[發明專利]吸聲結構及吸聲裝置

在審

• 申請號: 202011442711.6
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112669802A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 陳建棟;黃唯純;解龍翔;顏學俊;鐘雨豪;錢斯文;盧明輝;劉樂;馬仁杰
• 申請（專利權）人: 南京光聲超構材料研究院有限公司;南京大學
• 主分類號: G10K11/172
• 分類號: G10K11/172
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 宋永慧

本申請提供一種吸聲結構及吸聲裝置。吸聲結構包括呈蜂窩狀的亥姆霍茲共振器陣列，其中，每個亥姆霍茲共振器包括：罩殼，具有相對設置的第一側和第二側，第一側開設有微孔；以及插管，設于罩殼內部，與第一側連接并向第二側延伸，插管與微孔共軸，且插管的孔徑與微孔的孔徑相等；各罩殼的第一側共同形成吸聲結構的聲波射入面，且在預設頻段內，亥姆霍茲共振器陣列的整體聲阻抗與空氣的聲阻抗相匹配。上述吸聲結構可在低頻段實現較佳的吸聲效果，并可節省空間，降低制備成本，減少環境污染。

技術領域

本發明涉及消聲器件技術領域，特別是涉及一種吸聲結構及吸聲裝置。

背景技術

傳統的吸聲材料包括多孔吸聲材料。多孔吸聲材料的吸聲機理：當聲波入射到多孔吸聲材料時，引起孔隙中的空氣振動。由于摩擦和空氣的粘滯阻力,使一部分聲能轉變成熱能。此外，孔隙中的空氣與孔壁、纖維之間的熱傳導，也會引起熱損失，使聲能衰減。多孔吸聲材料對中高頻有很好的吸聲特性，吸聲系數隨聲頻率的增高而增大，吸聲系數α在500Hz以上可達到0.5～0.9。

然而，傳統的多孔吸聲材料受制于自身的物理性質，厚度最少是聲波的四分之一。若使用多孔吸聲材料進行低頻噪聲的消除，所需的厚度也會較大，進而導致成本大大增加。例如，針對50Hz以下頻段的噪聲，多孔吸聲材料的厚度至少要有1.5m。

除此之外，根據制備材料的不同，傳統的多孔吸聲材料還具有以下缺點：

(1)塑料泡沫類多孔材料易老化，無法在戶外環境使用；

(2)玻璃或巖石纖維類多孔材料在戶外條件下易粉化失效，且易產生致癌碎屑物質；

(3)發泡類多孔材料在現場施工階段，會釋放有毒氣體。

發明內容

基于此，有必要針對傳統的多孔吸聲材料低頻消聲成本高、壽命短、制備過程容易污染環境危害健康的問題，提供一種改進的吸聲結構。

一種吸聲結構，包括亥姆霍茲共振器陣列，其中，每個所述亥姆霍茲共振器包括：

罩殼，具有相對設置的第一側和第二側，所述第一側開設有微孔；以及，

插管，設于所述罩殼內部，與所述第一側連接并向所述第二側延伸，所述插管與所述微孔共軸，且所述插管的孔徑與所述微孔的孔徑相等；

各所述罩殼的第一側共同形成所述吸聲結構的聲波射入面，且在預設頻段內，所述亥姆霍茲共振器陣列的整體聲阻抗與空氣的聲阻抗相匹配。

上述吸聲結構，通過使亥姆霍茲共振器陣列的整體聲阻抗與空氣的聲阻抗相匹配，有利于具備較大的吸聲系數，進而在低頻段實現較佳的吸聲效果；并且，在相同低頻吸聲頻段下，上述吸聲結構所需的安裝空間小，布置該類吸聲結構時，無需另外布置空腔結構，可大大節省空間，降低制備成本。

在其中一個實施例中，各所述亥姆霍茲共振器的微孔孔徑不全相同；和/或，各所述亥姆霍茲共振器的插管長度不全相同。

在其中一個實施例中，各所述亥姆霍茲共振器的微孔孔徑各不相同；和/或，各所述亥姆霍茲共振器的插管長度各不相同。

在其中一個實施例中，各所述罩殼的第一側位于同一面內，且所述亥姆霍茲共振器陣列的整體聲阻抗Z滿足：其中，Z_HH表示所述亥姆霍茲共振器的聲阻抗，n表示所述亥姆霍茲共振器的序數。

在其中一個實施例中，所述亥姆霍茲共振器的聲阻抗Z_HH滿足：