可调吸声结构及实现方法与流程

本发明属于噪声控制领域，具体涉及一种可主动控制调节吸声孔性能的结构及其控制方法。

背景技术：

噪声污染是现代四大污染之一，尤其是对于工厂工作的工人们来说，长期处于噪声大的环境下，会威胁身体健康，严重会有听力损坏，心血管病和失眠等问题。因此，如何有效控制和减小噪声是人们关心的问题。微穿孔板结构具有高吸声性能、结构简单、环境友好的特征，被广泛应用于各种噪声控制问题，如建筑材料吸声，声屏障和消声器等。但单层微穿孔板仅具有一个共振吸收峰，具有吸声频带较窄的缺点。

为了扩宽微穿孔板吸声频带，目前常用的被动控制方法是设计多层组合微穿孔板结构，将背板斜置使得空腔厚度连续变化或通过不同孔径或孔型的微穿孔并联等来扩宽吸声频带来增加共振峰数。目前常采用的主动扩宽微穿孔板吸声频带的方法主要是通过移动背板调节空腔距离使共振频率改变，但由于需要调节空腔厚度，使得吸声结构占有体积增大，尤其是在共振峰频率较低时，需要空腔厚度较大，共振峰向低频调节需要占有的空间会大大增大，不方便实际应用。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种可主动控制调节吸声孔性能的结构及其控制方法，通过主动调节微穿孔板的吸声孔的穿孔面积来改变微穿孔板的共振峰频率，能在共振频率较低时，有效扩宽微穿孔板的吸声频带，同时能避免占有空间增大，具有质量轻体积小的特征，同时能有效提高微穿孔板的吸声性能。

本发明的技术方案为：

所述一种可调吸声结构，其特征在于：包括第一穿孔梳状板、第二穿孔梳状板、夹持机构、刚性背衬、位移作动器、传声器和控制器；

所述第一穿孔梳状板的梳状齿一侧边缘开有若干矩形穿孔槽，所述第二穿孔梳状板的梳状齿的另一侧边缘开有若干矩形齿；所述矩形穿孔槽与所述矩形齿一一对应形成宽度可变的矩形孔；且所述第二穿孔梳状板背部有防干涉板，防干涉板将第二穿孔梳状板中相邻矩形齿之间的间隙覆盖；所述第一穿孔梳状板背面与刚性背衬刚性连接；

所述第二穿孔梳状板通过夹持机构与位移作动器连接；位移作动器与控制器电信号连接，控制器还与传声器电信号连接；传声器用于实时测量声波，并将声信号转换成电信号发送给控制器；控制器分析声波的峰值频率并产生位移作动器的控制信号，位移作动器通过控制夹持机构带动第二穿孔梳状板沿矩形穿孔槽与矩形齿配合的方向移动，实现矩形孔宽度变化。

进一步的优选方案，所述一种可调吸声结构，其特征在于：所述夹持机构内含有锁定机构，当位移作动器通过夹持机构带动第二穿孔梳状板移动到位后，所述锁定机构能够锁定第二穿孔梳状板位置，防止矩形孔尺寸宽度变化。

进一步的优选方案，所述一种可调吸声结构，其特征在于：所述夹持机构包括滑道和锁定机构；所述锁定机构由弹簧片和安装弹簧片的外壳组成；第二穿孔梳状板端部以及位移作动器分别与弹簧片外壳连接；弹簧片外壳能够在滑道上移动；所述滑道上布置有齿，弹簧片能够与滑道上的齿啮合，实现第二穿孔梳状板位置锁定。

利用上述可调吸声结构实现主动控制的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：建立矩形孔宽度d与有效吸声频段的对应关系：

矩形孔宽度d的设计变化范围为d1～d2，设计变化步长为δd，通过计算微穿孔板最大吸声系数得到在设计变化范围内，微穿孔板能够有效减低的环境噪声中心频率范围为f1～fn，并计算得到在每个变化步长内，微穿孔板能够有效减低的环境噪声中心频率范围，其中当矩形孔宽度d为d1时，微穿孔板能够有效减低的环境噪声中心频率范围为f1～f2，当矩形孔宽度d为d1+δd时，微穿孔板能够有效减低的环境噪声中心频率范围为f2～f3，最终得到当矩形孔宽度d为d2时，微穿孔板能够有效减低的环境噪声中心频率范围为f(n-1)～fn；

步骤2：监测环境噪声中心频率并调节矩形孔宽度d：

通过传声器获得环境噪声信号，通过控制器解算出环境噪声信号的中心频率f；当f＜f1时，控制矩形孔宽度d为d1，当f＞fn时，控制矩形孔宽度d为d2；其余当f∈[f1,f2]时，控制矩形孔宽度d＝d1；当f∈[f2,f3]时，控制矩形孔宽度d＝d1+δd；最终当f∈[f(n-1),fn]时，控制矩形孔宽度d＝d2。

有益效果

本方明的有益效果在于：通过位移作动器移动第二穿孔梳状板，调节微穿孔板的吸声孔的面积，从而实现主动调节微穿孔板的共振峰频率，扩宽了微穿孔板的吸声频带范围；该微穿孔板结构的吸声孔面积调节方式简单，可以有效吸收较宽频带的噪声。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是微穿孔板的第一穿孔梳状板和第二穿孔梳状板的结构示意和微吸声孔的放大图。

图2是第二穿孔梳状板和其背部防干涉板的主视、俯视和左视图。

图3是可主动控制调节吸声孔面积的微穿孔板的控制结构图。

图4是第二穿孔梳状板的夹持机构的结构示意图。

图中：1、第一穿孔梳状板；2、第二穿孔梳状板；3、第二穿孔梳状板的背部防干涉板；4、第二穿孔梳状板的夹持结构；5、刚性背板；6、位移作动器；7、控制器；8、传声器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

如图3所示，本实施例中的一种可调吸声结构，包括第一穿孔梳状板、第二穿孔梳状板、夹持机构、刚性背衬、位移作动器、传声器和控制器。

如图1所示，吸声孔面积可调的微穿孔板由第一穿孔梳状板和第二穿孔梳状板组合形成。所述第一穿孔梳状板的梳状齿一侧边缘开有若干矩形穿孔槽，所述第二穿孔梳状板的梳状齿的另一侧边缘开有若干矩形齿；所述矩形穿孔槽与所述矩形齿一一对应形成宽度可变的矩形吸声孔。

为了防止微穿孔板其他地方穿孔对吸声孔干涉，在所述第二穿孔梳状板背部布置有防干涉板，防干涉板将第二穿孔梳状板中相邻矩形齿之间的间隙覆盖，如图2所示。此外，所述第一穿孔梳状板背面与刚性背衬刚性连接。

所述第二穿孔梳状板通过夹持机构与位移作动器连接；位移作动器与控制器电信号连接，控制器还与传声器电信号连接；传声器用于实时测量声波，并将声信号转换成电信号发送给控制器；控制器分析声波的峰值频率并产生位移作动器的控制信号，位移作动器通过控制夹持机构带动第二穿孔梳状板沿矩形穿孔槽与矩形齿配合的方向移动，实现矩形孔宽度变化。

所述夹持机构内含有锁定机构，当位移作动器通过夹持机构带动第二穿孔梳状板移动到位后，所述锁定机构能够锁定第二穿孔梳状板位置，防止矩形孔尺寸宽度变化。

如图4所示，本实施例中所述夹持机构包括滑道和锁定机构；所述锁定机构由弹簧片和安装弹簧片的外壳组成；第二穿孔梳状板端部以及位移作动器分别与弹簧片外壳连接；弹簧片外壳能够在滑道上移动；所述滑道上布置有齿，弹簧片能够与滑道上的齿啮合，实现第二穿孔梳状板位置锁定。

图3展示了本发明的可主动控制调节吸声孔面积的微穿孔板的控制结构图，利用上述可调吸声结构实现主动控制的方法，主要包括以下步骤：

步骤1：建立矩形孔宽度d与有效吸声频段的对应关系：

矩形孔宽度d的设计变化范围为d1～d2，设计变化步长为δd，通过计算微穿孔板最大吸声系数得到在设计变化范围内，微穿孔板能够有效减低的环境噪声中心频率范围为f1～fn，并计算得到在每个变化步长内，微穿孔板能够有效减低的环境噪声中心频率范围，其中当矩形孔宽度d为d1时，微穿孔板能够有效减低的环境噪声中心频率范围为f1～f2，当矩形孔宽度d为d1+δd时，微穿孔板能够有效减低的环境噪声中心频率范围为f2～f3，以此类推，最终得到当矩形孔宽度d为d2时，微穿孔板能够有效减低的环境噪声中心频率范围为f(n-1)～fn；

步骤2：监测环境噪声中心频率并调节矩形孔宽度d：

通过传声器获得环境噪声信号，通过控制器解算出环境噪声信号的中心频率f；当f＜f1时，控制矩形孔宽度d为d1，当f＞fn时，控制矩形孔宽度d为d2；其余当f∈[f1,f2]时，控制矩形孔宽度d＝d1；当f∈[f2,f3]时，控制矩形孔宽度d＝d1+δd；以此类推，最终当f∈[f(n-1),fn]时，控制矩形孔宽度d＝d2。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。