耗衰減，較尖劈及普通平板結構，使用吸聲材料更少，占用空間更小,截止頻率更低。

技術領域

本發明涉及室內消聲技術領域，具體為一種阻抗復合寬頻消聲結構。

背景技術

在室內模擬自由聲場或半自由聲場空間，需要滿足墻面吸聲系數為99％以上，半自由場地面的反射系數為95％以上。人耳可聽聲音頻率范圍為20Hz～20000Hz,由于頻率越低，波長越長，吸聲越難。根據吸聲材料特性，頻率越低，需要的吸聲材料厚度越高。截止頻率就是指在此頻率以上，墻面的吸聲系統能保證99％的吸聲系數。

為構建上述聲學環境，滿足消聲室截止頻率要求，需要在墻面安裝消聲結構，現有消聲結構最常用的有尖劈消聲結構和平板消聲結構。

尖劈消聲結構是把多孔性和多纖維材料做成錐形或尖劈狀吸聲體，該結構有較好的流阻特性，當聲波入射時，由于吸聲層的逐漸過渡性質，材料的聲阻抗與空氣的聲阻抗能較好地匹配，使聲波傳入吸聲體，并被高效的吸收。要滿足較低的截止頻率，必須要增加尖劈長度，根據相關資料，到達100Hz截止頻率，需要800mm左右長度的尖劈，進一步提高截止頻率到50Hz，其尖劈長度需要增加到1700mm左右。尖劈消聲結構存在占用空間大，材料用量多等問題和缺點，在房間尺寸緊湊時，無法滿足低截止頻率要求。

普通平板消聲結構是把多孔性和多纖維材料做成平板形式，這種結構較尖劈結構，厚度減小，但是由于吸聲材料為平面形式，沒有逐漸增厚的過渡過程，聲阻抗較大，當平板材料厚度達到一定程度，流阻過大，聲反射嚴重，影響吸聲效果，吸聲系數會降低，從而影響該結構能達到的最低截止頻率(要達到較低截止頻率需要增加材料厚度，材料厚度增加過多，又會導致流阻增加，聲反射增強，影響吸聲系數)。根據默澤(Moese)2007年最新研究成果，流阻大于800Pas/m,小于2400Pas/m(800Pasm-1＜Ξd＜2400Pasm^-1)是最佳范圍，而實際使用的大部分吸聲材料的流阻率Ξ＞7500Pasm^-2,如果吸聲材料層厚d遠小于聲音波長λ(d＜＜λ)，吸聲系數α會很差，只有當d＞λ/4時，吸聲系數α才大于0.9，其中波速＝頻率×波長，即v＝fλ，空氣中波速近似340m/s，即50Hz截止頻率，要求吸聲材料厚度大于1.7m才能滿足吸聲系數α大于0.9，因此，現有吸聲材料層疊方式組合成平面吸聲體，存在先天不足，很難達到最佳吸聲效果。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種阻抗復合寬頻消聲結構，能夠解決現有尖劈消聲結構占用空間大，材料用量多，而使用平板結構的截止頻率高(截止頻率越低越好)、低頻吸聲效果差等問題。

本發明所述的一種阻抗復合寬頻消聲結構，包括：外框架，所述外框架由若干穿孔板拼接形成，具有一個開口部；穿孔吸聲板，固定于外框架內，包括朝向所述外框架開口部的后部和位于相反側的前部；多個縱向吸聲模塊，設置于外框架和穿孔吸聲板前部之間，縱向吸聲模塊之間間隙排列布置，縱向吸聲模塊的一端固定于外框架，所述縱向吸聲模塊的空隙率為35％-70％，縱向吸聲模塊的截面為矩形面或彎折面；橫向吸聲模塊，設置于穿孔吸聲板的后部和外框架的開口部之間并固定在外框架內，所述縱向吸聲模塊、橫向吸聲模塊均包括多孔質吸聲材料；所述阻抗復合寬頻消聲結構至少固定安裝在室內的墻壁以及天花板上。