一种声子晶体隔音屏的制作方法

本申请涉及隔音屏技术领域，尤其涉及一种声子晶体隔音屏。

背景技术：

噪声污染不可避免地影响周围环境中人们的正常生活，降低噪声污染来对改善人们的生活环境具有重要的意义。隔音屏作为噪声控制中最易实现、最经济的控制方式，能有效地降低噪声污染。

目前，隔音屏大多采用声子晶体的方式进行设计，现有技术中通常在需要隔音的区域表面焊接多个声子晶体来达到隔音作用，其降噪机制较为单一，因此，本领域技术人员还可以对隔音屏进行优化，以达到更好的降噪效果。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种声子晶体隔音屏，解决现有技术中降噪机制单一导致降噪效果不佳的技术问题。

有鉴于此，本申请提供了一种声子晶体隔音屏，包括硬介质层、软介质层和广义声子晶体柱；

所述软介质层位于两层所述硬介质层之间；

所述广义声子晶体柱周期性的分布于所述软介质层内部；

所述广义声子晶体柱由相互贴合的至少两个周期组元和中心空腔组成；

所述周期组元由外至内依次是非金属层和金属层。

优选的，所述硬介质层上开设有若干个孔洞。

优选的，所述硬介质层具体为铝板、钢板或铁板。

优选的，所述硬介质层的表面涂覆有防腐涂料。

优选的，所述软介质层由多孔吸声材料制成。

优选的，所述软介质层具体为吸音棉或吸音纤维。

优选的，所述周期组元的个数为3个。

优选的，所述非金属层由复合高分子材料制成。

优选的，所述金属层具体由铝合金材料制成。

与现有技术相比，本申请实施例的优点在于：

本申请实施例中，提供了一种声子晶体隔音屏，包括硬介质层、软介质层和广义声子晶体柱；软介质层位于两层硬介质层之间；广义声子晶体柱周期性的分布于软介质层内部；广义声子晶体柱由相互贴合的至少两个周期组元和中心的空腔组成；周期组元由内至外依次是非金属层和金属层。

硬介质层用于稳定整个声子晶体隔音屏的结构且实现第一层降噪；由于软介质对声音的衰减度要大于硬介质，因此软介质起到第二层降噪；广义声子晶体柱周期性的分布于软介质层内部，使得声波在广义声子晶体柱之间发生反射和干涉，起到第三层降噪；广义声子晶体柱内由相互贴合的至少两个周期组元和中心空腔组成，形成赫姆霍兹共振腔，实现第四层降噪。

因此，本申请实施例所提供的声子晶体隔音屏耦合了多重降噪机制进行降噪，将噪声进行有效的衰减，解决了现有技术中降噪机制单一导致降噪效果不佳的技术问题，相比起现有技术，达到更好的降噪效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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他的附图。

图1为本申请实施例所提供的声子晶体隔音屏的横向剖面图；

图2为本申请实施例所提供的声子晶体隔音屏的纵向剖面图；

图3为本申请实施例所提供的声子晶体隔音屏的结构示意图；

图4为本申请实施例所提供的声子晶体隔音屏的广义声子晶体柱的结构示意图；

图5为本申请实施例所提供的声子晶体隔音屏的广义声子晶体柱的剖面图；

图6为放置了本申请实施例所提供的声子晶体隔音屏后的噪声效果的能量图；

图7为未放置本申请实施例所提供的声子晶体隔音屏的噪声效果的能量图。

附图标记：硬介质层1；孔洞2；软介质层3；广义声子晶体柱4；非金属层41；金属层42；中心空腔43。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请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。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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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。

请参阅图1至图3。

本申请实施例提供了一种声子晶体隔音屏，包括硬介质层1、软介质层3和广义声子晶体柱4。

硬介质层1位于整个声子晶体隔音屏的最外层，主要起到稳定整个声子晶体隔音屏的结构的作用，一定程度上起到第一层降噪作用。

软介质层3位于两层硬介质层1之间，软介质对声音的衰减度要大于硬介质，因此软介质层3第一方面起到第二层降噪作用，第二方面用于安装广义声子晶体柱4。

广义声子晶体柱4周期性的分布于软介质层3内部，当声波通过按特定规律周期分布的广义声子晶体柱4时，发生多重散射效应，声波被不断反射，反射声波发生干涉，声波能量由于干涉作用被大大消耗，因此周期性分布的广义声子晶体柱起到第三层降噪作用。最低声波禁带的中心频率可由基体声速和晶格常数a(各广义声子晶体间距离)近似确定。因此，可根据不同噪声环境的主要频率范围确定不同的晶格常数a来达到最佳效果。优选的，相邻的广义声子晶体柱之间距离相等，且至少设置两层(单独的广义声子晶体柱以预设的距离排列形成的一排为一层)。本申请实施例中，共有4层广义声子晶体柱，且相邻的广义声子晶体柱构成等边三角形(也可以构成矩形)。由于本申请实施例中声子晶体隔音屏为板状结构，因此硬介质层1、软介质层3和广义声子晶体柱4三者均为平行设置。

请参阅图4和图5，广义声子晶体柱4具体是由相互贴合的至少两个周期组元和中心空腔43组成的，周期组元由外至内依次是非金属层41和金属层42。每根广义声子晶体柱4的最内层金属层42与中心空腔43形成赫姆霍兹共振腔，赫姆霍兹共振腔在低频范围具有较好的吸声效果。由古典赫姆霍兹理论可知，赫姆霍兹共振吸声频率主要由共振腔体积决定，所以当目标噪声环境的主要频率确定时，可通过优化广义声子晶体柱4的周期组元和共振腔体积获得最佳吸声效果，此为第四层降噪。

本申请实施例所提供的声子晶体隔音屏，包括硬介质层、软介质层和广义声子晶体柱；软介质层位于两层硬介质层之间；广义声子晶体柱周期性的分布于软介质层内部；广义声子晶体柱由相互贴合的至少两个周期组元和中心的空腔组成；周期组元由内至外依次是非金属层和金属层。本申请实施例所提供的声子晶体隔音屏，耦合了多重降噪机制进行降噪，将进行噪声有效的衰减，解决了现有技术中降噪机制单一导致降噪效果不佳的技术问题，相比起现有技术，达到更好的降噪效果。

本申请实施例所提供的声子晶体隔音屏还可以做更进一步的优化，例如在硬介质层1上开设孔洞2。当声音经过隔音屏时，硬介质层1表面的孔洞2形成微穿孔吸声效果，起到进一步的吸声作用。硬介质层1表面的孔洞2的分布可根据使用需要设定不同的分布标准，本申请中采用均匀分布的结构。

硬介质层1的主要作用是支撑整个声子晶体隔音屏的结构，具体可以为铝板、钢板或铁板。优选的还可具有一定的防腐、防火和防水功能，例如在硬介质层1表面涂覆防腐涂料。

软介质层3作为第二层降噪，优选由多孔吸声材料制成，例如吸音棉、吸引纤维等。

广义声子晶体柱4的周期组元包括金属层42和非金属层41，其中非金属层41具体由复合高分子材料制成，金属层42由铝合金材料制成。周期组元的个数具体为3个。当然，不同的材料可以达到不同的效果，本申请实施例中只是提出了一种可行性方案。

以下为本申请实施例所提供的声子晶体隔音屏采用二维仿真方法模拟的降噪效果试验，请参阅图6和图7。

图6为放置了本申请实施例所提供的隔音屏后的噪声效果的能量图，如图6所示是一个室内噪声源的二维模型，长宽各为4m，房间前方有一个宽为2m的开口，房内有两个噪声源，辐射出频率为315hz的声波。在房间的开口外放置了本申请所提出的隔音屏。从图中可以看到，噪声在从噪声源辐射出后，在房间的出口处基本上都被拦截住了，声波能量都被局限在房间内，最终都被吸收。

图7为未放置本申请实施例所提供的隔音屏的噪声效果的能量图。从图中可以看出声波能量中很大一部分直接通过房间的开口向外辐射出去了。

通过以上的仿真模拟，发现通过在房间开口处加本申请所提供的隔音屏，可以有效的隔声。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。