一种高阶微穿孔板吸声体及基于其的低频宽带吸声结构

本发明属于低频减振降噪，具体涉及一种高阶微穿孔板吸声体及基于其的低频宽带吸声结构。

背景技术：

1、在噪声的治理中，低频噪声由于波长较长，传播距离远且衰减较慢，成为目前工程界急需解决的一个难题。吸声材料是比较有效获得理想声环境的方法，传统吸声材料中共振吸声材料可以在低频处吸声，但由于共振特性的限制，带宽较窄且厚度需要达到1/4波长时才能有效吸收低频噪声，尺寸庞大，无法有效进行工程应用，多孔吸声材料吸声的带宽较宽，但其主要针对中高频噪声，对低频的吸声效果较差。

2、吸声超材料的提出为小尺度低频宽带吸声提供了新的途径，以人工结构作为基本单元，能够实现自然材料不具备的超常物理性质的人工材料打破了低频范围内声音衰减的质量密度定律，在亚波长厚度下实现了低频吸声。其中空腔折叠型吸声超材料针对低频吸声的优异性能引发了学者的关注，传统微穿孔板引入空腔折叠后实现了亚波长吸声，并且拥有多个高阶峰值，在多单元耦合后进一步拓宽了吸声带宽，但由于结构的限制，结构的高阶峰值难以单独地被有效的调整和控制。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高阶微穿孔板吸声体及基于其的低频宽带吸声结构，通过设计几何参数，将高阶峰值的吸声系数提高，并灵活调整吸声峰值处的频率，有效利用结构的高阶峰值进行低频且连续宽带的吸声。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种高阶微穿孔板吸声体，包括微穿孔板吸声体，微穿孔板吸声体的内部设置有隔板，隔板将微穿孔板吸声体内部的空腔分割为至少两个腔室，隔板上开有通孔。

4、优选地，通孔的数量至少包括一个。

5、优选地，通孔的形状为圆形、椭圆形或方形。

6、优选地，空腔采用空间折叠排列方式布置，上方的空腔厚度小于下方的空腔厚度。

7、优选地，隔板的厚度为0.5～2mm，通孔的直径为0.3～4mm。

8、优选地，微穿孔板吸声体的顶部设置有厚度为0.5～2mm的表面微穿孔板，表面微穿孔板的截面积为50～200mm2，表面微穿孔板上微穿孔的直径为0.3～2.5mm，穿孔率为5％～20％。

9、本发明的另一个技术方案是，一种低频宽带吸声结构，包括微穿孔板式吸声体，多个微穿孔板式吸声体依次连续设置在壁厚为0.5mm～2mm的刚性框架内，微穿孔板式吸声体包括所述的高阶微穿孔板吸声体。

10、优选地，高阶微穿孔板吸声体至少包括一个，剩余为微穿孔板吸声体。

11、优选地，高阶微穿孔板吸声体的数量为6～15个。

12、更优选地，低频宽带吸声结构的频率范围为300～2800hz。

13、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

14、本发明一种低频宽带吸声结构中，单个元胞通过在微穿孔板吸声体中使用空腔折叠与加入带小孔隔板的方式降低吸声频率并激发高阶峰值，使高阶峰值能够灵活调整，实现峰值的有效利用，在不改变外形尺寸的情况下，可将高阶峰值吸声系数提高到100％并调整到合适的位置。

15、本发明低频宽带吸声结构在刚性框架中设置至少两个微穿孔板吸声体，微穿孔板吸声体中至少有一个为高阶微穿孔板吸声体，由于高阶微穿孔板吸声体的高阶峰值可以被灵活调整，因此使得本发明的低频宽带吸声结构中的每个单元的每个峰值都具有不同的频率范围，经过多个单元的连续并列排列式耦合在低频范围内实现连续的宽带吸声，有效进行工程应用。

16、综上所述，本发明低频宽带吸声结构能够激发高阶峰值并对高阶峰值进行调整，实现高阶峰值的有效利用，并经过多单元连续并列排列式耦合后在低频范围内实现连续的宽带吸声。

17、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种高阶微穿孔板吸声体，其特征在于，包括微穿孔板吸声体，微穿孔板吸声体的内部设置有隔板(12)，隔板(12)将微穿孔板吸声体内部的空腔分割为至少两个腔室，隔板(12)上开有通孔(13)。

2.根据权利要求1所述的高阶微穿孔板吸声体，其特征在于，通孔(13)的数量至少包括一个。

3.根据权利要求1所述的高阶微穿孔板吸声体，其特征在于，通孔(13)的形状为圆形、椭圆形或方形。

4.根据权利要求1所述的高阶微穿孔板吸声体，其特征在于，空腔采用空间折叠排列方式布置，上方的空腔厚度小于下方的空腔厚度。

5.根据权利要求1所述的高阶微穿孔板吸声体，其特征在于，隔板(12)的厚度为0.5～2mm，通孔(13)的直径为0.3～4mm。

6.根据权利要求1所述的高阶微穿孔板吸声体，其特征在于，微穿孔板吸声体的顶部设置有厚度为0.5～2mm的表面微穿孔板(10)，表面微穿孔板(10)的截面积为50～200mm2，表面微穿孔板(10)上微穿孔的直径为0.3～2.5mm，穿孔率为5％～20％。

7.一种低频宽带吸声结构，其特征在于，包括微穿孔板式吸声体，多个微穿孔板式吸声体依次连续设置在壁厚为0.5mm～2mm的刚性框架(9)内，微穿孔板式吸声体包括权利要求1至6中任一项所述的高阶微穿孔板吸声体。

8.根据权利要求7所述的低频宽带吸声结构，其特征在于，高阶微穿孔板吸声体至少包括一个，剩余为微穿孔板吸声体。

9.根据权利要求7所述的低频宽带吸声结构，其特征在于，高阶微穿孔板吸声体的数量为6～15个。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的低频宽带吸声结构，其特征在于，低频宽带吸声结构的频率范围为300～2800hz。

技术总结
本发明公开了一种高阶微穿孔板吸声体及基于其的低频宽带吸声结构，包括微穿孔板吸声体，微穿孔板吸声体的内部设置有隔板，隔板将微穿孔板吸声体内部的空腔分割为至少两个腔室，隔板上开有通孔。本发明通过设计几何参数，将高阶峰值的吸声系数提高，并灵活调整吸声峰值处的频率，有效利用结构的高阶峰值进行低频且连续宽带的吸声。

技术研发人员：刘崇锐,郭梦媛,苏文斌,王龄茜
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19