一种基于场景噪声频率特征的消音隔板和拼接结构

1.本发明属于降噪设备技术领域，具体涉及一种基于场景噪声频率特征的消音隔板和拼接结构。


背景技术：

2.噪声是声源进行无规则振动发出的声音，从生理学观点来看，凡是干扰人们休息、学习和工作的声音，即不需要的声音，统称为噪声，当噪声对人及周围环境造成不良影响时，就形成了噪声污染。噪声级为30～40分贝是比较安静的正常环境；超过50分贝就会影响睡眠和休息。由于休息不足，疲劳不能消除，正常生理功能会受到一定的影响；70分贝以上干扰谈话，造成心烦意乱，精神不集中，影响工作效率，甚至发生事故；长期工作或生活在90分贝以上的噪声环境，会严重影响听力和导致其他疾病的发生。
3.现有技术经常使用消音隔板来减少场景噪声，然而由于其往往不具有良好的宽频范围噪声吸收结构，难以兼顾消除场景中截止频率以上和共振频率附近频段的噪声成份，无法同时作为吸音隔板和隔音墙板使用，实际使用效果不如人意。
4.因此，有必要研发一种基于场景噪声频率特征的消音隔板。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一是：提供一种基于场景噪声频率特征的消音隔板，具有良好的宽频范围噪声吸收结构，能够兼顾消除场景中截止频率以上和共振频率附近频段的噪声成份，可以同时作为吸音隔板和隔音墙板使用。
6.针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之二是：提供一种消音隔板的拼接结构，以增加吸音降噪面积，扩大应用范围。
7.本发明目的通过以下技术方案实现：
8.一种基于场景噪声频率特征的消音隔板，包括互相连接的面板和底板，面板与底板之间设有共振空腔；面板外侧设有矩阵排布的吸音圆台，相邻的吸音圆台之间设有吸音孔，吸音孔连通共振空腔。
9.进一步，共振空腔内填充有吸音轻质多孔材料。
10.进一步，共振空腔深度为5～15cm，共振空腔内吸音轻质多孔材料的填充厚度为2～7cm。
11.进一步，底板设有密排分布的吸音圆锥，吸音圆锥设于共振空腔内。
12.进一步，吸音圆台和吸音圆锥的高度均小于10cm。
13.进一步，吸音圆台和吸音圆锥的外表面均包裹有金属丝网或编织网。
14.进一步，金属丝为不锈钢丝或铜丝，编织网为涤纶丝或尼龙丝。
15.进一步，面板和底板由钢、铝、石膏或高压水泥板材制成。
16.进一步，面板和底板的厚度和密度均不相同。
17.一种消音隔板的拼接结构，包括安装支架、橡胶条和多个消音隔板，每个消音隔板
均通过螺栓固定于安装支架，多个消音隔板互相拼接，相邻的消音隔板之间通过橡胶条密封连接。
18.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
19.由于吸音圆台具有沿圆台高度逐渐过渡的变阻抗特性，面板外侧矩阵排布的吸音圆台能够较好地吸收其截止频率fc以上的入射噪声成份；由于吸音圆台和吸音孔交错布置且吸音孔连通共振空腔，使得设有吸音孔的面板和共振空腔(“穿孔板-空腔”)在其共振频率f0附近频段具有良好的共振消音功能。本消音隔板基于吸音圆台渐变过渡阻抗吸音功能以及设有吸音孔的面板与底板之间的共振空腔产生的“穿孔板-空腔”共振消音功能，构造了宽频范围噪声良好吸收效果的复合吸音细观结构，使消音隔板具有吸收“穿孔板-空腔”共振频率f0以上的宽频范围全部噪声成份的良好吸音效果，不仅能消除反射噪声(回音)，而且还能消除透射噪声，既可作为吸音隔板使用(消除回音)，又可作为隔音墙板使用(阻断噪声)。
附图说明
20.图1为消音隔板的平面结构示意图。
21.图2为图1中b处放大示意图。
22.图3为图1的a-a剖面示意图。
23.图4为吸音圆台的剖面示意图。
24.图5为吸音圆锥的剖面示意图。
25.图6为场景噪声成份的功率谱密度-频率分布示意图。
26.图7为“穿孔板-空腔”的共振频率与穿孔率和孔径关系曲线示意图。
27.图8为复合吸音细观结构的吸音系数-频率曲线示意图。
28.图9为消音隔板的拼接结构的平面结构示意图。
29.图中：
30.100-消音隔板；
31.1-面板，11-吸音圆台，12-吸音孔；
32.2-底板，21-吸音圆锥；
33.3-共振空腔；
34.4-吸音轻质多孔材料；
35.51-金属丝网，52-多孔吸音材料；
36.61-橡胶条，62-螺栓。
具体实施方式
37.下面对本发明作进一步详细的描述。
38.如图1-图5所示，一种基于场景噪声频率特征的消音隔板100，包括互相连接的面板1和底板2，面板1与底板2之间设有共振空腔3；面板1外侧设有矩阵排布的吸音圆台11，相邻的吸音圆台11之间设有吸音孔12，吸音孔12连通共振空腔3。
39.由于吸音圆台11具有沿圆台高度逐渐过渡的变阻抗特性，面板1外侧矩阵排布的吸音圆台11能够较好地吸收其截止频率fc以上的入射噪声成份；由于吸音圆台11和吸音孔
12交错布置且吸音孔12连通共振空腔3，使得设有吸音孔12的面板1和共振空腔3(“穿孔板-空腔”)在其共振频率f0附近频段具有良好的共振消音功能。本发明的消音隔板100基于吸音圆台11渐变过渡阻抗吸音功能以及设有吸音孔12的面板1与底板2之间的共振空腔3产生的“穿孔板-空腔”共振消音功能，构造了宽频范围噪声良好吸收效果的复合吸音细观结构，使消音隔板100具有吸收“穿孔板-空腔”共振频率f0以上的宽频范围全部噪声成份的良好吸音效果，不仅能消除反射噪声(回音)，而且还能消除透射噪声，既可作为吸音隔板使用(消除回音)，又可作为隔音墙板使用(阻断噪声)。
40.底板2设有密排分布的吸音圆锥21，吸音圆锥21设于共振空腔3内。底板2上具有渐变过渡阻抗的吸音圆锥21进一步吸收了进入共振空腔3内的噪声，有利于消除穿过面板1的透射噪声，增强了降噪效果。
41.共振空腔3内还填充有吸音轻质多孔材料4，进一步吸收进入共振空腔3内的噪声，消除穿过面板1的透射噪声。吸音轻质多孔材料4可以是由海绵等材料制成。
42.吸音圆台11和吸音圆锥21的高度均小于10cm。
43.具体地，吸音圆台11和吸音圆锥21的吸音截止频率fc与其高度h成反比(fc～c0/βh，c0为空气中的声速，h为吸音圆台11或吸音圆锥21高度，β取值介于4～5之间)，对于低频噪声成份的吸收，吸音圆台11或吸音圆锥21通常需要很大的高度(h)尺寸，往往超过1米，因此将占用很大的室内空间，经济性和实用性较差，大大限制了其适用范围。
44.如图6所示，噪声具有宽频范围的噪声成份，其中f1、f2、
……fi
为高功率噪声成份的频率，称f1为高噪声基频，w1、w2、
……
wi为相应高功率噪声功率谱密度的峰值。
45.本发明的消音隔板100基于使用场景的高噪声基频f1进行设置，吸音圆台11和吸音圆锥21用于主要吸收高于高噪声基频f1的噪声成份，把吸音圆台11和吸音圆锥21的高度h尺寸设置在0.1米以下，由“穿孔板-空腔”的共振消音功能吸收其共振频率f0附近频段的噪声成份，而其他频段的噪声成份由吸音圆台11和吸音圆锥21与“穿孔板-空腔”形成的复合吸音功能吸收，即，频率低于吸音圆台11和吸音圆锥21吸音截止频率fc的噪声成份主要由“穿孔板-空腔”的吸音功能吸收消除，频率高于吸音圆台11吸音截止频率fc的噪声成份主要由吸音圆台11的吸音功能吸收消除；共振空腔3内填充的吸音轻质多孔材料4则进一步吸收进入共振空腔3内的噪声，最终达到消除宽频范围全部噪声成份的良好综合吸音效果。由于吸音圆台11和吸音圆锥21的高度均大大缩小，因此只需要占用很小的空间，具有较好的经济性和较强的实用性。
46.如图7所示，“穿孔板-空腔”的共振频率f0随面板1吸音孔12孔径d的增大而降低，随穿孔率p(开孔合计面积与面板1的总面积之比)的增加而提高。
47.如图8所示，本消音隔板100基于消除低于使用场景高噪声基频f1的噪声成份要求，来设置“穿孔板-空腔”的共振频率f0(f0＜fc＜f1)，进而根据共振频率f0与穿孔率p和孔径d关系，设置面板1上的吸音孔12孔径d和穿孔率p，利用“穿孔板-空腔”的共振消音功能吸收其共振频率f0附近频段的低频噪声成份。
48.吸音圆台11和吸音圆锥21里面填充有多孔吸音材料52，其外表面用不锈钢丝、铜丝等金属丝网51或涤纶丝、尼龙丝等编织网包裹。
49.面板1和底板2可用钢、铝、石膏、高压水泥等板材制成。
50.面板1和底板2采用不同厚度、不同质量密度的材料制作，避免产生弯曲波的“吻合
效应”而降低隔音效果。
51.面板1与底板2之间的共振空腔3深度设置在5～15cm之间，共振空腔3内吸音轻质多孔材料4填充厚度为2～7cm。
52.如图9所示，一种消音隔板100的拼接结构，包括安装支架、橡胶条61和多个消音隔板100，多个消音隔板100互相拼接，每个消音隔板100均通过螺栓62固定于安装支架，相邻的消音隔板100之间通过橡胶条61密封连接，防止噪声透过相邻的消音隔板100之间的间隙传播。
53.由于消音隔板100构造了宽频范围噪声良好吸收效果的复合吸音细观结构，具有吸收“穿孔板-空腔”共振频率f0以上的宽频范围全部噪声成份的良好吸音效果，不仅能消除反射噪声(回音)，而且还能消除透射噪声，既可作为吸音隔板使用(消除回音)，又可作为隔音墙板使用(阻断噪声)，因此，本发明的消音隔板100的拼接结构能够增加吸音降噪面积，扩大了应用范围。
54.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。