1.本发明涉及噪声控制领域，更具体的说是一种内嵌对置膜腔共振器的复合多孔吸声结构。
背景技术：
2.噪声污染是现代社会破坏人类身心健康的一大问题，噪声控制尤其是中低频噪声的消除是航空航天、交通运输、建筑环境等领域的研究热点。
3.自声学超材料被提出以来，其已为传统降噪材料和结构的发展提供了众多新思路，以亚波长共振结构设计定制声学性能的特点使得其在低频宽频噪声方面具有无可比拟的优势，受到了学术界和工业界的广泛关注。而中高频性能优异的多孔材料结合低频性能突出的各类亚波长结构进行设计以提高多孔材料中低频吸声性能的研究也被广泛关注，取长补短的设计方法是极具潜力的下一代多孔降噪材料的主流发展方向。
4.近年来，在多孔材料域内嵌单个或多个低频共振器、非局域共振单元等方式有效地提高了多孔材料的中低频吸声性能，但是大多数结构在中低频的吸收峰较为离散，且有限的吸收峰数量难以在感兴趣的频段形成连续的高吸声谱。
5.一般来说，传统的多孔材料可以对中高频噪声进行有效的消除，但是由于受耗散原理所限，多孔材料需要增大厚度才能有效消除中低频噪声，然而过高的厚度导致其在许多场景应用受限。因此，如何在不增加多孔材料厚度的前提下有效提高其对中低频噪声的吸收能力一直是本领域的一项难点。
技术实现要素：
6.本发明提供一种内嵌对置膜腔共振器的复合多孔吸声结构，目的是可以解决多孔材料低频吸声性能差的问题。
7.上述目的通过以下技术方案来实现：
8.一种内嵌对置膜腔共振器的复合多孔吸声结构，包括多孔材料和膜腔共振器，所述膜腔共振器包括单开口的腔体和用于封闭腔体的薄膜，所述膜腔共振器镜像对称设有两个并嵌入多孔材料内，位于上方的腔体开口朝上。
9.进一步的，所述薄膜为弹性体聚合物材料或者金属，所述薄膜厚度在0.1mm至1mm之间。
10.进一步的，所述薄膜与腔体之间设有板材以形成0.1mm至2mm的空气层。
11.进一步的，位于下方的膜腔共振器薄膜下端面高于多孔材料的下端面以在位于下方的薄膜与多孔材料下端面形成毫米级高度的空气层。
附图说明
12.图1为本发明一种内嵌对置膜腔共振器的复合多孔吸声结构整体结剖面图；
13.图2为所述整体结构的爆炸图；
14.图3为所述吸声结构结构在中低频段可产生平均90％吸声系数的曲线示意，以及与同等厚度多孔材料吸声的对比图。
具体实施方式
15.如图1至2所示，一种内嵌对置膜腔共振器的复合多孔吸声结构，包括多孔材料5和两个嵌入多孔材料内膜腔共振器，两个内膜腔共振器在位置上镜像对称设置，其中一个内膜腔共振器位于上方，另一个内膜腔共振器位于下方；膜腔共振器包括，薄膜、环形垫片、设有开口的板材和腔体，为便于描述和区分的，进一步描述如下：
16.其中，位于上方的膜腔共振器，即上膜腔共振器包括上薄膜1、上垫片2、上穿孔板3和开口朝上的腔体4；具体的，上薄膜1通过垫片2粘接在上穿孔板3边缘，上薄膜1、上垫片2和上穿孔板3之间形成薄空气层，上薄膜1和空气层为系统提供声质量抗同时提供声阻，而开口朝上的腔体4为系统提供容抗，上穿孔板3的穿孔大小和上垫片2高度主要调节空气层的声抗和声阻，从而构成一套完整的可调声学共振器；
17.位于下方的膜腔共振器，即下膜腔共振器包括开口朝下的腔体6，下穿孔板7、下垫片8和下薄膜9；其中，同理的，下薄膜9通过下垫片8粘接在下穿孔板7边缘，下薄膜9、下垫片8和下穿孔板7之间形成薄空气层，下薄膜9和空气层为系统提供声质量抗同时提供声阻，而开口朝下的腔体6为系统提供容抗，下穿孔板7的穿孔大小和下垫片8高度主要调节空气层的声抗和声阻，从而也构成一套完整的可调声学共振器；开口朝上的腔体4和开口朝下的腔体6背对背贴合设置且均嵌入多孔材料5内；
18.所述薄空气层为0.1mm-2mm的高度；
19.其中，上膜腔共振器和下膜腔共振器的尺寸和具体结构可以是不同的，例如开口朝上的腔体4和开口朝下的腔体6整体尺寸不同，其内部空腔结构也不相同；板材设置开口后即上穿孔板3和下穿孔板7具体结构不同，如开口数量、开口大小和开口具体形状不相同。
20.该复合多孔结构能解决纯多孔材料低频吸声效果差的问题，为轻薄多孔材料的降噪应用提供新的解决方案。
21.其中，上膜腔共振器主要以共振作用体统低频吸声峰；下膜腔共振器中的下薄膜9高于多孔材料5底面以留有一定高度的空气层来保证下薄膜9可以自由振动。下膜腔共振器的存在主要是为多孔材料激发多种耗能模态形成多个中频吸收峰。
22.进一步的，上膜腔共振器中的上薄膜1可平齐、高于或低于多孔材料上表面。
23.进一步的，所述上薄膜1和下薄膜9的材料可以为橡胶、乳胶、塑胶、金属其中的一种，厚度在0.1-1mm之间，上薄膜1和下薄膜9不需要施加预应力。不同厚度的上薄膜1和下薄膜9可为共振器提供不同的质量抗，从而调节吸声频率。
24.进一步的，膜腔共振器可以嵌在多孔材料中心或偏心位置。
25.进一步的，所述上穿孔板3、下穿孔板7上有单个或者多个开口，可以是圆形、方形、环形、直槽口形和狭缝形其中的一种或多种组合，开口可以是毫米级的，也可以是相对毫米级来说较大的开口，调节穿孔大小可以调节系统声抗和声阻大小，从而调整吸声峰位置和高度。
26.进一步的，所述开口朝上的腔体4和开口朝下的腔体6内部为纯空腔、空间折叠型，上下膜腔共振器可根据所需焦躁频带调整高度以获得中低频段内最低高于0.8的连续吸声
谱，总厚度60mm的多孔复合材料吸声曲线与同等厚度纯多孔材料吸声曲线对比如图3所示。
27.本申请整体结构可以亚波长厚度实现中低频平均90％的平均吸声，解决薄多孔材料在中低频吸声性能差的问题，为提高多孔材料的降噪性能提供了新的解决方案，实现中低频频段内连续的高吸声。
技术特征：
1.一种内嵌对置膜腔共振器的复合多孔吸声结构，包括多孔材料和膜腔共振器，所述膜腔共振器包括单开口的腔体和用于封闭腔体的薄膜，所述膜腔共振器镜像对称设有两个并嵌入多孔材料内，位于上方的腔体开口朝上。2.根据权利要求1所述的吸声结构，所述膜腔共振器在多孔材料中心位置或偏心位置。3.根据权利要求1所述的吸声结构，位于上方的膜腔共振器的薄膜上端面平齐于、低于或高于多孔材料的上端面。4.根据权利要求1所述的吸声结构，所述薄膜为弹性体聚合物材料或者金属，所述薄膜厚度在0.1mm至1mm之间。5.根据权利要求1所述的吸声结构，所述腔体为纯空腔和空间折叠型空腔中的一种或两种。6.根据权利要求1至5任意一项所述的吸声结构，所述薄膜与腔体之间设有板材以形成0.1mm至2mm的空气层。7.根据权利要求6所述的吸声结构，所述薄膜通过环形垫片固接在板材上。8.根据权利要求7所述的吸声结构，所述板材上设有开口。9.根据权利要求8所述的吸声结构，所述开口的形状为圆形、方形、环形、直槽口形和狭缝形中的一种或多种。10.根据权利要求1、2、3、4、5、7、8或9所述的吸声结构，位于下方的膜腔共振器薄膜下端面高于多孔材料的下端面以在位于下方的薄膜与多孔材料下端面形成毫米级高度的空气层。
技术总结
本发明涉及噪声控制领域，更具体的说是一种内嵌对置膜腔共振器的复合多孔吸声结构，包括多孔材料和膜腔共振器，所述膜腔共振器包括单开口的腔体和用于封闭腔体的薄膜，所述膜腔共振器镜像对称设有两个并嵌入多孔材料内，位于上方的腔体开口朝上，解决薄多孔材料在中低频吸声性能差的问题，为提高多孔材料的降噪性能提供了新的解决方案。能提供了新的解决方案。能提供了新的解决方案。
技术研发人员：乔菁 许启山 李隆球 张广玉
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2022.01.11
技术公布日：2022/4/20