抑制高声强下非线性效应的多空腔复合微穿孔板吸声结构的制作方法

本发明涉及一种抑制高声强下非线性效应的多空腔复合微穿孔板吸声结构，属于噪声控制领域中的吸声降噪技术。

背景技术：

微穿孔板（micro-perforatedpanel，mpp）吸声结构由我国著名声学专家马大猷教授于1975年提出，自提出以来，就以其坚固、质轻、耐蚀和环境友好等诸多优点，被广泛应用于建筑物、船舶、消声器等众多领域，被誉为21世纪可以替代传统多孔吸声材料的最具吸引力的新一代吸声材料。

然而在具有高强度声场的应用环境下，如航空发动机、导弹发射井等，传统微穿孔板的一个显著缺点在于它的声阻抗（包括声阻和声抗）将依赖于入射声压级，表现出强烈的非线性效应。非线性效应不仅使微穿孔板的吸声性能下降，还导致其难以建立精确的声阻抗理论模型等问题，因而大大限制了微穿孔板在高声强下的有效应用。虽然大长径比超微孔微穿孔板结构具有抑制非线性效应的潜力，但制造成本和结构重量会随着长径比的增大而显著增加，显然不利于工程应用。另一方面，传统微穿孔板吸声结构的一个显著缺点是吸声带宽较窄，一般为1~2个倍频程，作为一个通用的吸声结构这是远远不够的，这也成为制约其实际工程应用的瓶颈。虽然一些改进措施可以改善微穿孔板的带宽，如双层或多层微穿孔板结构，但这种方法会导致整个吸声结构的厚度显著增加，因而也不利于实际工程应用。

综上，在噪声控制领域，亟待寻找一种既可有效抑制非线性效应同时又具有较宽吸收带宽的线性宽频吸声结构，并且结构的厚度较薄。

基于上述原因，本发明提供一种线性多空腔复合微穿孔板吸声结构，不仅可有效抑制高声强下的非线性效应，提高微穿孔板的有效应用至高声压级，同时可引入多个共振吸收峰，从而使其具有较宽的吸声频带宽度。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种抑制高声强下非线性效应的多空腔复合微穿孔板吸声结构，相比于传统的单层微穿孔板，其不仅可以有效增大微穿孔板的长径比，提高非线性效应开始作用的临界声压级，进而有效抑制非线性效应，同时可通过多个不同深度的空腔引入多个共振吸收峰，从而拓宽微穿孔板的吸声频带宽度。此外，该结构厚度可以做的较薄，制造成本和结构重量也大大降低。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种抑制高声强下非线性效应的多空腔复合超微孔微穿孔板结构，包括微穿孔板、侧板和背板；其多个侧板和多个刚性背板垂直固定连接，组成多个一端开口一端封闭的矩形空腔；在空腔开口的一端，将若干层微穿孔板与侧板垂直固定连接；若干层微穿孔板包括最内层微穿孔板以及若干中间层微穿孔板和最外层微穿孔板；所述最内层微穿孔板和背板及侧板共同围成多个封闭空间，形成多个共振腔；最内层微穿孔板、中间层微穿孔板、最外层微穿孔板与侧板围成若干封闭空间，形成微缝。

上述微缝的宽度小于0.2mm。

上述矩形空腔的深度各不相同，不同深度的空腔并联排列，并用侧板隔开。

上述微穿孔板的通孔为圆形或方形，通孔的直径为40微米至1毫米之间。

本发明由于采取以上技术方案，有益效果是提供一种高声强下的线性宽频吸声结构，具体表现在：1.采用多个不同深度的空腔，可引入多个共振吸收峰，从而拓宽结构的吸声带宽。且由于不同的空腔采取并行排列的方式，因此不会导致整个结构的厚度显著增加。2.复合多层微穿孔板之间的微缝可增加气流的阻尼路径，从而提高微穿孔板长径比，进而增强其在高声强下的线性响应，并且相比于传统的单层大长径比微穿孔板结构，其重量和制造成本均大大降低，有利于实际工程应用。

附图说明

图1为一种有效抑制高声强下非线性效应的多空腔复合超微孔微穿孔板结构；

图2为用于实际噪声控制工程示意图。

附图1中，1.微穿孔板，2.侧板，3.刚性背板，13.中间微穿孔板，12.最内层微穿孔板，11最外层微穿孔板。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

如图1所示，一种抑制高声强下非线性效应的多空腔复合超微孔微穿孔板结构，包括微穿孔板1、侧板2和背板3；其多个侧板2和多个刚性背板3垂直固定连接，组成多个一端开口一端封闭的矩形空腔；在空腔开口的一端，将若干层微穿孔板1与侧板2垂直固定连接；若干层微穿孔板1包括最内层微穿孔板12以及若干中间层微穿孔板13和最外层微穿孔板11；所述最内层微穿孔板12和背板3及侧板2共同围成多个封闭空间，形成多个共振腔；最内层微穿孔板12、中间层微穿孔板13、最外层微穿孔板11与侧板2围成若干封闭空间，形成微缝。

上述微缝的宽度小于0.2mm。

上述矩形空腔的深度各不相同，不同深度的空腔并联排列，并用侧板隔开。

上述微穿孔板1的通孔为圆形或方形，通孔的直径为40微米至1毫米之间。

实施例1：

本发明包括微穿孔板1、侧板2和背板3；其三个侧板2和两个刚性背板3垂直固定连接，组成两个一端开口一端封闭的矩形空腔。在空腔开口的一端，将三层不锈钢微穿孔板1与侧板2垂直固定连接。三层微穿孔板的结构参数如孔径d、板厚t和穿孔率ϕ可以相同，也可以不同，在本实施例中，各层微穿孔板的结构参数选为相同，具体为孔径d=0.06mm、板厚t=0.6mm和穿孔率ϕ=9.8%。最内层微穿孔板12和两个背板3及三个侧板2共同围成两个封闭空间，形成两个共振腔，最内层微穿孔板12到其中一个背板31的距离，即空腔深度为20mm，最内层微穿孔板12到另一个背板32的空腔深度为30mm；中间层微穿孔板13与最内层微穿孔板12及侧板2也围成一封闭空间，但各个微穿孔板1之间需严格控制间距，形成微缝，而非共振腔，微缝的宽度优选为0.1mm。在本实施例中，由于三层微穿孔板采用基于微缝的复合结构，相比于单层微穿孔板的长径比（t/d），整个复合结构的长径比>3t/d,提高显著，因此复合结构在高声强下的线性响应大大提高，并且相比于单层长径比为3t/d的微穿孔板，复合结构的制造成本大大降低，结构的重量也较小。同时在本实施例中，由于采用两个不同深度的共振腔，因而可引入至少两个共振吸收峰，从而可以拓宽复合结构的吸声频带宽度。并且由于多空腔采用并联结构，因此结构的整体厚度不会有较大增加。综上，本发明可以以更低的制作成本、更小的结构重量和厚度，实现高声强下的线性宽频吸声结构。

本发明在使用时，可由若干个图1所示的宽频吸声结构并联在一起使用，如图2所示，用于实际噪声控制工程。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。