专利名称：基于微穿孔和腔内共振系统的组合吸声结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种组合吸声结构，提出ー种基于微穿孔和腔内共振系统的组合吸声结构的制作方法，通过调节腔内共振系统的參数(如平板质量、力阻、弹簧劲度系数)、微穿孔板的參数(孔径、板厚、穿孔率)和空腔深度，可实现较宽频带的良好吸声。
ニ背景技术：
微穿孔吸声结构的发展已经有二十多年历史，它是ー种低声质量、高声阻的新型吸声结构。与传统吸声材料相比，微穿孔吸声结构构造简单、重量较轻，适于不同的气流温 度和气流速度的声传播管道。微穿孔板的穿孔率很低、表面光洁、不受材料限制、无污染、对气流阻力小、气流再生噪声低，适应于较高气流的情況。处理低频段吸声吋，传统微穿孔吸声结构需要较大的背腔深度，在实际应用中存在一定的空间限制。因此需要扩大吸声频率范围并降低吸声结构的尺寸。为了改善穿孔板吸声结构的低频吸声特性，Zhou等(ZhouHong,Li Bo,Huang buangsu,He jia,A novel composite sound absorber with recycledrubber particles, Journal of Sound and Vibration, 2007, Vol 304,400-406.)通过在穿孔板吸声结构背腔内加入PU泡沫和橡胶粉末改善穿孔板吸声结构的低频吸声，但低频吸声性能的改善有限。CN1805005公开了ー种微穿孔吸声结构，该吸声结构形成网孔和颗粒之间的微小孔隙，省却了微穿孔板所需钻孔エ艺，具有采用ー个或多个吸声层结构单元组合的灵活性，适应各种宽频带尤其是低频吸声要求。CN101373591公开了ー种多孔材料低频吸声结构，包括底端开ロ的外壳和安装于外壳靠底部的内壁上的多孔吸声板，并由一透声层封住外壳底端的开ロ，该结构用于流体中，特别是在液体中吸收声音。CN101916562A公开了一种释压法主被动混合双层吸声系统，该系统为基于释压法的主被动混合吸声结构，通过讲误差传声器置入两层多孔吸声材料之间以及分别优化各层的厚度，实现了采用较薄吸声材料在较宽频带内获得较好的吸声效果。本发明提出由微穿孔和腔内共振系统构成的组合吸声结构，其中通过调节腔内共振系统的參数(平板质量、力阻、弹簧劲度系数)増加系统的低频吸声特性，通过调节微穿孔板的參数(孔径、板厚、穿孔率)和空腔深度优化系统的中高频吸声性能，从而可在较宽频带获得较好的吸声效果；与传统的微穿孔板和吸声材料相比，和现有的相关专利公开的吸声材料、系统和结构相比，本发明结构简单，清洁无污染，低频吸声特性明显。
发明内容
本发明的目的是提供ー种基于微穿孔和腔内共振系统的组合吸声结构的制作方法，利用腔内共振系统对低频段的良好吸声性能，将腔内共振系统与微穿孔板构成组合吸声结构，使得有效吸声频段拓宽，低频吸声特性明显。与传统的微穿孔板、吸声材料和有源吸声结构相比，本发明无能耗、结构简单，清洁无污染，低频吸声特性明显。本发明的目的通过以下技术方案来实现如附图I所示
A)将由平板、阻尼器和弹簧组成的腔内共振吸声系统安装于背壁上，微穿孔板与平板保持一定距离，置于平板正前方，侧壁、平板、微穿孔板形成空腔，侧壁、背壁分别用来固定微穿孔板和腔内共振吸声结构；
B)每根弹簧的劲度系数Km = η(2π fn) 2Mm，式中，Km表示每根弹簧的劲度系数，η表示弹簧数目，fn表示腔内共振吸声系统的共振频率，Mm= PsS表示平板质量(Ps*平板面密度、S为平板面积即结构横截面积)；实际应用中平板面密度Ps@量小，考虑到实际材料，可取O. I O. 2kg/m2 ;平板质量Mni确定后，由平板质量Mni和共振频率fn计算出所需弹簧的劲度系数Km，阻尼器的カ阻值大小Rm = P ClCtlS ；C)空腔深度一般取30 80mm，微穿孔板孔径一般取O. 05 2mm，微穿孔板的厚度一般取O. 05 2_，具体取值根据实际需要吸声的频段可进ー步优化。本发明的有益效果是通过调节腔内共振系统的參数(平板质量、力阻、弹簧劲度系数)、微穿孔板的參数(孔径、板厚、穿孔率)和空腔深度，可实现较宽频带吸声。
四
图I是本发明所述的基于微穿孔和腔内共振系统的组合吸声结构示意图。图2是基于微穿孔和腔内共振系统的组合吸声结构的吸声系数谱。五、具体实施下面通过实例參照附图对本发明进行说明本发明所述基于微穿孔和腔内共振系统的组合吸声结构示意图如附图I所示，结构横截面为正方形，边长为2cm,背腔深度为50mm。具体实现操作如下A)每根弹簧的劲度系数Km = η(2π fn) 2Mm，式中，Km表示每根弹簧的劲度系数，η表示弹簧数目，fn表示腔内共振吸声系统的共振频率，Mm= PsS表示平板质量(Ps*平板面密度、S为平板面积即结构横截面积)；实际应用中平板面密度Ps@量小，考虑到实际材料，可取O. I O. 2kg/m2 ;平板质量Mni确定后，由平板质量Mni和共振频率fn计算出所需弹簧的劲度系数Km，阻尼器的カ阻值大小Rm = P 0c0So平板可选择面密度为O. 2kg/m2、厚度为
O.Imm的薄招板,假定fn = 200Hz,弹簧数目η = 4,可得到弹簧劲度系数Km = 505. 2N/m,阻尼器力阻值Rm = O. 17N· s/m；B)微穿孔板可选用孔径d = O. 5mm、板厚t = O. 5mm、穿孔率σ = O. 01的钢板，空腔深度D = 50mm ；附图2为计算得到的基于微穿孔和腔内共振系统的组合吸声结构的吸声系数谱。图中传统微穿孔吸声结构孔径d = O. 5mm、板厚t = O. 5mm、穿孔率σ = O. 01的钢板,背腔深度D = 50_。从中可以看出传统微穿孔吸声结构在低频段的吸声性能较差，本发明基于微穿孔和腔内共振系统的组合吸声结构提高了其低频吸声性能。本发明通过调节腔内共振系统的參数(平板质量、力阻、弹簧劲度系数)、微穿孔板的參数(孔径、板厚、穿孔率)和空腔深度，实现了较宽频带内获得较好的低频吸声效果。
权利要求
1.ー种基于微穿孔和腔内共振系统的组合吸声结构，其特征在于 ①该组合吸声结构由微穿孔板(I)、空腔(2)、平板(3)、阻尼器(4)、弹簧(5)、侧壁(6)、背壁(7)组成； ②微穿孔板(I)、空腔(2)的横截面、平板(3)、背壁(7)为正方形，侧壁(6)为长方形； ③若干劲度系数相同的弹簧(5)分别位于平板(3)的下方，将平板(3)与背壁(7)相连，阻尼器⑷位于平板⑶与背壁(7)之间，平板(3)、弹簧(5)和阻尼器⑷组成腔内共振吸声系统； ④微穿孔板(I)、空腔(2)、平板(3)和侧壁(6)组成微穿孔吸声结构。
2.如权利要求I所述的每根弹簧的劲度系数Km= η(2π fn)2Mm，式中，Km表示每根弹簧的劲度系数，η表示弹簧数目，fn表示腔内共振吸声系统的共振频率，I = PsS表示平板质量(Ps为平板面密度、S为平板面积即结构横截面积)；实际应用中平板面密度P 3尽量小，考虑到实际材料，可取O. I O. 2kg/m2 ;平板质量Mni确定后，由平板质量Mni和共振频率fn计算出所需弹簧的劲度系数Km，阻尼器的カ阻值大小Rm = P 0c0So
3.如权利要求I所述的空腔深度一般取30 80mm，微穿孔板孔径一般取O.05 2mm，微穿孔板的厚度一般取O. 05 2_，具体取值根据实际需要吸声的频段可进ー步优化。
全文摘要
本发明公开了一种基于微穿孔和腔内共振系统的组合吸声结构。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(平板质量、力阻、弹簧劲度系数)、微穿孔板的参数(孔径、板厚、穿孔率)和空腔深度，可实现较宽频带吸声。与传统的微穿孔板、吸声材料和有源吸声结构相比，本发明无能耗、结构简单，清洁无污染，低频吸声特性明显。
文档编号G10K11/16GK102646414SQ20121014663
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月14日 优先权日2012年5月14日
发明者焦其金, 邱小军, 陶建成 申请人:南京大学