[發明專利]一種并聯亥姆霍茲共振腔的吸聲器及其優化方法

在審

• 申請號: 202111541767.1
• 申請日: 2021-12-16
• 公開（公告）號: CN114203140A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 楊小翠
• 申請（專利權）人: 南京工業職業技術大學
• 主分類號: G10K11/172
• 分類號: G10K11/172
• 代理公司: 蕪湖思誠知識產權代理有限公司 34138
• 代理人: 陳小龍

本發明公開了一種并聯亥姆霍茲共振腔的吸聲器，包括消聲結構腔以及無縫隙陣列排布在消聲結構腔內部的若干亥姆霍茲共振腔，亥姆霍茲共振腔包括腔體、滑動安裝在腔體內部的滑動空腔板，腔體的一側設置有孔徑板，孔徑板的中心位置開設有開孔，遠離孔徑板的括腔體的端部設置有升降機構，升降機構的升降端與滑動空腔板的內側端面連接，升降機構通過移動滑動空腔板在腔體中的位置，調整單個亥姆霍茲共振腔的空腔高度T，其優化方法包括步驟：明確頻譜范圍；確定吸聲器的結構參數；加工制作初級吸聲器；優選最佳吸聲器結構參數以及加工制造最佳吸聲器，本發明可提高優化吸聲器的準確性。

技術領域

本發明涉及吸聲裝置技術領域，具體涉及一種并聯亥姆霍茲共振腔的吸聲器及其優化方法。

背景技術

噪聲環境污染已成為眾多環境污染防治科研工作者的研究熱點。噪聲給人類的健康帶來重大影響，給人最直觀的感受就是煩惱，同時噪聲會嚴重干擾人的睡眠。噪聲還會由于暴露在不想要的和令人不安的巨大聲音中而導致人的心理和身體疾病，特別是在持續、長時間暴露在高分貝的噪聲環境中。因此，迫切需要研制吸聲器對環境噪聲進行控制，改善人居環境，提升生活質量。

由于傳統吸聲材料的低頻耗散較弱，需要比較大的體積才能對低頻噪聲進行有效吸聲，占用空間大且成本高。近幾年，具有亞波長尺寸的聲學超材料得到廣泛關注，薄膜聲學超材料、亥姆霍茲聲學超材料和Fabry-Perot(FP)聲學超材料在深亞波長的噪聲頻段表現出完美吸聲特性。雖然聲學超材料在特定頻率可以實現深亞波長尺寸的完美吸聲，但是受限于聲學超材料的共振特性，大部分聲學超材料吸聲頻帶較窄，僅能針對非常窄的特定頻率進行吸聲，無法滿足實際寬頻降噪的需要，限制了其在低頻噪聲控制領域的應用。

研究證明通過引入不同共振頻率的諧振腔可以增加整個結構吸聲峰的數量，克服了單個腔體的窄帶吸聲的缺陷。通過對諧振腔共振頻率的精確調控，能夠實現寬帶吸聲的效果。同時隨著人工智能技術的發展，使得針對不同噪聲的頻譜范圍，設計專門的吸聲器成為了可能。

目前常用吸聲器的設計流程一般包括以下步驟：測試噪聲頻譜分布特征；確定吸聲器尺寸限制；設計吸聲器結構；理論/仿真分析吸聲性能；運用某種智能算法進行參數優化；制備吸聲器樣品；測試吸聲器降噪性能。目前申請的吸聲器專利中，吸聲器的結構固定，參數優化主要是通過理論建模和有限元仿真分析，之后再進行試驗驗證，參見“一種低頻寬帶聲學超材料復合吸聲結構及制備方法”(CN113393826A)、“一種低頻寬帶復合平板吸聲結構”(CN113539224A)、“吸聲單元及吸聲裝置”(CN112435647A)等，類似專利通過理論建模或者有限元仿真的參數優化總有一定的偏差，因為理論建模和仿真分析難以完全復現實驗過程，導致優化吸聲器的準確性不高。

發明內容

為此，本發明提供一種并聯亥姆霍茲共振腔的吸聲器及其優化方法，以解決現有技術中的上述缺陷。

一種并聯亥姆霍茲共振腔的吸聲器，包括消聲結構腔以及無縫隙陣列排布在所述消聲結構腔內部的若干亥姆霍茲共振腔，所述亥姆霍茲共振腔包括腔體、滑動安裝在所述腔體內部的滑動空腔板，所述腔體的一側設置有孔徑板，所述孔徑板的中心位置開設有開孔，遠離所述孔徑板的所述括腔體的端部設置有升降機構，所述升降機構的升降端與所述滑動空腔板的內側端面連接，升降機構通過移動滑動空腔板在腔體中的位置，調整單個亥姆霍茲共振腔的空腔高度T。

優選的，所述亥姆霍茲共振腔的截面可以為正方形、三角形、六邊形、60°菱形或其他可線性無縫隙陣列的形狀。

優選的，所述升降機構包括剪刀式伸縮桿以及用于驅動所述剪刀式伸縮桿升降的絲杠傳動機構，所述滑動空腔板安裝在所述剪刀式伸縮桿的頂端。

一種并聯亥姆霍茲共振腔的吸聲器的優化方法，其包括以下步驟：

S100、明確頻譜范圍：

根據吸聲器的應用場景，使用聲級計對噪聲的頻譜特征進行測量，根據噪聲的頻譜分布規律，明確降噪的目標頻率段；