穿孔板层合吸声结构的制作方法

本发明涉及降噪结构设计领域，具体是一种穿孔板层合吸声结构。

背景技术：

穿孔板是一种典型的共振吸声结构，通常是在一块面板上面钻小孔制成，成本低，具有可设计性和耐用的特点。但是单层穿孔板吸声系数连续超过0.5的频率范围较小，降噪效果不佳。设计一种宽频吸声能力优异且加工方便的新型穿孔板结构，在降低博物馆和音乐厅等场所内部噪声方面具有实际工程应用价值。

技术实现要素：

本发明为了解决现有穿孔板宽频吸声能力不足的问题，提供了一种穿孔板层合吸声结构，可在博物馆和音乐厅等环境中吸收噪音，结构简单，加工方便，设计性较高。

本发明提供的一种穿孔板层合吸声结构，包括依次连接的穿孔板层合结构、空气背腔和刚性壁面，穿孔板层合结构包括经焊接或者粘接形成整体结构的若干层穿孔板，每层穿孔板开孔方向垂直于面板，穿孔板层合结构上的穿孔与空气背腔组成helmholtz共鸣器吸收噪音。

进一步，穿孔板层合结构中层数在1-100之间变化，每层穿孔板的厚度在0.01mm-5mm之间变化。

进一步，穿孔板层合结构中每层穿孔板开设的穿孔直径为0.1mm-2mm，穿孔之间的间距在0.5mm-10mm之间。

进一步，穿孔板层合结构中各层穿孔的轴线可不重合，但上下层穿孔之间连通。

进一步，穿孔板层合结构可用木制板材、金属、塑料、多孔纤维材料或多孔泡沫材料制成。

进一步，空气背腔中可全部或者部分填充多孔吸声材料。

进一步，使用时，穿孔板层合结构朝向噪声源安装，便于噪音进入结构。

本发明有益效果在于：

穿孔板层合结构中每层穿孔的孔径大小不同，整体上看层合结构穿孔形状呈阶梯形。空气流经穿孔板层合结构时，受到的扰动增加，声波携带的能量耗散加快，结构宽频吸声能力增强。与此同时，穿孔板层合结构中每层穿孔板的开孔大小，孔与孔之间的间距以及厚度可调，设计性较高。

附图说明

图1为本发明一个具体实施例的三维结构示意图；

图2为穿孔板层合结构与单层穿孔板在等厚度情况下最优吸声系数对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明穿孔板层合吸声结构，如图1所示，包括穿孔板层合结构1、空气背腔2和刚性壁面3。层合结构每层穿孔板开孔方向垂直于面板，各层之间经焊接或者粘接等形成整体结构。层合结构穿孔与空气背腔组成helmholtz共鸣器吸收噪音。

所述穿孔层合吸声结构可由木制板材、金属、塑料、多孔纤维或多孔泡沫制成。空气背腔中可填充多孔材料，这样设计的目的在于利用多孔材料内部孔隙进一步对空气的流动进行阻碍，增加空气的粘性耗散和热耗散，增强结构的吸声能力。

所述穿孔板层合吸声结构在使用时穿孔板层合结构朝向噪声源安装，这样设计的目的是让更多的噪音进入结构内部，将噪音能量部分转化为热能而耗散，减少在面板处反射的噪音能量。

实施例中，穿孔板层合结构由五层穿孔板组成，每层穿孔板厚度为0.2mm，孔与孔之间的距离为4mm。作为对照，单层穿孔板厚度设为1mm，孔与孔之间的间距为4mm。空气背腔厚度为50mm。结构均由奥氏体不锈钢制成，密度约为7950kg/m³。

在本实施例中，经过优化，当第一层穿孔板穿孔直径为1.92mm，第二层穿孔板穿孔直径为0.90mm，第三层穿孔板穿孔直径为0.32mm，第四层穿孔板穿孔直径为1.00mm，第五层穿孔板穿孔直径为1.63mm，穿孔板层合结构在50hz到2000hz范围内平均吸声系数最大达到0.49。作为对照，当单层穿孔板的孔径为0.46mm时，单层穿孔板在50hz到2000hz范围内平均吸声系数最大达到0.38。在没有过多增加结构制造成本的情况下，穿孔板层合结构较等厚度的单层穿孔板在50hz到2000hz范围内最大平均吸声系数提升约29%。此外，如图2所示，在50hz到2000hz范围内平均吸声系数达到最大的情况下，单层层合板仅在354hz到938hz范围内吸声系数连续超过0.5，穿孔板层合结构在362hz到1221hz范围内吸声系数连续超过0.5，宽频吸声能力大幅提升。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种穿孔板层合吸声结构，其特征在于：包括依次连接的穿孔板层合结构（1）、空气背腔（2）和刚性壁面（3），穿孔板层合结构包括经焊接或者粘接形成整体结构的若干层穿孔板，每层穿孔板开孔方向垂直于面板，穿孔板层合结构（1）上的穿孔与空气背腔（2）组成helmholtz共鸣器吸收噪音。

2.根据权利要求1所述的穿孔板层合吸声结构，其特征在于：所述的穿孔板层合结构（1）中穿孔板层数在1-100范围内变化，每层穿孔板的厚度在0.01mm-5mm之间变化。

3.根据权利要求1所述的穿孔板层合吸声结构，其特征在于：所述的穿孔板层合结构（1）中每层穿孔板开设的穿孔直径为0.1mm-2mm，穿孔之间的间距在0.5mm-10mm之间。

4.根据权利要求1所述的穿孔板层合吸声结构，其特征在于：所述的穿孔板层合结构（1）中各层穿孔的轴线不重合，上下层穿孔之间连通。

5.根据权利要求1所述的穿孔板层合吸声结构，其特征在于：所述的穿孔板层合结构（1）为木制板材、金属、塑料、多孔纤维材料或多孔泡沫材料制成。

6.根据权利要求1所述的穿孔板层合吸声结构，其特征在于：所述的空气背腔（2）中全部或者部分填充多孔吸声材料。

7.根据权利要求1所述的穿孔板层合吸声结构，其特征在于：所述的穿孔板层合结构（1）朝向噪声源安装。

技术总结
本发明提供了一种穿孔板层合吸声结构，包括依次连接的穿孔板层合结构、空气背腔和刚性壁面，穿孔板层合结构包括经焊接或者粘接形成整体结构的若干层穿孔板，每层穿孔板开孔方向垂直于面板，穿孔板层合结构上的穿孔与空气背腔组成Helmholtz共鸣器吸收噪音。本发明可在博物馆和音乐厅等环境中吸收噪音，结构简单，加工方便，设计性较高。

技术研发人员：卢天健;辛锋先;何伟;于晨磊;提飞
受保护的技术使用者：南京航空航天大学;西安交通大学
技术研发日：2019.12.05
技术公布日：2020.06.26