一种吸隔声抑制型降噪声子晶体、声学超材料及降噪装置

本发明涉及降噪，尤其涉及一种吸隔声抑制型降噪声子晶体、声学超材料及降噪装置。

背景技术：

1、近几年，工业强国与污染大户的平衡问题逐渐显现，电力设备所产生的低频噪声污染给人们的生活带来诸多不便，是当今社会公认的环境问题之一，可能潜在影响人们的健康水平。因此，如何消除低频噪声以及成为有关学者研究的重点。

2、长期以来，由于传统的降噪材料在振动与噪声控制方面的使用有很大的局限性，基于隔声的质量定律，如果要实现大波长的低频噪音的隔绝，需要采用厚度很大或者密度非常大的材料，这就导致现有的轻量化隔音材料无法有效抑制低频噪音，而能够抑制低频噪音的又体积、重量较大，不能满足对空间的要求，难以应用于轻量化结构。

3、因此，人们亟需一种能够有效抑制低频噪音，且轻量化的解决方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种吸隔声抑制型降噪声子晶体、声学超材料及降噪装置，用以解决现有技术中轻量化的降噪手段无法抑制低频噪音的问题。

2、为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种吸隔声抑制型降噪声子晶体，包括：

4、外框体，所述外框体内部中空，所述外框体上开设有第一收音孔和第二收音孔；

5、共振体，连接于所述外框体内，所述第一收音孔的开口方向朝向所述共振体，所述共振体用于受从所述第一收音孔入射的声波激励进行共振；

6、腔体板，所述腔体板连接于所述外框体内，并和所述外框体的内壁合围成独立的共振空间，所述第二收音孔连通所述共振空间以构成亥姆霍兹腔。

7、进一步的，所述共振体包括柔性薄膜和质量块，所述柔性薄膜的边缘连接于所述外框体内，所述柔性薄膜的膜面朝向所述第一收音孔，所述质量块连接于所述柔性薄膜。

8、进一步的，所述腔体板和所述第二收音孔均为多个，多个所述第二收音孔和多个所述共振空间一一对应地连通，多个所述共振空间等距地环绕所述柔性薄膜边缘设置，所述柔性薄膜的边缘连接于所述外框体的内壁以及所述腔体板。

9、进一步的，所述外框体为多棱柱形状的壳体，所述外框体的多个棱边和多个所述腔体板一一对应，所述腔体板为弧形板，所述腔体板包括两个弧形边和两个直边，两个所述直边相平行且分别连接所述外框体中相邻的两个内侧壁，两个所述弧形边分别连接于所述外框体的两个内端面，所述柔性薄膜的边缘连接于所述外框体的内侧壁及所述腔体板。

10、进一步的，所述质量块连接于所述柔性薄膜的中心。

11、进一步的，所述第一收音孔和多个所述第二收音孔均开设于所述外框体的同一个端面，所述第一收音孔开设于所述外框体端面的中心，多个所述第二收音孔分别开设于所述外框体端面的棱角。

12、进一步的，所述柔性薄膜的泊松比为0.4～0.5，所述柔性薄膜的杨氏模量为1.96～2.06×105pa，所述柔性薄膜的密度为980～1030kg·m3；所述质量块的泊松比为0.23～0.32，所述质量块的杨氏模量为1.1～2.0×105pa，所述质量块的密度为7870～11370kg·m3；所述外框体的泊松比为0.3～0.5，所述外框体的杨氏模量为7.0～7.2×105pa，所述外框体的密度为2630～2850kg·m3。

13、进一步的，所述共振空间内填充有共振介质。

14、第二方面，本发明还提供一种声学超材料，包括多个如上述任一项所述的吸隔声抑制型降噪声子晶体。

15、第三方面，本发明还提供一种降噪装置，包括上述声学超材料。

16、本发明提供一种吸隔声抑制型降噪声子晶体、声学超材料及降噪装置，其包括外框体、共振体和腔体板，其中所述外框体内部中空，所述外框体上开设有第一收音孔和第二收音孔，共振体连接于所述外框体内，所述第一收音孔的开口方向朝向所述共振体，所述共振体用于受从所述第一收音孔入射的声波激励进行共振，所述腔体板连接于所述外框体内，并和所述外框体的内壁合围成独立的共振空间，所述第二收音孔连通所述共振空间以构成亥姆霍兹腔。声波从第一收音孔进入外框体内激励共振体共振，从第二收音孔进入亥姆霍兹腔，达到吸声的效果。相比于现有技术，本发明将局域共振和亥姆霍兹消声两种方式相结合，具备两种方式的优点，拥有更宽的隔声频段范围，特别是针对低频噪音尤为有效，同时，本发明的几何设计相对独特且简单，体积小，拥有空间优势，具备轻质化，易加工，便于生产等特点，实现“小尺寸吸收大波长”。此外，本发明还可以通过改变其结构、厚度等参数来调节其声学特性，从而实现对声波的调控，这种调节性能在传统的降噪手段中往往难以实现。

技术特征：

1.一种吸隔声抑制型降噪声子晶体，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的吸隔声抑制型降噪声子晶体，其特征在于，所述共振体包括柔性薄膜和质量块，所述柔性薄膜的边缘连接于所述外框体内，所述柔性薄膜的膜面朝向所述第一收音孔，所述质量块连接于所述柔性薄膜。

3.根据权利要求2所述的吸隔声抑制型降噪声子晶体，其特征在于，所述腔体板和所述第二收音孔均为多个，多个所述第二收音孔和多个所述共振空间一一对应地连通，多个所述共振空间等距地环绕所述柔性薄膜边缘设置，所述柔性薄膜的边缘连接于所述外框体的内壁以及所述腔体板。

4.根据权利要求3所述的吸隔声抑制型降噪声子晶体，其特征在于，所述外框体为多棱柱形状的壳体，所述外框体的多个棱边和多个所述腔体板一一对应，所述腔体板为弧形板，所述腔体板包括两个弧形边和两个直边，两个所述直边相平行且分别连接所述外框体中相邻的两个内侧壁，两个所述弧形边分别连接于所述外框体的两个内端面，所述柔性薄膜的边缘连接于所述外框体的内侧壁及所述腔体板。

5.根据权利要求4所述的吸隔声抑制型降噪声子晶体，其特征在于，所述质量块连接于所述柔性薄膜的中心。

6.根据权利要求5所述的吸隔声抑制型降噪声子晶体，其特征在于，所述第一收音孔和多个所述第二收音孔均开设于所述外框体的同一个端面，所述第一收音孔开设于所述外框体端面的中心，多个所述第二收音孔分别开设于所述外框体端面的棱角。

7.根据权利要求6所述的吸隔声抑制型降噪声子晶体，其特征在于，所述柔性薄膜的泊松比为0.4～0.5，所述柔性薄膜的杨氏模量为1.96～2.06×105pa，所述柔性薄膜的密度为980～1030kg·m3；所述质量块的泊松比为0.23～0.32，所述质量块的杨氏模量为1.1～2.0×105pa，所述质量块的密度为7870～11370kg·m3；所述外框体的泊松比为0.3～0.5，所述外框体的杨氏模量为7.0～7.2×105pa，所述外框体的密度为2630～2850kg·m3。

8.根据权利要求1所述的吸隔声抑制型降噪声子晶体，其特征在于，所述共振空间内填充有共振介质。

9.一种声学超材料，其特征在于，包括多个如权利要求1～8任一项所述的吸隔声抑制型降噪声子晶体。

10.一种降噪装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的声学超材料。

技术总结
本发明涉及一种吸隔声抑制型降噪声子晶体、声学超材料及降噪装置，其包括外框体、共振体和腔体板，其中外框体内部中空，外框体上开设有第一收音孔和第二收音孔，共振体连接于外框体内，共振体用于受从第一收音孔入射的声波激励进行共振，腔体板连接于外框体内，并和外框体的内壁合围成独立的共振空间，第二收音孔连通共振空间以构成亥姆霍兹腔。相比于现有技术，本发明将局域共振和亥姆霍兹消声两种方式相结合，具备两种方式的优点，拥有更宽的隔声频段范围，特别是针对低频噪音尤为有效，同时，本发明的几何设计相对独特且简单，体积小，拥有空间优势，具备轻质化，易加工等特点。

技术研发人员：付波,杜军亚,李超顺,赵熙临,游笔佳,杨勇康,方文俊,马瑾璁
受保护的技术使用者：湖北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14