本发明涉及一种基于电活性聚合物纤维的可调谐通风吸声结构单胞、制备方法及调控方法，属于降噪吸声。
背景技术：
1、亥姆霍兹共振原理是指在一个封闭空间内，发生共振时，空间内的声音或者振动会被放大，该现象被称为亥姆霍兹共振。亥姆霍兹共振原理是基于弹性体的振动理论，广泛用于许多领域，如声学、物理、工程等。亥姆霍兹共振原理在工程领域得到广泛应用。例如，汽车的排气管设计中使用了亥姆霍兹共振原理来降低噪音和提高排气率。在工业环境中，其被用于降低设备的噪声，来改善工作环境和提高生产效率。同时，在办公室、录音室、影音室等场所，用于室内消音和共鸣效应，提供更舒适的工作和生活环境等等。总之亥姆霍兹共振腔的基本原理时是共振频率与共振腔体的几何尺寸和材料性质有关。但对于目前而言，亥姆霍兹的吸声频段较小，无法进行有效控制吸声。所以需要对于其材料以及结构进行进一步的研究。传统的结构型吸波材料有吸波蜂窝、吸波泡沫等，其具有性能稳定，适合大规模工业生产与加工的特点。同时由于其密度较低，因此在飞行器及舰船中有广泛应用。但传统复合材料吸波结构力学性能较差且吸收带宽较窄，不能有效将不同频段的声波完全吸收。
2、亥姆霍兹共振器因为其结构简单、通风性良好、在特定的频带内对噪声有较好的衰减能力，所以被广泛地作为消声装置应用在管路系统中。常规意义上的亥姆霍兹共振器的应用具有局限性，主要表现在其能有效衰减的频带范围非常窄，当噪声频带较宽或频率改变时，其衰减性能受到很大的影响。
3、亥姆霍兹共振器是一种简单、广泛使用的吸声结构，传统上的亥姆霍兹共振器的应用具有局限性，主要表现在其能有效衰减的频带范围非常窄，当噪声频带较宽或频率改变时，其衰减性能受到很大的影响。
4、综上，现有亥姆霍兹共振器存在有效衰减的频带范围较窄，使用时有局限性的技术问题。
技术实现思路
1、本发明是为了解决现有亥姆霍兹共振器存在有效衰减的频带范围较窄，使用时有局限性的技术问题，进而提供了一种基于电活性聚合物纤维的可调谐通风吸声结构单胞、制备方法及调控方法。
2、本发明的技术方案是一种基于电活性聚合物纤维的可调谐通风吸声结构单胞，它包括上层亥姆霍兹共振腔、下层亥姆霍兹共振腔、上层带孔板、下层带孔板、吸声颈管、曲壁蜂窝结构侧壁、可活动隔板、电活性聚合物纤维片和可调直流电源；
3、曲壁蜂窝结构侧壁为两端贯通的正多棱柱形，上层带孔板安装在曲壁蜂窝结构侧壁的顶端，下层带孔板安装在曲壁蜂窝结构侧壁的底端，上层带孔板中部开设有吸声孔，吸声颈管的顶端通过吸声孔安装在上层带孔板上，可活动隔板沿竖直方向滑动套装在吸声颈管的下部，上层亥姆霍兹共振腔由上层带孔板、吸声颈管、曲壁蜂窝结构侧壁和可活动隔板合围而成，下层亥姆霍兹共振腔由可活动隔板、吸声颈管、曲壁蜂窝结构侧壁和下层带孔板合围而成；
4、电活性聚合物纤维片沿曲壁蜂窝结构侧壁的内侧圆周方向铺设，电活性聚合物纤维片的顶面与可活动隔板的底面固定连接，电活性聚合物纤维片的底面与下层带孔板的顶面固定连接，电活性聚合物纤维片与可调直流电源电性连接，可调直流电源用于驱动电活性聚合物纤维片形变。
5、作为本发明的另一种改进，上层带孔板和下层带孔板上均开设有通风孔，若干个通风孔均匀分布在上层带孔板和下层带孔板上。
6、作为本发明的另一种改进，吸声颈管的顶面高度与上层带孔板的上表面高度相同。
7、作为本发明的另一种改进，它还包括电线，电活性聚合物纤维片沿其铺设方向形成闭环，下层亥姆霍兹共振腔的曲壁蜂窝结构侧壁的下部开设有安装通孔，所述电线穿过安装通孔，可调直流电源通过电线与电活性聚合物纤维片电性连接。
8、作为本发明的另一种改进，可调直流电源的输入电压220v，可调直流电源的输出电压值的范围是0-30v，可调直流电源的输出电流值的范围是0-5a。
9、作为本发明的另一种改进，电活性聚合物纤维片为聚丙烯酸橡胶片。
10、作为本发明的另一种改进，上层带孔板、下层带孔板、吸声颈管、曲壁蜂窝结构侧壁和可活动隔板均采用pc材料。
11、本发明还提供了一种制备方法，包括以下步骤：
12、s1、使用3d打印技术将上层带孔板、下层带孔板、吸声颈管、曲壁蜂窝结构侧壁和可活动隔板加工成型；
13、s2、将吸声颈管与上层带孔板胶粘连接，曲壁蜂窝结构侧壁的底端与下层带孔板胶粘连接，电活性聚合物纤维片与两根电线的一端胶粘连接，两根电线的另一端穿过安装孔后分别与可调直流电源的正和负极连接；
14、s3、可活动隔板滑动套装在吸声颈管上；
15、s4、上层带孔板与曲壁蜂窝结构侧壁的顶端胶粘连接。
16、本发明还提供了一种调控方法，包括以下步骤：
17、s1、调整可调直流电源的输出电压驱动电活性聚合物纤维片形变；
18、s2、电活性聚合物纤维片形变带动可活动隔板位移进而改变上层亥姆霍兹共振腔和下层亥姆霍兹共振腔的体积；
19、s3、通过改变上层亥姆霍兹共振腔和下层亥姆霍兹共振腔的体积进而改变上层亥姆霍兹共振腔和下层亥姆霍兹共振腔的消声量δl，用于适应不同的吸声频率。
20、作为本发明的另一种改进，消声量δl满足下式，
21、
22、上式中，k是无量纲量，f是吸声频率，f是共振频率；
23、
24、上式中，g是吸声颈管的传导率，v是上层亥姆霍兹共振腔或下层亥姆霍兹共振腔的腔体体积，s是上层亥姆霍兹共振腔或下层亥姆霍兹共振腔的腔体横截面积，c是声速；
25、v＝sh，
26、
27、上式中，h是上层亥姆霍兹共振腔或下层亥姆霍兹共振腔的高度尺寸，l是吸声颈管的长度尺寸，d是吸声颈管的直径尺寸。
28、本发明的有益效果：
29、1、本发明将亥姆霍兹共振器的结构加以改造，使其部分结构的尺寸可以根据噪声频率的不断变化而改变，共振器始终处于共振的条件下，这样便保证了在较宽的噪声频带之内均有较好的性能。
30、2、本发明方法通过引入电活性聚合物纤维应变控制技术，改变亥姆霍兹共振器共振腔高度的参数，优化亥姆霍兹共振器的吸声性能。通过该技术，可以实现拓宽亥姆霍兹共振器的吸声频率范围。
1.一种基于电活性聚合物纤维的可调谐通风吸声结构单胞，其特征在于它包括上层亥姆霍兹共振腔(1)、下层亥姆霍兹共振腔(2)、上层带孔板(3)、下层带孔板(4)、吸声颈管(5)、曲壁蜂窝结构侧壁(6)、可活动隔板(7)、电活性聚合物纤维片(8)和可调直流电源；
2.根据权利要求1所述的一种基于电活性聚合物纤维的可调谐通风吸声结构单胞，其特征在于，上层带孔板(3)和下层带孔板(4)上均开设有通风孔(9)，若干个通风孔(9)均匀分布在上层带孔板(3)和下层带孔板(4)上。
3.根据权利要求1所述的一种基于电活性聚合物纤维的可调谐通风吸声结构单胞，其特征在于，吸声颈管(5)的顶面高度与上层带孔板(3)的上表面高度相同。
4.根据权利要求1所述的一种基于电活性聚合物纤维的可调谐通风吸声结构单胞，其特征在于它还包括电线，电活性聚合物纤维片(8)沿其铺设方向形成闭环，下层亥姆霍兹共振腔(2)的曲壁蜂窝结构侧壁(6)的下部开设有安装通孔，所述电线穿过安装通孔，可调直流电源通过电线与电活性聚合物纤维片(8)电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于电活性聚合物纤维的可调谐通风吸声结构单胞，其特征在于，可调直流电源的输入电压220v，可调直流电源的输出电压值的范围是0-30v，可调直流电源的输出电流值的范围是0-5a。
6.根据权利要求1所述的一种基于电活性聚合物纤维的可调谐通风吸声结构单胞，其特征在于，所述电活性聚合物纤维片(8)为聚丙烯酸橡胶片。
7.根据权利要求1所述的一种基于电活性聚合物纤维的可调谐通风吸声结构单胞，其特征在于，上层带孔板(3)、下层带孔板(4)、吸声颈管(5)、曲壁蜂窝结构侧壁(6)和可活动隔板(7)均采用pc材料。
8.一种制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求4所述的一种基于电活性聚合物纤维的可调谐通风吸声结构单胞，包括以下步骤：
9.一种调控方法，其特征在于，所述调控方法用于调控权利要求4所述的一种基于电活性聚合物纤维的可调谐通风吸声结构单胞，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种调控方法，其特征在于，消声量δl满足下式，