[发明专利]宽频声学超材料

说明书

本发明提供了一种宽频声学超材料，其包括具有多个镂空部位的格栅板；弹性薄膜，其张紧固定于所述格栅板，且第一表面与所述格栅板贴合；多个质量块，固定于所述弹性薄膜的第二表面，每个所述质量块与所述格栅板的一个镂空部位相对；且每个所述质量块的周围围绕有多个所述刚度控制块，每个所述刚度控制块固定于所述弹性薄膜的第二表面。本发明解决了现有声学超材料有效隔声带较窄的问题，提升了其隔声降噪效果。

技术领域

本发明涉及声学超材料技术领域，特别涉及一种宽频声学超材料。

背景技术

声学超材料作为一种新型隔声材料，其隔声基于局域共振原理，即当设计频段的声波入射到声学超材料上时，会激励声学超材料发生形变，产生局域共振。声学超材料一半左右的部分产生于声波相同方向的振动变形，另一半产生与声波相反方向的振动变形，因此透过声学超材料的远场声波产生的正负叠加而干涉抵消的现象，实现了隔声效果。声学超材料突破了传统隔声材料低频隔声受质量定理的限制，利用小尺寸低密度的声学超材料可以实现较高的低频隔声，低频隔声峰值处的隔声量比相同面密度的传统声学材料高30dB以上。

声学超材料虽然在其隔声峰值频率附近有非常好的隔声性能，但其15dB以上的有效隔声带宽一般小于200Hz。而实际的噪声源，例如制冷装置的压缩机噪声、风机噪声等，其主要噪声分布100Hz-1500Hz在一个较高的频率范围内。因此，如何增大声学超材料的隔声频带的宽度，使其于应用在制冷装置领域，成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是要提供一种宽频声学超材料，以解决现有声学超材料有效隔声带宽较窄的问题，提升其隔声降噪效果。

为此，本发明提供了一种宽频声学超材料，其包括：

具有多个镂空部位的格栅板；

弹性薄膜，其张紧固定于所述格栅板，且第一表面与所述格栅板贴合；

多个质量块，固定于所述弹性薄膜的第二表面，每个所述质量块与所述格栅板的一个镂空部位相对；且

每个所述质量块的周围围绕有多个所述刚度控制块，每个所述刚度控制块固定于所述弹性薄膜的第二表面。

可选地，每个所述质量块为轴线垂直于所述弹性薄膜表面的圆柱状。

可选地，每个所述质量块周围围绕有4个所述刚度控制块。

可选地，每个所述刚度控制块为长方体状。

可选地，每个所述刚度控制块的长度方向沿所述质量块的径向方向延伸，形状均相同且在所述质量块的周围均布。

可选地，每个所述刚度控制块的长度方向垂直于所述质量块的径向方向延伸，形状均相同且在所述质量块的周围均布。

可选地，所述格栅板由多个横格栅条和多个竖格栅条构成，每相邻两个所述格栅条的间距相等，每相邻两个所述竖格栅条的间距相等，以形成多个形状相同的矩形镂空部位；每个所述质量块与一个所述矩形镂空部位的中央位置相对。

可选地，所述格栅板由硬质塑料或硬质复合材料制成。

可选地，所述弹性薄膜由硅橡胶材料制成。

可选地，所述弹性薄膜上设置有多个安装孔，每个所述质量块嵌固于一个所述安装孔内。

本发明基于声学超材料的隔声机理，通过在质量块的周围设置刚度控制块，能够优化声学超材料的关键模态，从而可明显增大声学超材料的有效隔声带宽。相比于现有技术采用增大质量块质量的方式，本发明的方法不会增加太多成本，材料的可靠性也不会降低。

本发明通过增大声学超材料的有效隔声频带的宽度，能够使其更加适用于阻隔制冷装置中分布在100Hz～1500Hz的压缩机和风机噪声，扩展了其应用范围。