本申请涉及通风消声领域，具体而言，涉及一种全频扩散消声装置及通风通道消声系统。
背景技术
消声器是一种既能允许气流顺利通过，又能有效衰减声能量的装置，安装消声器是降低空气动力性噪声的重要措施。常见的消声器根据其消声原理和结构的不同大致可以分为阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器以及扩散式消声器。阻性消声器是通风降噪系统中应用最多的一类消声器，阻性消声器是利用声波在吸声材料或结构中传播时，因摩擦将声能量转换为热能而耗散的机理，达到消声的目的。此外，还有通过扩散结构和共振吸声结构达到消声目的的产品。
目前安装阻性消声器在实际工程的应用中已经非常普遍，常见的有片式消声器、矩阵式消声器、折板式消声器以及各种衍生类产品，它们都是利用纤维类材料的吸声特性来达到消声的目的，这类消声器典型的消声特性是具有良好的中频消声性能，而低频段由于纤维类材料的限制，其消声性能较差，另外，该类消声器采用的纤维类材料对人员和环境都有一定的危害。如何提高对通风通道内低频消声性能，有效地实现通风消声降噪效果，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
申请内容
为了克服现有技术中的上述不足，本申请的目的在于提供一种全频扩散消声装置及通风通道消声系统，以解决或者改善上述问题。
为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供全频扩散消声装置，应用于通风通道，所述全频扩散消声装置包括：
沿所述通风通道的通风延伸方向设置的多个全频扩散消声单元，所述多个全频扩散消声单元沿与所述通风通道的通风延伸方向成预定角度的方向并列排列，相邻的两个全频扩散消声单元之间形成一消声通道；
每个所述全频扩散消声单元包括至少一个全频扩散消声结构，每个所述全频扩散消声结构包括：
第一金属孔板；
第二金属孔板；
设置于所述第一金属孔板和所述第二金属孔板之间的多个相对设置的第一凸部和第二凸部，每个所述第一凸部和对应的第二凸部之间之间拼接以形成对应的空腔；以及
填充于所述第一凸部和所述第二凸部与所述第一金属孔板和所述第二金属孔板之间区域的多孔吸声材料；
当声波进入所述消声通道时依次经由所述第一金属孔板或者所述第二金属孔板后通过所述多孔吸声材料进行高频消声后，经由多个第一凸部和所述第二凸部在所述消声通道内多次扩散反射并通过每个所述空腔的共振吸声后发生声衰减。
可选地，所述预定角度为90度。
可选地，所述全频扩散消声结构采用硬质表面材料制作而成，其中，所述硬质表面材料包括玻璃纤维增强石膏、玻璃纤维增强混凝土、木质材料、微粒板材料中的一种或者多种组合。
可选地，每个所述第一凸部和对应的第二凸部之间通过结构胶粘接或螺栓连接以形成对应的空腔。
可选地，所述全频扩散消声结构的各个第一凸部或者第二凸部的厚度范围为5mm-50mm。
可选地，所述全频扩散消声结构的各个第一凸部或者第二凸部的凸起高度范围为25mm-250mm。
可选地，相邻的两个全频扩散消声单元之间的距离范围为50mm-500mm。
可选地，所述多孔吸声材料采用玻璃棉、岩棉、矿渣棉、聚氨酯泡沫、玻化微珠、微粒板中的一种或者多种组合。
可选地，所述全频扩散消声装置还包括用于将每个所述全频扩散消声单元与所述通风通道固定的固定结构，所述固定结构包括接触部、设置在所述接触部相对的两端的第一固定部和第二固定部、多个第一螺栓以及多个第二螺栓，所述第一固定部和所述第二固定部与所述接触部相对的两侧面之间形成第一夹持部分和第二夹持部分，所述第一夹持部分和所述第二夹持部分用于夹持每个所述全频扩散消声单元的侧端；
所述第一固定部的底部设置有多个第一固定孔，所述第二固定部的底部设置有多个第二固定孔，每个所述第一螺栓穿过对应的第一固定孔与所述通风通道固定，每个所述第二螺栓穿过对应的第二固定孔与所述通风通道固定，以将每个所述全频扩散消声单元与所述通风通道固定。
第二方面，本申请实施例还提供一种通风通道消声系统，所述通风通道消声系统包括上述的全频扩散消声装置，所述全频扩散消声装置安装在通风通道内，用于对进入所述通风通道的声波进行消声处理。
相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：
本申请实施例提供的全频扩散消声装置及通风通道消声系统，通过设置沿通风通道的通风延伸方向的多个并列排列的全频扩散消声单元，相邻的两个全频扩散消声单元之间形成一消声通道，每个全频扩散消声单元包括至少一个全频扩散消声结构。全频扩散消声结构包括第一金属孔板、第二金属孔板、设置于第一金属孔板和第二金属孔板之间的多个相对设置的第一凸部和第二凸部以及填充于第一凸部和第二凸部与第一金属孔板和第二金属孔板之间区域的多孔吸声材料，每个第一凸部和对应的第二凸部之间之间拼接以形成对应的空腔。由此，当声波进入消声通道时依次经由第一金属孔板或者第二金属孔板后通过多孔吸声材料进行高频消声后，经由多个第一凸部和第二凸部在消声通道内多次扩散反射并通过每个空腔的共振吸声后发生声衰减，从而通过利用全频扩散消声结构提升低频消声能力，并通过贴附多孔吸声材料提升中高频的消声能力，从而达到全频消声效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
图1为本申请实施例提供的全频扩散消声装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的全频扩散消声结构的结构示意图之一；
图3为本申请实施例提供的全频扩散消声结构的结构示意图之二；
图4为本申请实施例提供的全频扩散消声结构的结构示意图之三；
图5为本申请实施例提供的全频扩散消声装置的安装结构示意图之一；
图6为本申请实施例提供的全频扩散消声装置的安装结构示意图之二；
图7为图5中所示的固定结构的爆炸结构示意图。
图标：100-全频扩散消声结构；110-全频扩散消声单元；120-全频扩散消声结构；121-第一金属孔板；122-第二金属孔板；123-第一凸部；124-第二凸部；125-多孔吸声材料；130-固定结构；131-接触部；132-第一固定部；133-第二固定部；134-第一螺栓；135-第二螺栓；136-第一固定孔；137-第二固定孔；200-通风通道。
具体实施方式
消声器是一种既能允许气流顺利通过，又能有效衰减声能量的装置，安装消声器是降低空气动力性噪声的重要措施。常见的消声器根据其消声原理和结构的不同大致可以分为阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器以及扩散式消声器。阻性消声器是通风降噪系统中应用最多的一类消声器，阻性消声器是利用声波在吸声材料或结构中传播时，因摩擦将声能量转换为热能而耗散的机理，达到消声的目的。此外，还有通过扩散结构和共振吸声结构达到消声目的的产品。
目前安装阻性消声器在实际工程的应用中已经非常普遍，常见的有片式消声器、矩阵式消声器、折板式消声器以及各种衍生类产品，它们都是利用纤维类材料的吸声特性来达到消声的目的，这类消声器典型的消声特性是具有良好的中频消声性能，而低频段由于纤维类材料的限制，其消声性能较差，另外，该类消声器采用的纤维类材料对人员和环境都有一定的危害。如何提高对通风通道内低频消声性能，有效地实现通风消声降噪效果，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
本申请发明人在实现本申请技术方案的过程中，发现目前可以基于扩散原理和共振吸声原理实现低频消声，例如可以通过设置扩散体来增加低频的吸声性能，将扩散原理应用到通风消声领域可以增加低频的消声性能，采用共振吸声结构可以增加中低频消声性能，但是这类消声器在低频的消声效果较好，对于某些频带较宽的噪声源，且噪声源高频较大的情况，该消声产品在中高频的消声量便显得不足。
基于上述技术问题的发现，本申请发明人提出下述实施例以解决上述问题，需要注意的是，以上现有技术中的方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本申请实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在本申请过程中对本申请做出的贡献。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，一些指示的方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1，为本申请实施例提供的全频扩散消声装置的结构示意图。本实施例中，该全频扩散消声装置可用于通风消声领域，例如用于安装在通风通道中以实现通风通道的消声降噪，当然可以理解的是，也可以根据实际需求将该全频扩散消声装置应用于其它任意的四周封闭的空间中使用。
如图1所示，全频扩散消声装置可包括沿通风通道的通风延伸方向设置的多个全频扩散消声单元110(图1中仅示出3个)，多个全频扩散消声单元110沿与通风通道的通风延伸方向成预定角度的方向并列排列，相邻的两个全频扩散消声单元110之间形成一消声通道。
本实施例中，每个全频扩散消声单元110可包括至少一个全频扩散消声结构120(图1中仅示出3个)，每个全频扩散消声结构120包括第一金属孔板121、第二金属孔板122、设置于第一金属孔板121和第二金属孔板122之间的多个相对设置的第一凸部123和第二凸部124以及填充于第一凸部123和第二凸部124与第一金属孔板121和第二金属孔板122之间区域的多孔吸声材料125，每个第一凸部123和对应的第二凸部124之间之间拼接以形成对应的空腔。
可以理解，在实际实施时，全频扩散消声单元110、全频扩散消声结构120、第一凸部123和第二凸部124的具体数量可以根据实际设计需求进行设置，本实施例对此不作具体限制。
在实际应用过程中，当声波进入消声通道时依次经由第一金属孔板121或者第二金属孔板122后通过多孔吸声材料125进行高频消声后，经由多个第一凸部123和第二凸部124在消声通道内多次扩散反射并通过每个空腔的共振吸声后发生声衰减。
由此设计，本实施例通过将扩散理论应用在消声领域，利用全频扩散消声结构120的第一凸部123和第二凸部124能够有效提升低频消声能力，并通过贴附多孔吸声材料125提升高频消声能力，从而达到全频消声效果。而如果仅设置扩散体对低频声波进行消声，则对扩散体尺寸要求较高，例如要降低频率在200hz左右声音，扩散体单元宽度尺寸要求达到约1m，并且拱高方向尺度至少大于0.15m，导致增加扩散体尺寸，难以应用在这在实际空间有限的通风系统中。而本实施例提供的第一凸部123和第二凸部124以及构成的空腔组成的共振吸声结构相当于质量弹簧系统，起到吸收声波能量的作用，相较于纤维类材料低频吸声性能更强，可以弥补纤维类材料在低频时吸声性能的不足，同时也避免了单纯采用扩散结构吸收低频声波时对于扩散结构尺寸要求较高的缺陷。同时，单独共振吸声结构虽然低频吸声效果较好，但其在中高频吸声效果不足，本实施例进一步通过在共振吸声结构外层贴附多孔吸声材料125提升中高频的消声能力，从而达到全频消声的目的。
本实施例中，全频扩散消声结构120的分布方式对于声音的扩散有影响，因此全频扩散消声单元110的布置方向应使声传播依次通过全频扩散消声结构120的第一凸部123和第二凸部124，可选地，本实施例中，该预定角度可以为90度，也即，多个全频扩散消声单元110可以沿与通风通道的通风延伸方向的垂直方向并列排列。由此设置，可以使得多个全频扩散消声单元110更易于对声波进行扩散，同时也能够节省设置空间。
可选地，全频扩散消声结构120可以采用硬质表面材料制作而成，其中，硬质表面材料包括玻璃纤维增强石膏、玻璃纤维增强混凝土、木质材料、微粒板材料中的一种或者多种组合。当然，可以理解在其它实施例中，也不排除全频扩散消声结构120还可以采用其它硬质表面材料制作而成，本实施例对此不作具体限制。
可选地，多孔吸声材料125可以采用玻璃棉、岩棉、矿渣棉、聚氨酯泡沫、玻化微珠、微粒板以及其它任意多孔吸声材料125制作而成，在此不作具体限制。其中，多孔吸声材料125贴附在第一凸部123和第二凸部124外时，既可以部分贴附，也可以全部贴附，贴附的多孔吸声材料125越多，消声量越大。作为一种实施方式，多孔吸声材料125可以为微粒材料。
可选地，全频扩散消声结构120的各个第一凸部123或者第二凸部124的形状可以按照实际通风通道的场景需求进行设置，例如请参阅图2所示，可以采用圆柱体。又例如，请参阅图3所示，可以采用矩形体。又例如，请参阅图4所示，可以采用锥形体。可以理解，在实际设计时各个第一凸部123或者第二凸部124并不限于上述几种形状。
发明人在研究过程中发现，为了达到有效地声扩散，全频扩散消声结构120的尺寸应与入射声波的波长相当，全频扩散消声结构120表面的形状、尺寸决定了全频扩散消声装置的扩散频率，例如，发明人通过大量测试数据总结出如下的经验公式对全频扩散消声结构120的尺寸进行设计：
2πf/ca≥4，b/a≥0.15
上式中，a为全频扩散消声结构120的宽度；b为全频扩散消声结构120的凸出高度；c为空气中声速；f为声波的频率。例如，发明人通过测试发现当a＝0.17m，b＝0.04m，全频扩散消声结构120的长度为3m。当全频扩散消声结构120的制作材料为微粒板时，采用扩散共振消声结构的测试结果为：
低于315hz，消声量小于10db,315hz-500hz,消声量为10-20db,500hz-6300hz消声量大于20db,，6300hz-10000hz消声量大于20db。
本实施例采用的全频扩散消声结构120的测试结果为：
低于125hz，消声量小于10db,125hz-250hz,消声量为10-20db,250hz-630hz消声量大于20-30db，630hz-1000hz消声量大于30db。
通过对比，本实施例提供的全频扩散消声结构120相对于单独的扩散共振消声结构其低频消声性能有小幅度增加，中高频消声性能显著提升。此外，发明人经过测试发现，扩散共振消声结构长度越大，或者第一凸部123或者第二凸部124的凸起高度b越大，或者第一凸部123和第二凸部124之间的内部空腔越大，或者外层贴附的多孔吸声材料125越厚，该全频扩散消声装置的消声性能越强。由此，本领域技术人员可以依据上述设计思路和实际应用场景对该全频扩散消声装置进行设计。
例如，在实际风道安装前，首先制作单件第一凸部123和第二凸部124，根据实际声源的特性和降噪需求确定第一凸部123和第二凸部124的表面形状。然后，将第一凸部123和第二凸部124进行拼接并通过结构胶连接，外面贴附多孔吸声材料125形成全频扩散消声结构120，然后，将多个全频扩散消声结构120顺序排列为一列组成全频扩散消声单元110，长度方向根据降噪量需求不同可进行调整，长度越长，衰减量越大，每列之间的间距根据降噪量需求的不同可进行调整，间距越小，衰减量越大。最后，将排列后的全频扩散消声单元110上下两端封闭，确保空腔的密封性，并在不同全频扩散消声单元110之间形成如图1中类似阻性消声器的通道。
此外，全频扩散消声单元110之间还可以采用搭积木的方式，也即，先安装底层的全频扩散消声单元110，根据实际风道的高度依次往上方叠加全频扩散消声单元110。如果全频扩散消声单元110元尺寸在高度方向太大，需要进行固定。
可选地，每个第一凸部123和对应的第二凸部124之间可以通过结构胶粘接或螺栓连接以形成对应的空腔。
可选地，本实施例中，全频扩散消声结构120的各个第一凸部123和第二凸部124的凸起高度范围可以为25mm-250mm。作为一种实施方式，当扩散频率下限为200hz时，全频扩散消声结构120的各个第一凸部123和第二凸部124的凸起高度应大于30mm。
可选地，本实施例中，当通风率为50％时，相邻的两个全频扩散消声单元110之间的距离范围可以为50mm-500mm。
可选地，本实施例中，各个第一凸部123和第二凸部124的厚度范围可以为5mm-50mm，其采用不同材料时对应的厚度选择不同，作为一种实施方式，当各个第一凸部123和第二凸部124的材料采用微粒板时，可以采用10mm厚。
可选地，本实施例中，全频扩散消声单元110的厚度范围可以为50mm-500mm。
可选地，请结合参阅5-图7，全频扩散消声装置还可以包括用于将每个全频扩散消声单元110与通风通道200固定的固定结构130，固定结构130可以包括接触部131、设置在接触部131相对的两端的第一固定部132和第二固定部133、多个第一螺栓134以及多个第二螺栓135，第一固定部132和第二固定部133与接触部131相对的两侧面之间形成第一夹持部分和第二夹持部分，第一夹持部分和第二夹持部分用于夹持每个全频扩散消声单元110的侧端。第一固定部132的底部设置有多个第一固定孔136，第二固定部133的底部设置有多个第二固定孔137，每个第一螺栓134穿过对应的第一固定孔136与通风通道200固定，每个第二螺栓135穿过对应的第二固定孔137与通风通道200固定，以将每个全频扩散消声单元110与通风通道200固定。由此设置，能够将各个全频扩散消声单元110与通风通道200固定，从而避免全频扩散消声装置100在风的作用下设置位置发生改变，从而影响消声降噪效果。
综上所述，本申请实施例提供的全频扩散消声装置及通风通道消声系统，通过设置沿通风通道的通风延伸方向的多个并列排列的全频扩散消声单元，相邻的两个全频扩散消声单元之间形成一消声通道，每个全频扩散消声单元包括至少一个全频扩散消声结构。全频扩散消声结构包括第一金属孔板、第二金属孔板、设置于第一金属孔板和第二金属孔板之间的多个相对设置的第一凸部和第二凸部以及填充于第一凸部和第二凸部与第一金属孔板和第二金属孔板之间区域的多孔吸声材料，每个第一凸部和对应的第二凸部之间之间拼接以形成对应的空腔。由此，当声波进入消声通道时依次经由第一金属孔板或者第二金属孔板后通过多孔吸声材料进行高频消声后，经由多个第一凸部和第二凸部在消声通道内多次扩散反射并通过每个空腔的共振吸声后发生声衰减，从而通过利用全频扩散消声结构提升低频消声能力，并通过贴附多孔吸声材料提升中高频的消声能力，从而达到全频消声效果。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。