一种深度亚波长的环形通风声吸收体的制作方法

本发明属于声学降噪，涉及一种适用于智慧语音机器人低频降噪的深度亚波长环形通风吸声体。

背景技术：

1、由于语音技术的发展，基于语音识别的智慧语音机器人在日常生活起着日益重要的作用。然而，由于机器人内部器件在工作时会产生低频噪声，其产生的掩蔽效应极大地降低了机器人的语音质量；此外，封闭的面板也会使得机器内部产生的热量无法及时耗散。

2、受线性响应理论的制约，由传统多孔材料构建的吸声体需面密度很大的材料才能有效地吸收低频声波。近年来，声学超材料的出现为低频声波的吸收提供了可行的解决方案。声学超材料吸声体可极大地提高共振频率处的能量密度，突破线性响应理论的限制。然而，现有的超材料吸收体大部分需刚性壁面作为背衬，背衬的存在严重阻碍吸声体的空气流通和热量交换。因此，基于两个及以上共振原子构建了通风型非对称吸收体[sci.rep.2018.8:15678,phys.rev.appl.11,024022(2019),j.sound vib.2020.115371]。然而，目前存在的通风型吸收体均是针对正向入射或以某个角度斜入射的平面波而设计的，缺乏针对具有全向辐射特性的柱面波的通风型吸收体。

技术实现思路

1、发明目的：针对现有通风型吸声体无法吸收全向辐射的柱面波的不足，本发明基于声学共振与声学抗性边界耦合，提出了一种深度亚波长的通风型环形声吸收体。该吸收体可用于抑制智慧机器人内部产生的低频噪声，以提高智慧语音机器人的语音质量，兼具通风、散热的功能。

2、技术方案：为实现上述目的，本发明提出一种深度亚波长的环形通风声吸收体，包括n个相同的共振器，所述n个共振器排布成圆环型阵列，相邻的所述共振器之间通过通风管连接；所述共振器是一个横截面为圆环扇形的腔体结构，所述腔体结构上朝向所述圆环形阵列圆心的一面上设置有声吸收孔阵列；所述通风管朝向所述圆环型阵列圆心的一面上设置有第一通风口，而背离所述圆环型阵列圆心的一面上设置有第二通风口，所述通风管内、在所述第一通风口与所述第二通风口之间，设置有折叠通风通道。

3、作为所述深度亚波长的环形通风声吸收体的一种可选实施方式，所述共振器的数量n满足：4≤n≤36。

4、作为所述深度亚波长的环形通风声吸收体的一种可选实施方式，所述共振器为微穿孔板共振器、折叠型法布里-珀罗共振器、亥姆霍兹共振器、多阶亥姆霍兹共振器、卷曲空间共振器中的一种。

5、作为所述深度亚波长的环形通风声吸收体的一种可选实施方式，所述折叠通风通道的长度为80～500mm。

6、作为所述深度亚波长的环形通风声吸收体的一种可选实施方式，所述共振器和所述共振器和所述通风管由树脂、木质材料或金属材料制备而成。

7、作为所述深度亚波长的环形通风声吸收体的一种可选实施方式，所述共振器的腔体结构壁面厚度为1～2mm。

8、作为所述深度亚波长的环形通风声吸收体的一种可选实施方式，所述通风管的壁面厚度为1～2mm。

9、作为所述深度亚波长的环形通风声吸收体的一种可选实施方式，所述风声吸收孔阵列由风声吸收孔均匀排布形成。

10、本发明相比现有技术，具有以下有益效果：

11、本发明的吸收体通过多个吸收胞元环形阵列化形成，可实现深度亚波长的环形通风声吸收体，用于吸收全向辐射的柱面声波；吸收胞元由一个共振器和一个折叠通风管道构成，其中折叠通风管道为声学抗性边界用于防止声波从吸收体泄露；同时可起到通风的作用。该吸收体的共振频率为320hz，共振频率处吸收系数为98.8％，通风管道占比为20％，且该情形下通风吸收体的厚度仅为工作波长的1/36；同时，该吸收体具有良好的隔声能力，共振频率处插入损失为27.2db，在工作频段内插入损失均大于20db；此外，该吸收体可以通过改变通风通道开口以获得可调的通风效率。本发明具备深度亚波长、全向声吸收以及良好通风、散热等特性，为低频噪声控制提供了一种可行办法。

技术特征：

1.一种深度亚波长的环形通风声吸收体，其特征在于，包括n个相同的共振器，所述n个共振器排布成圆环型阵列，相邻的所述共振器之间通过通风管连接；所述共振器是一个横截面为圆环扇形的腔体结构，所述腔体结构上朝向所述圆环形阵列圆心的一面上设置有声吸收孔阵列；所述通风管朝向所述圆环型阵列圆心的一面上设置有第一通风口，而背离所述圆环型阵列圆心的一面上设置有第二通风口，所述通风管内、在所述第一通风口与所述第二通风口之间，设置有折叠通风通道。

2.根据权利要求1所述的深度亚波长的环形通风声吸收体，其特征在于，所述共振器的数量n满足：4≤n≤36。

3.根据权利要求1所述的深度亚波长的环形通风声吸收体，其特征在于，所述共振器为微穿孔板共振器、折叠型法布里-珀罗共振器、亥姆霍兹共振器、多阶亥姆霍兹共振器、卷曲空间共振器中的一种。

4.根据权利要求1所述的深度亚波长的环形通风声吸收体，其特征在于，所述折叠通风通道的长度为80~500 mm。

5.根据权利要求1所述的深度亚波长的环形通风声吸收体，其特征在于，所述共振器和所述通风管由树脂、木质材料或金属材料制备而成。

6.根据权利要求1所述的深度亚波长的环形通风声吸收体，其特征在于，所述共振器的腔体结构壁面厚度为1~2 mm。

7.根据权利要求6所述的深度亚波长的环形通风声吸收体，其特征在于，所述通风管的壁面厚度为1~2 mm。

8.根据权利要求1所述的深度亚波长的环形通风声吸收体，其特征在于，所述风声吸收孔阵列由风声吸收孔均匀排布形成。

技术总结
本发明公开了一种深度亚波长的环形通风声吸收体，包括N个相同的共振器，所述N个共振器排布成圆环型阵列，相邻的所述共振器之间通过通风管连接；所述共振器是一个横截面为圆环扇形的腔体结构，所述腔体结构上朝向所述圆环形阵列圆心的一面上设置有声吸收孔阵列；所述通风管朝向所述圆环型阵列圆心的一面上设置有第一通风口，而背离所述圆环型阵列圆心的一面上设置有第二通风口，所述通风管内、在所述第一通风口与所述第二通风口之间，设置有折叠通风通道该折叠通道。本发明可以用于吸收全向辐射的柱面声波；吸收胞元由一个共振器和一个折叠通风管道构成，其中折叠通风管道为声学抗性边界用于防止声波从吸收体泄露，同时可起到通风的作用。

技术研发人员：龙厚友,刘晓峻,狄敏,姚志强
受保护的技术使用者：南京南大电子智慧型服务机器人研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12