亥姆霍兹共振器和消声装置和机电装置

1.本实用新型涉及噪声控制技术领域，尤其涉及亥姆霍兹共振器和消声装置和机电装置。


背景技术：

2.亥姆霍兹共振器是一种基本的声学单元，由封闭的共振腔和连接的颈管组成。当声波入射时，颈管内的空气可以看成一个质量整体做振动，封闭腔内的空气因颈管内空气的振动而作胀缩变化，因此亥姆霍兹共振器可以视为具有阻尼项的弹簧
‑
质量系统。当声波的入射频率达到系统的固有频率时，共振器发生共振，表现为具有良好的吸声效果。
3.对于亥姆霍兹共振器单元来说，其吸声频率取决于封闭腔的体积、颈管的长度和颈管的截面面积，要想获得低频吸声，可以采取增大封闭腔的体积，加长颈管的长度，减小颈管的截面面积等措施。一般而言，由于使用空间的限制，很难在实际情况中自由地改变共振腔的体积；而与此同时，改变共振器的颈部特征更容易操作，并且也能够同时改变共振频率和共振吸声系数。许多研究者致力于研究颈部特点对于亥姆霍兹共振器吸声特性的影响，例如，tang和sirignano通过改变共振器颈部长度，发现当共振器颈部长度和声波波长相比拟时的吸声系数最大。selamet和lee研究了共振器颈部伸入到共振腔内部的情况，他们的结论表明，颈部延伸到共振腔内部可以在不增加共振腔体积的情况下降低共振器的共振频率。有学者对颈管的形状进行研究，发现颈管的横截面采用圆形、方形、椭圆形或其它形状，对共振器吸声性能的影响很小。但是，上述所有研究中，无论对颈管做何种变化，共振器为了满足其内部颈管的设置，都沿着声波入射的方向增加了厚度，从而导致亥姆霍兹共振器总体厚度仍然很大；且亥姆霍兹共振器的厚度受到颈管总长度的限制，给工程应用带来了很多不便。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种亥姆霍兹共振器，解决了现有的亥姆霍兹共振器厚度较大、亥姆霍兹共振器的厚度受到颈管总长度限制的问题。
5.本实用新型还提出一种消声装置。
6.本实用新型还提出一种机电装置。
7.根据本实用新型第一方面实施例的亥姆霍兹共振器，包括：
8.壳体，设置有进音口，且所述壳体内部形成有共振腔；
9.颈管，与所述壳体连接，所述颈管包括入口管段和多根出口管段，所述入口管段一端连通所述进音口，另一端并联多根所述出口管段，所述入口管段和任一所述出口管段之间均呈设定夹角，且所述出口管段连通所述共振腔。
10.所述颈管包括所述入口管段和多根所述出口管段，所述入口管段和任一所述出口管段之间均呈设定夹角；在不考虑壁厚的前提下，所述亥姆霍兹共振器的理论最小厚度不
再主要由所述颈管的总长度决定，而是由所述入口管段的长度、所述出口管段的高度及所述设定夹角的角度等因素共同决定；如此设计能极大的缩小所述亥姆霍兹共振器的厚度。
11.所述入口管段并联多根所述出口管段，在保证同样吸声效果的前提下，如此设计可减小每根所述出口管段的高度；进一步减小所述亥姆霍兹共振器的厚度。
12.根据本实用新型的一个实施例，每根所述出口管段的尺寸相同。
13.根据本实用新型的一个实施例，所述出口管段的数量为两根，且两根所述出口管段位于同一直线上。
14.根据本实用新型的一个实施例，每根所述出口管段与所述入口管段的设定夹角均为90
°
。
15.根据本实用新型的一个实施例，所有所述出口管段的轴线位于同一个面。
16.根据本实用新型的一个实施例，所有所述出口管段的截面面积之和等于所述进音口的截面面积。
17.根据本实用新型的一个实施例，所述出口管段的截面形状为圆形、方形或椭圆形。
18.根据本实用新型的一个实施例，所述壳体的安装面呈矩形、圆弧形、圆环形或波浪形。
19.根据本实用新型第二方面实施例的消声装置，包括至少两个上述实施例所述的亥姆霍兹共振器，所述安装面呈圆弧形，且每个所述亥姆霍兹共振器依次相连至围成圆环形结构。
20.根据本实用新型实施例的消声装置，由于其包括上述亥姆霍兹共振器，因此具有上述亥姆霍兹共振器的所有技术效果，此处不再赘述。
21.根据本实用新型第三方面实施例的机电装置，所述机电装置的外壳中包括上述任一项实施例所述的亥姆霍兹共振器。
22.根据本实用新型实施例的机电装置，由于其包括上述亥姆霍兹共振器，因此具有上述亥姆霍兹共振器的所有技术效果，此处不再赘述。
23.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
25.图1是本实用新型实施例提供的一种亥姆霍兹共振器的结构示意图；
26.图2是本实用新型实施例提供的另一种亥姆霍兹共振器的结构示意图；
27.图3是本实用新型实施例提供的再一种亥姆霍兹共振器的结构示意图；
28.图4是本实用新型实施例提供的一种消声装置的结构示意图；
29.图5是本实用新型实施例提供的一种机电装置的结构示意图；
30.附图标记：
31.1、壳体；11、进音口；2、颈管；21、入口管段；22、第一出口管段；221、第一出音口；
23、第二出口管段；231、第二出音口；3、共振腔；4、机电装置本体。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
33.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型实施例和简化描述，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实用新型实施例的限制。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。
34.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。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实用新型实施例中的具体含义。
35.在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
37.如图1所示，根据本实用新型第一方面的实施例，提供了一种亥姆霍兹共振器，包括壳体1和颈管2，颈管2与壳体1连接。壳体1设置有进音口11，且壳体1内部形成有共振腔3；颈管2包括入口管段21和多根出口管段，入口管段21一端连通进音口11，另一端并联多根出口管段，入口管段21和任一出口管段之间均呈设定夹角，且出口管段连通共振腔3。
38.本实用新型实施例的颈管2包括入口管段21和多根出口管段，入口管段21和任一出口管段之间均呈设定夹角；在不考虑壁厚的前提下，亥姆霍兹共振器的理论最小厚度不再主要由颈管2的总长度决定，而是由入口管段21的长度、出口管段的高度及设定夹角的角度等因素共同决定；如此设计能极大的缩小亥姆霍兹共振器的厚度。
39.入口管段21并联多根出口管段，在保证同样吸声效果的前提下，如此设计可减小每根出口管段的高度；进一步减小亥姆霍兹共振器的厚度。
40.根据本实用新型的其中一个实施例，如图1至图3所示，入口管段21为短管，出口管段为长管，一根入口管段21并联多根出口管段，每根出口管段均沿非声波入射方向延伸。颈管2的总长度为入口管段21的长度和任一根与其相连的出口管段的长度之和；每根出口管段的长度为入口管段21长度的一倍或多倍。
41.根据本实用新型的其中一个实施例，如图1、图3和图4所示，壳体1外独立设有颈管2，且颈管2位于共振腔3中。本实施例中，颈管2作为独立的个体与壳体1连接，可方便对颈管2的维修和更换。
42.根据本实用新型的另一个实施例，如图2所示，壳体1的侧壁中形成有颈管2。本实施例中，入口管段21的长度为壳体1的部分壁厚，整个亥姆霍兹共振器的理论最小厚度由壳体1的壁厚和共振腔3的厚度决定。
43.根据本实用新型的其中一个实施例，每根出口管段的尺寸相同。本实施例中，将每根出口管段设计成相同的尺寸，便于计算亥姆霍兹共振器的特征频率。
44.如图1至图3所示，第一出口管段22和第二出口管段23的尺寸相同。当然，每根出口管段的尺寸也可不尽相同，本实用新型不受此处举例的限制。
45.根据本实用新型的其中一个实施例，出口管段的数量为两根，且两根出口管段位于同一直线上。
46.如图1所示，颈管2包括设置于共振腔3中的入口管段21、第一出口管段22和第二出口管段23。入口管段21一端连通进音口11，另一端并联第一出口管段22和第二出口管段23，第一出口管段22和第二出口管段23位于同一直线上。
47.如图2所示，壳体1的侧壁中形成有入口管段21、第一出口管段22和第二出口管段23，壳体1的内壁上开设有第一出音口221和第二出音口231，第一出音口221连通第一出口管段22和共振腔3；第二出音口231连通第二出口管段23和共振腔3。第一出口管段22和第二出口管段23位于同一直线上。
48.出口管段数量越多，每根出口管段可减小的高度就越多，亥姆霍兹共振器的理论最小厚度越小；但是安装过多的出口管段会使亥姆霍兹共振器有更大的空间结构。入口管段21同时并联两根出口管段仅为本实用新型的一种优选实施例，本实用新型的其它实施例不受此优选实施例的限制。共振腔3或壳体1的侧壁中可包括三根及以上的出口管段，入口管段21同时并联这些出口管段。
49.同样的，入口管段21同时并联两根位于同一直线上的出口管段也为本实用新型的一种优选实施例，本实用新型的其它实施例不受此优选实施例的限制，如图3所示，第一出口管段22和第二出口管段23呈圆弧状设置。
50.根据本实用新型的其中一个实施例，每根出口管段与入口管段21的设定夹角均为90
°
。
51.如图1和图2所示，第一出口管段22和第二出口管段23均与入口管段21呈90
°
设置。当然，每根出口管段与入口管段21的设定夹角可在0
°‑
180
°
任意取值，本实用新型不受此处举例的限制。
52.如图3所示，第一出口管段22和第二出口管段23均呈圆弧状设置，在第一出口管段22的不同位置处，该管段与入口管段21的设定夹角的角度不同；第二出口管段23同理，此处不再赘述。
53.根据本实用新型的其中一个实施例，如图1至图3所示，所有出口管段的轴线位于同一个面。
54.当然，本实用新型不受此处举例的限制，每根出口管段的轴线可不在一个面上，例如，出口管段呈波浪状或螺旋状向四周延伸。
55.根据本实用新型的其中一个实施例，所有出口管段的截面面积之和等于进音口11的截面面积。如此设计，可简化出口管段的设计步骤。
56.根据本实用新型的其中一个实施例，出口管段的截面形状为圆形、多边形或椭圆形。当然，出口管段的截面形状不受此举例限制。
57.如图1至图3所示，每根出口管段的截面形状均与入口管段21的截面形状相同，它们的截面形状由亥姆霍兹共振器的特征频率或共振腔3的体积决定。
58.根据本实用新型的其中一个实施例，壳体1和颈管2由金属、塑料、混凝土或玻璃材料制成。当然，壳体1和颈管2的材料不受此举例限制。
59.根据本实用新型的其中一个实施例，如图1至图4所示，壳体1上设有进音口11的面为安装面，安装面的形状包括但不限于矩形、圆弧形、圆环形或波浪形。由于亥姆霍兹共振器的厚度不再受颈管2总长度的制约，壳体1可做成薄片状或圆弧状结构。此类亥姆霍兹共振器可作为降噪装置套设在家用电器或机电装置的壳体上；相较于其它降噪装置，该亥姆霍兹共振器占用空间更小，使用范围更广。
60.根据本实用新型第二方面的实施例，如图4所示，提供一种消声装置，包括至少两个上述任一项实施例的亥姆霍兹共振器，壳体1的安装面呈圆弧形，且每个亥姆霍兹共振器依次相连至围成圆环形结构。本实用新型实施例的消声装置，可作为机电装置、家用电器或墙体的降噪装置；相较于其它降噪装置，此消声装置具有结构简单，占用空间小，性价比高的特点。
61.根据本实用新型第三方面的实施例，提供一种机电装置，机电装置的外壳中包括上述任一项实施例所述的亥姆霍兹共振器。
62.如图5所示，机电装置包括机电装置本体4，机电装置本体4外套有亥姆霍兹共振器，亥姆霍兹共振器的壳体1的安装面呈圆环状。
63.以上实施方式仅用于说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。