[发明专利]以吸声材料单元弱弹性级联为周期结构设计层的低频宽带吸声装置

说明书

技术领域

本发明属于噪声控制技术领域，涉及到以声波谐振和机械振动相位补偿理论以及声波带隙理论为基础的、低频宽带吸声装置，特别涉及到以吸声材料单元弱弹性级联为周期结构设计层的低频宽带吸声装置。

背景技术

在噪声控制领域中，近年来多层吸声结构一直受到广大工程技术人员和科研工作者的广泛关注，但主要工作是围绕微穿孔板吸声结构开展的。

2010年，中国科学院声学研究所张倩等申请了一项国家专利“一种内置共振腔体的复合吸声装置”，公开号为CN101727894A。2011年，北京绿创声学工程股份有限公司张晓杰等申请了一项国家专利“一种具有共振吸声结构的微穿孔板”，公开号为CN102044239A。同年，中国科学院声学研究所吕亚东等申请了一项国家专利“一种利用管腔耦合共振和管束间耦合共振的吸声装置”，公开号为CN101673543B。这三项专利吸声结构都是由穿孔板、背板、侧板以及空腔组成。其主要特征是：第一项专利在空腔内放置共振腔体，通过共振腔体在封闭空腔内形成的声散射和多腔耦合共振提高吸声效果；第二项专利是刚性背板的两端与微穿孔板的两端通过柔性或弹性材料连接，期待通过调整微穿孔板与刚性壁面之间的距离，在空腔内形成一个半主动共振吸声结构，提高吸声性能；第三项专利是在空腔内布满网状结构的管束。通过管束间的耦合共振以及管束结构对共振吸收峰和吸声频带的调制特性，提高吸声效果。2012年，南京大学焦其金等申请了一项国家专利“基于微穿孔和腔内共振系统的组合吸声结构”，公开号为CN102646414A。该结构由微穿孔板、空腔和腔内共振系统组成，通过调节腔内共振系统的参数、微穿孔板的参数和空腔深度，实现较宽频带吸声。同年，北京市劳动保护科学研究所李贤徽等申请了一项国家专利，“一种微穿孔板薄膜粘层复合吸声板”，公开号为CN202986208U。该吸声板依次由微穿孔板、粘弹材料层和薄膜层组成，粘弹材料层具有与微穿孔板的微孔相对应的弹性通孔和纵横交错的微细弹性通道。

这些研究工作，主要是以声波谐振理论为基础，利用微穿孔板和共振腔实现中高频吸声降噪，而针对低频，由于所设计吸声结构的尺寸过大，难于实际应用。

本发明主要针对低频宽带吸声降噪，将吸声材料制成薄层，通过弱弹性联接方式，将多层吸声材料薄层级联在一起形成一维周期阵列，构成具有低频禁带的低频吸声周期结构设计层，它能阻止一定频带内的低频声波在其中传播并吸收声波。本发明以这种自身具有低频吸声能力的低频吸声周期结构设计层作为基本吸声组件，同时应用声波谐振理论来设计中高频多层吸声结构，就构成了包含低频的宽带吸声装置。

现已公开的吸声结构专利，主要是以声波谐振理论为基础，实现中高频吸声降噪。

近年来国内外学者和工程技术人员开展的多层吸声结构的研究工作，主要是以声波谐振理论为基础，实现中高频吸声降噪。而本发明综合应用了声波带隙理论和声波谐振理论，通过设计低频吸声周期结构设计层的声波带隙，实现低中高频宽带吸声。本发明无论是从低频宽带吸声装置本身，还是从工作原理和设计思想上，都与现有的多层吸声装置有较大差别，在低频宽带吸波方面，具有一定的优越性。

发明内容

本发明综合应用了声波带隙技术和声波谐振技术，针对低频宽带吸声降噪，提供了一种新的声波吸收结构——以吸声材料单元弱弹性级联为周期结构设计层的低频宽带吸声装置，实现低中高频宽带吸声。

本发明解决技术问题采用的技术方案如下：

以吸声材料单元弱弹性级联为周期结构设计层的低频宽带吸声装置，包括多个低频宽带吸声结构块和安装架。低频宽带吸声结构块周期平铺，并通过安装架固定在背墙上，如图1、2所示，图2是本低频宽带吸声装置的侧视图，图中可见中间1个完整的低频宽带吸声结构块、四周8个不完整的低频宽带吸声结构块以及固定在背墙上的安装架。

其中每个低频宽带吸声结构块，包括不多于十层的低频吸声周期结构设计层。周期结构设计层之间以及周期结构设计层与背墙之间，通过弱弹性型式联接，如图1所示。其中弱弹性联接型式，包括弹性橡胶、弹性高分子、弹簧和金属片等。同时，周期结构设计层之间以及周期结构设计层与背墙之间，没有间隙或间隙较小。

其中低频吸声周期结构设计层，是本发明低频宽带吸声装置的基本设计层。它是具有带隙特性的周期结构，包括多层吸声材料单元，如图3、6、7所示。吸声材料单元之间通过弱弹性型式联接，包括弹性橡胶、弹性高分子、弹簧和金属片等。