表面构型及声阻抗双周期突变微穿孔超宽频带吸声结构的制作方法

本实用新型属声学技术领域，具体为一种用于中低频噪声的表面构型及声阻抗双周期突变微穿孔超宽频带吸声结构。

背景技术：

噪声污染问题随着城市经济的发展和人口的增长日益严重，噪声污染对人们的影响所引起的投诉在经济发达城市占各类环境投诉的50％以上。随着城市化建设的推进，不断增加的社会活动和使用设备使得人们的居住环境低频特性明显，这就经常造成环境噪声的声压级还未达到标准限值时，人们已经主观感觉烦恼。低频噪声可对人的思维能力产生显著干扰，影响人们的听觉系统、神经系统和心血管系统。因此近十几年来对低频噪声的研究得到广泛重视，新型低频吸声结构的研究是其中的热点之一。

吸声结构是噪声控制技术中的重要措施之一。传统的吸声结构多为孔纤维材料如玻璃棉、岩棉等，外加穿孔护面板。多孔纤维材料具有吸声性能好的优点，但存在耐候性差、吸声性能在受潮后失效、以及长期使用纤维产生飞扬，造成二次污染的问题，对人体健康产生危害。通常多孔纤维材料使用一段时间后需予以更换，且在生产、加工过程纤维也会危害人体。由于共振吸声结构在抗潮湿、卫生清洁、环境友好等方面比传统多孔纤维材料具有优越性，得到越来越广泛的应用，具有取代传统纤维材料的趋势。新型共振吸声结构的机理、计算模型和开发应用也一直在不断地发展完善。

随着人们环保意识的增强和生活水平的提高，无纤维吸声材料得到越来越多的重视，呈现逐步取代传统的多孔纤维材料的趋势。目前已发展的无纤维吸声材料主要有微穿孔吸声装置、铝纤维吸声材料、发泡铝吸声材料、泡沫玻璃、聚氨酯吸声泡沫等。泡沫玻璃存在易碎的缺点，吸声系数在0.4～0.6，吸声频带较窄。聚氨酯吸声泡沫存在不能耐高温、耐候性差等缺点。微穿孔板结构加工简单，无需内填材料，由微孔产生足够的声阻，与空腔形成共振吸声结构。但受加工工艺限制，金属微穿孔板的孔径通常在0.5mm~1mm，单层微穿孔板结构的吸声频带很窄，一般不超过1个倍频程。双层微穿孔结构的吸声频带有所拓展，但通常不超过2个倍频程。

但是，对于单一空腔的普通共振吸声结构，要在低频有良好的吸声性能，必须大幅度增加空腔深度，体量往往很大。此外，单一空腔的普通共振吸声结构的吸声频带较窄，对于孔径为1mm的微穿孔板，半吸声带宽(吸声系数≥0.5)通常不到2个倍频程。吸声频率要求越低，吸声结构的厚度往往要求越大，在空间普遍受到限制的场合下，普通共振吸声结构无法很好地满足噪声控制的实际需要。

为此，吸声性能良好的小尺寸新型低频共振吸声结构的研究和设计一直是声学领域的热点和难点。由两种声阻抗的表面非平齐的单层微穿孔结构在一个方向周期并列，声阻抗及表面构型变化引起的散射显著影响结构的吸声特性。在阻抗匹配的情况下可以使得整体结构的吸声频带显著拓宽，吸声系数0.8以上的有效吸声频带可达2~3个倍频程，吸声系数0.6以上的吸声频带达3~4个倍频带，峰值为0.9~1.0，吸声性能平坦，且中低频吸声性能显著提高。

该结构加工简单，安装简便，无需任何多孔纤维吸声材料，吸声性能优越。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种超宽频带、高吸声系数、装置简单、易于清洁的表面构型及声阻抗双周期突变微穿孔超宽频带吸声结构，适用于各需要降噪的场合，尤其2.5KHz以下的噪声。

本实用新型提出的表面构型及声阻抗双周期突变微穿孔超宽频带吸声结构，由单元A封闭腔体12和单元B封闭腔体13交替周期性排列得到，其中：

单元A封闭腔体12为由微穿孔面板1、单元A前端面3、单元A后端面4、左端面7、单元隔板9和单元A底板10相连组成的长方体结构，单元A微穿孔面板1的四边分别连接单元A前端面3、单元A后端面4一侧、左端面7一侧、单元隔板9一侧；单元A底板10四边分别连接单元A前端面3一侧、单元A后端面4一侧、左端面7一侧、单元隔板9一侧，单元A微穿孔面板1和单元A底板10平行；

单元B封闭腔体13为由单元B微穿孔面板2、单元B前端面5、单元B后端面6、右端面8、单元隔板9和单元B底板11相连组成的长方体结构；单元B微穿孔面板2的四边分别连接单元B前端面5一侧、单元B后端面6一侧、右端面8一侧、单元隔板9一侧；单元B底板11四边分别连接单元B前端面5一侧、单元B后端面6一侧、右端面8一侧、单元隔板9一侧；单元B微穿孔面板2和单元B底板11平行；

单元A微穿孔面板1和单元B微穿孔面板2表面高度非平齐，单元A底板10和单元B底板11高度平齐；

单元A微穿孔面板1上分布有单元A微孔14，单元A微孔14所占的面积为单元A微穿孔面板1总面积的0.3％～3.5％，单元B微穿孔面板2上分布有单元B微孔15，单元B微孔15所占的面积为单元B微穿孔面板2总面积的0.3％～3.5％；单元A封闭腔体12和单元B封闭腔体13的空腔深度呈双周期变化。

本实用新型中，单元A微孔14和单元B微孔15的孔径为0.2~1.2mm。

本实用新型中，单元A封闭腔体12和单元B封闭腔体13的深度比为1.5~3.5，即单元A微穿孔面板1到单元A底板10的距离为单元B微穿孔面板2与单元B底板11的距离的1.5-3.5倍。

本实用新型中，单元A微穿孔面板1到单元A底板10的距离，不超过350mm。

本实用新型中，单元A封闭腔体12和单元B封闭腔体13的宽度均不超过20cm。

本实用新型具有吸声系数高、吸声频带宽的优点。在150Hz～2.5KHz以内的频率范围内均具有较好的吸声性能，能够适用于大多数噪声源，尤其中低频成分较强的噪声源，噪声降低效果显著。

由于本实用新型的吸声装置采用金属材料或非金属材料薄板冲孔加工而成，因此具有易加工、易清洗、耐高温，并具有优越的耐侯性，可完全回收利用，完全避免了传统纤维材料存在的耐候性和二次污染的问题，具有优越的环保功能。

使用本实用新型安装简便，只要将其安装到需要吸声处理的场所即可。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型显著拓宽中低频吸声频带，提高中低频吸声系数。本实用新型装置简单，薄形轻便，吸声性能良好，加工简便，成本低廉，吸声系数大于0.8的吸声频带宽度达2~3个倍频程，0.6吸声系数的频带宽度可达3~4个倍频程，适用面广，易清洗、耐高温，并具有优越的耐侯性，可完全回收利用，完全避免了二次污染的问题，具有优越的环保功能。

附图说明

图1为本实用新型主视图。

图2为本实用新型剖面图。

图3为实施例１吸声性能。

图中标号：1为单元A微穿孔面板，2为单元B微穿孔面板，3为单元A前端面，4为单元A后端面，5为单元B前端面，6为单元B后端面，7为左端面，8为右端面，9为单元隔板，10为单元A底板，11为单元B底板，12为单元A封闭空腔，13为单元B封闭空腔，14为单元A面板微孔，15为单元B面板微孔。

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本实用新型的实施方式。

实施例1：将下列各部件按图1~图2所示方式连接，该领域技术人员均能顺利简便地实施。单元A微穿孔面板1、单元B微穿孔面板2、单元A前端面3、单元A后端面4、单元B前端面5，单元B后端面6、左端面7、右端面8、单元隔板9、单元A底板10、单元B底板11相连，组成单元A封闭腔体12和单元B封闭腔体13。单元A微穿孔面板1采用0.3~0.5mm厚的钢板，尺寸为长0.5m，宽0.08m，单元A微穿孔面板1上分布有2000~3500个孔径为0.3~0.5mm的单元A微孔14。单元B微穿孔面板2采用0.3~0.5mm厚的钢板，尺寸为长0.5m，宽0.08m，单元B微穿孔面板2上分布有2000~3500个孔径为0.3~0.5mm的单元B微孔15。单元A微孔面板1与单元A底板10的距离为8~10cm，单元B微孔面板2与单元B底板11的距离为3~7cm。

单元A前端面3、单元A后端面4、单元B前端面5、单元B后端面6、左端面7、右端面8、单元隔板9、单元A底板10、单元B底板11采用1mm厚钢板。单元A前端面3与单元A后端面4平行，单元B前端面5与单元B后端面6平行，左端面7与右端面8平行，左端面7与单元A前端面3、单元A后端面4、单元A微穿孔面板1、单元A底板10垂直。右端面8与单元B前端面5、单元B后端面6、单元B微穿孔面板2、单元B底板11垂直。

如图3所示，实施例1的吸声性能在500Hz~2100Hz为0.8，在400Hz~2400Hz为0.6，峰值超过0.9。