一種內置共振腔體的複合吸聲裝置的製作方法
2023-05-30 17:54:51
專利名稱：一種內置共振腔體的複合吸聲裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種複合吸聲裝置，特別涉及一種內置共振腔體的複合吸聲裝置。
背景技術：
噪聲控制工程中應用的吸聲材料和吸聲結構種類很多，按其吸聲原理大致可分為 多孔性吸聲材料和共振吸聲材料。例如纖維材料和灰泥材料等都屬於多孔性吸聲材料，而 薄板共振吸聲結構、薄膜共振吸聲結構、穿孔板共振吸聲都屬於共振吸聲材料。馬大猷於 1975年在《中國科學》上發表的關於"微穿孔板吸聲結構的理論與設計"以及於2000年在 《聲學學報》發表的關於"微縫吸聲體理論"的文章，將共振吸聲結構的應用擴展了更廣闊的 領域。 儘管穿孔板共振吸聲結構、微穿孔板吸聲結構以及雙層微穿孔板吸聲結構較多孔 性吸聲材料在吸聲特性、流阻、抗潮溼、耐腐蝕、衛生清潔等方面具有許多優越特點，但是仍 無法滿足一些噪聲控制的實際需要，特別是在吸聲空間受到嚴格限制的場合下，要控制低 頻噪聲就顯得有些力不從心，因為對於一般共振吸聲結構，要增強其低頻聲吸收，就必須大 幅增加空腔深度，而這在實際工程中往往是無法做到的。 申請目前檢索了 G10K，重點檢索了 G10K 11/172，找出對比文獻中國專利 ZL00100641. X "管束式穿孔板共振吸聲裝置"和中國專利ZL00264613. 7 "多腔並聯旁支型 消聲器"。 專利"管束式穿孔板共振吸聲裝置"記載的主要特徵在於管束式穿孔板共振吸聲 結構由穿孔板和底板、側板(三者組成封閉空腔)及管束構成。管束為若干與穿孔板小孔 直徑相同的細長管(可為彎曲的柔性管束)排列組成，柔性管束的長度不受穿孔板共振吸 聲結構腔深的限制(可設計成長短不一，以調諧共振頻率和改變不同頻率下的吸聲係數)， 其管束長度可小於腔深，亦可遠大於腔深。該結構利用管腔耦合共振的吸聲原理，增大其 吸聲係數和聲阻，提高低頻吸聲效果。該管束式穿孔板共振吸聲結構目前吸聲頻帶局限於 中低頻，吸聲頻帶尚不夠寬，管束的長度對於管束式穿孔板共振吸聲結構至關重要，如果管 長過短，對其吸聲性能會影響很大，大幅降低吸聲性能，因此若想保證較好的吸聲性能必須 使用較長的管束，後腔深度也會相應增加，不利於該裝置的推廣使用，且線狀的管束設計單 一，不能充分利用管腔耦合共振的吸聲特性以及管束的長度對消耗聲能的貢獻。
專利"多腔並聯旁支型消聲器"記載的主要特徵在於多腔並聯旁支式共振消聲器 用在汽車內燃機進氣系統上，包括進氣管和並聯設置的2-4個共振腔體，共振腔體置於一 殼體內，各共振腔體通過導管依次連接進氣管上軸向設置的徑向通孔，徑向通孔及導管的 尺寸根據內燃機進氣噪聲頻譜來匹配設計，該消聲器既能大幅降低進氣噪聲，又能提高內 燃機功率，體積較小。 國際聲學和噪聲控制領域的專家一直在冥思苦想、孜孜以求一種在有限厚度內具 有高效低頻吸聲特性的寬帶吸聲結構，來代替或彌補低頻吸收不足的傳統吸聲結構。為此， 本發明提出了一種將共振腔體表面聲散射、小孔消聲和共振腔體耦合共振結合起來的內置共振腔體的複合吸聲裝置，以實現提高吸聲係數、拓寬吸聲頻帶的目的。
發明內容
本發明的目的在於，為克服目前噪聲控制採用上述方法中低頻吸聲不足的缺陷， 從而提供一種內置共振腔體的複合吸聲裝置。 本發明所述的一種內置共振腔體的複合吸聲裝置，該裝置包括一穿有若干第一孔 洞的穿孔板、背板和側板，所述的穿孔板、背板和側板組成封閉空腔，其特徵在於，所述的 封閉空腔內，放置有至少一個或一個以上共振腔體；所述的共振腔體上分布有至少一個或 一個以上第二孔洞，其中，至少有一個第二孔洞與封閉空腔連通；所述的共振腔體的體積V =10mm3 1 X 1(Tmm3，腔壁厚度為0. 05mm 10mm ;其上的第二孔洞的孔徑d' = 0. 05 100mm，穿孔率o'為O. 01% 30%。 所述的共振腔體可以為球體、橢圓體或多面體；所述的第二孔洞直接與封閉空 腔連通或通過管束與封閉空腔連通；如果所述的共振腔體為多個時，直接放置在封閉空腔 內或分別固定在由若干隔板分割的封閉空腔內。 作為本發明的一個改進，所述的第一孔洞或第二孔洞可連接管束的一端，該管束 位於封閉空腔內，用於增加聲阻；且所述的第二孔洞上的管束的另一端可連通封閉空腔、連 通另一個共振腔上的第二孔洞或連通穿孔板上的第一孔洞。 所述的管束可以為金屬管、玻璃管、塑料管或橡膠管；如果所述的管束為橡膠管束 時，通過粘接與第一孔洞或第二孔洞連接、在管束埠安裝第一過渡接頭與第一孔洞連接 或在管束埠安裝第二過渡接頭與第二孔洞連接；如果所述的管束的為金屬管束、玻璃管 束或塑料管束時，通過粘接、焊接、螺紋連接、一次注塑成型與第一孔洞或第二孔洞連接、在 管束埠安裝第一過渡接頭與第一孔洞連接或在管束埠安裝第二過渡接頭與第二孔洞 連接。 所述的穿孔板的厚度為0. 5 10mm ;其上的第一孔洞直徑d = 0. 1 5mm，穿孔率 o為0. 1% 30%，且排列方式為規則的三角形排列或正方形排列方式，或採用非規則排 列方式；封閉空腔的腔深D = 10 2000mm，該封閉空腔可以為1個側面的圓柱形空腔或者 多個側板的多面體空腔。 作為本發明的又一改進，所述的穿孔板背面可覆加一層多孔性吸聲材料，所述多 孔性吸聲材料在封閉空腔內；其厚度為0. lmm 200mm。 上述技術方案中，所述穿孔板為鐵板、鋼板、銅板、不鏽鋼板、鋁板、塑料板、玻璃 板、PVC板、PE板或木板。 上述技術方案中所述的共振腔體的材質為金屬腔、玻璃腔、陶瓷腔、橡膠腔、塑料 腔或纖維腔；所述的管束長度1為1 5000mm，直徑為0. 1 100mm。 本發明的內置共振腔體的複合吸聲裝置，由一穿有孔洞的穿孔板和背板、側板及 多個共振腔體構成。共振腔體為放置在封閉空腔內的小腔體，共振腔體的作用主要是聲發 散、連通封閉空腔以及增加聲阻；聲波到達共振腔體時，推動共振腔體上第二孔洞內的空氣 柱做往復振動，由於粘滯阻尼作用，部分聲能轉化為熱能消耗掉了，這樣就利用了亥姆霍茲 共鳴器的原理，共振腔體的腔壁上的孔洞為原有的穿孔板結構增加了聲阻，充分消耗了聲 能，強化吸聲；共振腔體的空心設計又為吸聲裝置增加了聲抗，同時共振腔體與封閉空腔串
4聯連通，達到了多腔耦合共振的目的，拓寬了吸聲頻帶；共振腔體和第二孔洞的可設計成 大小不一，以調諧共振頻率和改變不同頻率下的吸聲係數。本發明利用共振腔體在封閉空 腔內形成聲散射，以及利用第二孔洞增加聲阻來消耗聲能，還有多腔耦合共振吸聲原理對 共振吸收峰和吸聲頻帶的調製特性，增加聲阻和聲質量，有助於提高吸聲效果，拓寬吸聲頻 帶。 本發明的主要技術特點包含本發明的"內置共振腔體的複合吸聲裝置"將共振腔
體與封閉空腔通過第二孔洞連通，達到腔體間耦合共振的目的，拓寬了吸聲頻帶，另外對共
振腔體上的孔洞數量不做限制，這樣就為整個吸聲裝置增加了聲阻，且可根據需要調整孔
洞數量和直徑等，以調整聲阻的大小，提高吸聲係數；共振腔體上的管束，延長了共振腔體
上的孔洞的厚度，不僅有利於增加聲阻，同時用管束將共振腔體之間連通，有利於腔體間的
耦合共振，且有利於提高吸聲係數和拓寬吸聲頻帶，並促使吸聲頻帶向低頻偏移，有利於低
頻吸聲；共振腔體與封閉空腔的耦合共振，可看作在同一空腔中實現了雙層結構的消聲處
理，減小了後腔體積的同時達到了雙層吸聲結構的消聲效果，有利於在空間受到嚴格限制
的環境中使用；為了展寬內置共振腔體的複合吸聲裝置的消聲頻率範圍，可以將共振腔體
和第二孔洞的設計成大小形狀不一，其設計靈活，有利於應用於各種需要進行消聲處理的
場合；共振腔體表面的聲散射，使聲波在後腔中能到達每一個共振腔體，且推動第二孔洞內
的空氣柱做往復運動，充分消耗了聲能，有利於充分利用後腔空間達到吸聲的目的。 本發明的優點在於，在有限的後腔空間中增加了多個共振腔體，充分利用了聲散
射、孔洞的聲阻消耗聲能和多腔耦合共振的吸聲原理，以及腔體和孔洞大小對共振吸收峰
和吸聲頻帶的調製特性，從而增大吸聲係數，增強中、低頻噪聲的有效吸收，同時拓寬了吸
聲頻帶。
圖1為本發明的內置共振腔體的複合吸聲裝置示意圖，即每個共振腔體有一個第 二孔洞直接與封閉空腔連通； 圖2為本發明的複合吸聲裝置另一種實施例結構示意圖，即每個共振腔體有 二十六個第二孔洞與封閉空腔連通； 圖3為本發明的複合吸聲裝置另一種實施例結構示意圖，即每個共振腔體有四個 第二孔洞，其中一個第二孔洞通過管束與穿孔板上的一個第一孔洞連通，其它的第二孔洞 直接與封閉空腔連通； 圖4為本發明的複合吸聲裝置另一種實施例結構示意圖，即每個共振腔體有三個 第二孔洞，其中一個第二孔洞通過一根管束與封閉空腔連通； 圖5為本發明的複合吸聲裝置另一種實施例結構示意圖，即每個共振腔體有兩個 第二孔洞，每兩個共振腔體之間用一根管束將它們連通，其他的第二孔洞直接與封閉空腔 連通； 圖6為本發明的安裝有第一過渡接頭和第二過渡接頭的複合吸聲裝置示意圖；
圖7為本發明的複合吸聲裝置另一種實施例結構示意圖，即每個共振腔體有兩個 直徑不等的第二孔洞； 圖8為本發明的複合吸聲裝置另一種實施例結構示意圖，即封閉空腔中有兩種體積不等的共振腔體； 圖9為本發明的複合吸聲裝置另一種實施例結構示意圖，即封閉空腔中有橢圓體和立方體的共振腔體； 圖10為本發明的安裝有隔板的複合吸聲裝置示意圖； 圖11為本發明的複合吸聲裝置另一種實施例結構示意圖，即穿孔板上的第一孔洞連通有管束； 圖12為本發明的複合吸聲裝置另一種實施例結構示意圖，即穿孔板背面覆加一層多孔性吸聲材料； 圖13為駐波管測量的本發明的共振吸聲裝置和穿孔板的吸聲性能對比圖(腔深50mm) ^ 圖14為用駐波管測量的本發明的有不同個數共振腔體的複合吸聲裝置的吸聲性能對比圖(腔深100mm); 圖15為用駐波管測量的內置共振腔體的複合吸聲裝置與管束穿孔板的的中低頻吸聲性能對比圖(腔深50mm)。
附圖標識 1、穿孔板 2、背板 3、側板 4、管束 5、共振腔 6、第一孔洞 6'、第二孔洞 7、第一過渡接頭 7'、第二過渡接頭
8、隔板 9、多孔性吸聲材料
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。
實施例1 參考圖1 ，本實施例製作了 一種本發明的內置共振腔的複合吸聲裝置。該裝置由一塊不鏽鋼製作的穿孔板1、不鏽鋼製作的背板2和不鏽鋼製作的側板3組成的封閉空腔，該封閉空腔的深度D為40mm，該穿孔板1為邊長為80mm的正方形不鏽鋼板，厚度為5mm，穿孔板1上設有第一孔洞6，第一孔洞6直徑為3mm，第一孔洞6穿孔率為28%，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式為規則的正方形排列；封閉空腔內有4個共振腔5，共振腔5的為鋁球腔，共振腔5的體積為1. 4X 104咖3，共振腔5的腔壁厚度為5mm ;共振腔5的腔壁上有1個第二孔洞6'，第二孔洞6'的孔徑d'為2mm，第二孔洞6'的穿孔率o '為0.06%;共振腔5隨意放置在封閉空腔內。
實施例2 參考圖2，本實施例製作了 一種本發明的內置共振腔的複合吸聲裝置。該裝置由一塊不鏽鋼製作的穿孔板1、不鏽鋼製作的背板2和不鏽鋼製作的側板3組成的封閉空腔，該封閉空腔的深度D為50mm，該穿孔板1為直徑為100mm的圓形不鏽鋼板，厚度為0. 7mm，穿孔板1上設有第一孔洞6，第一孔洞6直徑為1. 7mm，第一孔洞6穿孔率為4. 6%，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式為規則的正方形排列；封閉空腔內有4個共振腔5，共振腔5的為塑料球體腔，共振腔5的體積為3. 35 X 104mm3，共振腔5的腔壁厚度為0. 4mm ;共振腔5的腔壁上有26個第二孔洞6'，第二孔洞6'均勻分布在球體的三個相互垂直半球面的圓周上(每個圓周上有16個第二孔洞6'，三個圓周中每兩個圓周上有4個第二孔洞6'重疊)，第二孔洞6'的孔徑d'為0.5mm，第二孔洞6'的穿孔率o '為0. 1 %;共振腔5隨意放置在封閉空腔內。 用駐波管完成了內置共振腔的複合吸聲裝置的中低頻消聲機理的實驗研究。測量了穿孔板、後腔中放置無孔洞的球體的穿孔板和內置共振腔的複合吸聲裝置的中低頻吸聲係數，確定了多腔耦合有利於提高吸聲係數。測量中用到的其他共振吸聲結構的參數如下 穿孔板參數孔洞以正方形排列，孔洞直徑1. 7mm，孔洞之間的中心間距7mm，板厚
0. 7mm，後腔深度50mm ; 後腔中放置無孔洞的球體的穿孔板參數穿孔板孔洞以正方形排列，孔洞直徑
1. 7mm，孔洞之間的中心間距7mm，板厚0. 7mm ;後腔中放置4個無孔洞的塑料空心球體，球壁厚度為0. 4mm，體積為3. 35X 104mm3，球體隨意放置在封閉空腔內，後腔深度50mm。 從圖13可以看出穿孔板和後腔中放置無孔洞的球體的穿孔板吸聲裝置的吸聲係數相似，最高吸聲係數分別在1000Hz和1250Hz，均不大於0. 35，吸聲效果較差；內置共振腔的複合吸聲裝置的共振峰在630Hz達到0. 928，在500Hz至1250Hz之間，吸聲係數都達到了 0. 5以上，頻帶寬度達到750Hz以上；可見內置共振腔的複合吸聲裝置的吸聲效果明顯優
於另外兩種的吸聲效果。
實施例3 參考圖2，本實施例製作了一種本發明的內置共振腔的複合吸聲裝置。該裝置由一塊不鏽鋼製作的穿孔板1、不鏽鋼製作的背板2和不鏽鋼製作的側板3組成的封閉空腔，該封閉空腔的深度D為100mm，該穿孔板1為直徑為100mm的圓形不鏽鋼板，厚度為0. 7mm，穿孔板1上設有第一孔洞6，第一孔洞6直徑為1. 7mm，第一孔洞6穿孔率為4. 6%，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式為規則的正方形排列；封閉空腔內分次放入有9個、7個、4個和1個共振腔5，共振腔5的為塑料球體腔，共振腔5的體積為3. 35X 104!111113，共振腔5的腔壁厚度為0.4mm;共振腔5的腔壁上有26個第二孔洞6'，第二孔洞6'均勻分布在球體的三個相互垂直半球面的圓周上(每個圓周上有16個第二孔洞6'，三個圓周中每兩個圓周上有4個第二孔洞6'重疊)，第二孔洞6'的孔徑d'為0.5mm，第二孔洞6'的穿孔率o '為O. 1% ;共振腔5隨意放置在封閉空腔內。 實驗中選用4個本發明的內置共振腔的複合吸聲裝置，它們的封閉空腔中分別放置9個、7個、4個和1個共振腔，用駐波管完成了對它們的中低頻消聲機理的實驗研究，確定了共振腔個數對吸聲係數和頻帶寬度等的影響。測量中用到的其他共振吸聲結構的參數如下 穿孔板參數孔洞以正方形排列，孔洞直徑1. 7mm，孔洞之間的中心間距7mm，板厚0. 7mm，後腔深度100mm。 從圖14可以看出封閉空腔中有l個共振腔的共振吸聲裝置的共振吸聲峰在630Hz，吸聲係數不大於0.4，2000Hz吸聲係數為0. 6左右；封閉空腔中有4個共振腔的共振吸聲裝置的共振吸聲峰在630Hz達到了 0. 8以上，500Hz至800Hz間吸聲係數大於0. 5，2000Hz吸聲係數為0. 8左右；封閉空腔中有7個共振腔的共振吸聲裝置的共振吸聲峰在800Hz達到了 0. 95以上，400Hz至800Hz間吸聲係數大於0. 5，2000Hz吸聲係數為0. 85左
7右；封閉空腔中有9個共振腔的共振吸聲裝置的共振吸聲峰分別在500Hz和800Hz達到了
0. 9以上，400Hz至lOOOHz間吸聲係數大於0. 5， 2000Hz吸聲係數為0. 8左右；可見，隨著封
閉空腔中的共振腔的個數的增加，頻帶寬度拓寬，主吸聲頻帶的共振峰逐漸增大並分為兩
個，出現類似於雙層微穿孔板吸聲結構的特性；另外在2000Hz的吸聲係數也隨共振腔的增
多而提高。 實施例4 參考圖3，本實施例製作了 一種本發明的內置共振腔的複合吸聲裝置。該裝置由一塊塑料製作的穿孔板1、不鏽鋼製作的背板2和不鏽鋼製作的側板3組成的封閉空腔，該封閉空腔的深度D為200mm、500mm、 1000mm或2000mm，該穿孔板1為lOOOmmX 1000mm的正方形板，厚度為2mm，穿孔板1上設有第一孔洞6，第一孔洞6直徑為2mm，第一孔洞6穿孔率為0. 031%，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式為規則的正方形排列；封閉空腔內有100個共振腔5，共振腔5的為玻璃球體腔，共振腔5的體積為2. 7X 105!111113，共振腔5的腔壁厚度為10mm ;共振腔5的腔壁上有4個第二孔洞6'，第二孔洞6'均勻分布在球體的一個半球面的圓周上，第二孔洞6'的孔徑d'為2mm，第二孔洞6'的穿孔率o '為0.06%;每個共振腔5的4個第二孔洞6'中有3個第二孔洞6'與封閉空腔連通，另一個第二孔洞6'連接上一根管束4，管束4的另一端與穿孔板1上的第一孔洞6連通；管束4為金屬管、玻璃管或塑料管，長度1為10mm、50mm或100mm，直徑為2mm ;管束4與穿孔板1的連接方式為粘接、螺紋連接或一次注塑成型；共振腔5與管束4的相連方式為粘接、焊接、螺紋連接或一次注塑成型。 實施例5 參考圖4，本實施例製作了 一種本發明的內置共振腔的複合吸聲裝置。該裝置由一塊玻璃板、PVC板、PE板或木板製作的穿孔板1、玻璃製作的背板2和玻璃製作的側板3組成的封閉空腔，該封閉空腔的深度D為100mm，該穿孔板1為200mmX200mm的正方形板，厚度為3mm，穿孔板1上設有第一孔洞6，第一孔洞6直徑為lmm，第一孔洞6穿孔率為0. 6%，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式為六邊形排列；封閉空腔內有16個共振腔5，共振腔5的為橡膠球體腔，共振腔5的體積為3. 35 X 104mm3，共振腔5的腔壁厚度為0. 8mm ;共振腔5的腔壁上有3個第二孔洞6'，第二孔洞6'均勻分布在球體的一個半球面的圓周上，第二孔洞6'的孔徑d'為lmm，第二孔洞6'的穿孔率o '為0. 047%;每個共振腔5的第二孔洞6'連接上一根管束4，管束4的另一端與封閉空腔連通；管束4為橡膠管，長度1為60mm，直徑為lmm ;共振腔5與管束4的相連方式為粘接或一次注塑成型；共振腔5隨意放置在封
閉空腔內。 實施例6 參考圖5，本實施例製作了 一種本發明的內置共振腔的複合吸聲裝置。該裝置由一塊銅板製作的穿孔板1、不鏽鋼製作的背板2和不鏽鋼製作的側板3組成的封閉空腔，該封閉空腔的深度D為40mm，該穿孔板1為邊長為80mm的正方形板，厚度為lmm，穿孔板1上設有第一孔洞6，第一孔洞6直徑為3mm，第一孔洞6穿孔率為28 % ，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式為規則的正方形排列；封閉空腔內有4個共振腔5，共振腔5的為銅球腔，共振腔5的體積為1. 4X 104咖3，共振腔5的腔壁厚度為5mm ;共振腔5的腔壁上有兩個第二孔洞6'，第二孔洞6'均勻分布在球體的一個半球面的圓周上，第二孔洞6'的孔徑d'為5mm，第二
8孔洞6'的穿孔率o '為1.4%;每兩個共振腔為一組，每組用管束連通兩個共振腔上的兩
個第二孔洞6'，其他第二孔洞6'連通封閉空腔，如圖5所示；管束4為鋼管，長度5mm，直徑為5mm ;管束4與穿孔板1的連接方式為粘接、螺紋連接或一次注塑成型；共振腔5與管束4的相連方式為焊接或螺紋連接，共振腔5隨意放置在封閉空腔內。
實施例7 參考圖3和圖6，本實施例製作了一種本發明的內置共振腔的複合吸聲裝置。該裝置由一塊塑料製作的穿孔板1、不鏽鋼製作的背板2和不鏽鋼製作的側板3組成的封閉空腔，該封閉空腔的深度D為200mm，該穿孔板1為1000mmX 1000mm的正方形板，厚度為2mm，穿孔板1上設有第一孔洞6，第一孔洞6直徑為2mm，第一孔洞6穿孔率為0. 031%，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式為規則的正方形排列；封閉空腔內有100個共振腔5，共振腔5的為塑料球體腔，共振腔5的體積為2. 7 X 105mm3，共振腔5的腔壁厚度為10mm ;共振腔5的腔壁上有兩個第二孔洞6'，第二孔洞6'均勻分布在球體 的一個半球面的圓周上，第二孔洞6'的孔徑d'為2mm，第二孔洞6'的穿孔率o '為0. 03% ;每個共振腔5的一個第二孔洞6'與封閉空腔連通，另一個第二孔洞6'連接上一根管束4，管束4的另一端與穿孔板1上的第一孔洞6連通；管束4為橡膠管，長度1為100mm，直徑為2mm ;管束4與穿孔板1的連接方式為通過一個第一過渡接頭7安裝連接；共振腔5與管束4的相連方式為通過一個第二過渡接頭7'安裝連接。
實施例8 參考圖7，本實施例製作了 一種本發明的內置共振腔的複合吸聲裝置。該裝置由一塊塑料製作的穿孔板1、不鏽鋼製作的背板2和不鏽鋼製作的側板3組成的封閉空腔，該封閉空腔的深度D為200mm，該穿孔板1為1000mmX 1000mm的正方形板，厚度為2mm，穿孔板1上設有第一孔洞6，第一孔洞6直徑為2mm，第一孔洞6穿孔率為0. 031%，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式為規則的正方形排列；封閉空腔內有100個共振腔5，共振腔5的為塑料球體腔，共振腔5的體積為2. 7X 105咖3，共振腔5的腔壁厚度為2mm ;共振腔5的腔壁上有兩個第二孔洞6'，第二孔洞6'非均勻的分布在球體的一個半球面的圓周上，其中一個第二孔洞6'的孔徑d'為3mm，另一個第二孔洞6'的孔徑d'為lmm，第二孔洞6'的穿孔率o '為0. 039% ;共振腔5隨意放置在封閉空腔內。
實施例9 參考圖8，本實施例製作了一種本發明的內置共振腔的複合吸聲裝置。該裝置由一塊銅板製作的穿孔板1、不鏽鋼製作的背板2和不鏽鋼製作的側板3組成的封閉空腔，該封閉空腔的深度D為40mm，該穿孔板1為邊長為80mm的正方形板，厚度為lmm，穿孔板1上設有第一孔洞6，第一孔洞6直徑為3mm，第一孔洞6穿孔率為28%，穿孔板1上第一孔洞6的排列方式為規則的正方形排列；封閉空腔內有4個共振腔5，共振腔5的為塑料球體腔，共振腔5的腔壁上有3個第二孔洞6'，第二孔洞6'均勻分布在球體的一個半球面的圓周上，4個共振腔5的腔壁厚度均為lmm ;其中兩個共振腔5的體積為3. 3 X 104mm3，它們上面的第二孔洞6'的孔徑為2咖，穿孔率為0.19% ;另外兩個共振腔5的體積為8.3Xl(fmm 它們上面的第二孔洞6'的孔徑為lmm，穿孔率為0. 12% ;共振腔5隨意放置在封閉空腔內。
實施例10 參考圖8，本實施例製作了一種本發明的內置共振腔的複合吸聲裝置。該裝置由一塊銅板製作的穿孔板1、不鏽鋼製作的背板2和不鏽鋼製作的側板3組成的封閉空腔，該 封閉空腔的深度D為40mm，該穿孔板1為邊長為80mm的正方形板，厚度為lmm，穿孔板1上 設有第一孔洞6，第一孔洞6直徑為3mm，第一孔洞6穿孔率為28%，穿孔板1上第一孔洞6 的排列方式為規則的正方形排列；封閉空腔內有4個共振腔5，共振腔5的為塑料腔，每個 共振腔5的腔壁上有1個第二孔洞6' ，4個共振腔5的腔壁厚度均為0. 5mm ;其中兩個共 振腔5是體積為3. 3 X 104mm3的橢球體，它們上面的第二孔洞6 '的孔徑為2mm，穿孔率為 0. 063% ;另外兩個共振腔5是體積為6. 4X 104mm3立方體，它們上面的第二孔洞6'的孔徑 為2mm，穿孔率為0. 03% ;共振腔5隨意放置在封閉空腔內。
實施例11 參考圖IO，本實施例製作了一種本發明的內置共振腔的複合吸聲裝置。該裝置由 一塊不鏽鋼製作的穿孔板1、不鏽鋼製作的背板2和不鏽鋼製作的側板3組成的封閉空腔， 該封閉空腔的深度D為40mm，該穿孔板1為邊長為80mm的正方形不鏽鋼板，厚度為5mm，穿 孔板1上設有第一孔洞6，第一孔洞6直徑為3mm，第一孔洞6穿孔率為28 % ，穿孔板1上第 一孔洞6的排列方式為規則的正方形排列；封閉空腔內有4個共振腔5，共振腔5的為塑料 球體腔，共振腔5的體積為942mm3，共振腔5的腔壁厚度為lmm ;共振腔5的腔壁上有1個 第二孔洞6'，第二孔洞6'的孔徑d'為2mm，第二孔洞6'的穿孔率o '為0.7%;封閉 空腔內安裝有隔板，將4個共振腔5分別固定在封閉空腔內。
實施例12 參考圖ll，本實施例製作了一種本發明的內置共振腔的複合吸聲裝置。該裝置由 一塊不鏽鋼製作的穿孔板1、不鏽鋼製作的背板2和不鏽鋼製作的側板3組成的封閉空腔， 該封閉空腔的深度D為50mm，該穿孔板l為直徑為100mm的圓形不鏽鋼板，厚度為0. 7mm，穿 孔板1上設有第一孔洞6，第一孔洞6直徑為1. lmm，第一孔洞6穿孔率為1. 9%，穿孔板1 上第一孔洞6的排列方式為規則的正方形排列；封閉空腔內有4個共振腔5，共振腔5的為 塑料球體腔，共振腔5的體積為3. 35 X 104mm3，共振腔5的腔壁厚度為0. 4mm ;共振腔5的腔 壁上有26個第二孔洞6'，第二孔洞6'均勻分布在球體的三個相互垂直半球面的圓周上 (每個圓周上有16個第二孔洞6'，三個圓周中每兩個圓周上有4個第二孔洞6'重疊)， 第二孔洞6'的孔徑d'為0.5mm，第二孔洞6'的穿孔率o '為0. 1 %;共振腔5隨意放置 在封閉空腔內；穿孔板1上的每個第一孔洞6連通一根不鏽鋼管束4，管束4長8. 5mm，直徑 為1. lmm，管束4是焊接在穿孔板1的第一孔洞6上。 用駐波管完成了內置共振腔的複合吸聲裝置與管束穿孔板的的中低頻消聲機理 對比實驗研究。測量了穿孔板、管束穿孔板和內置共振腔的複合吸聲裝置的中低頻吸聲系 數，確定了在管束穿孔板吸聲裝置中加上內置共振腔的作用。測量中用到的其他共振吸聲 結構的參數如下 穿孔板參數孔洞以正方形排列，孔洞直徑1. 7mm，孔洞之間的中心間距7mm，板厚 0. 7mm，後腔深度50mm。 管束穿孔板穿孔板孔洞以正方形排列，孔洞直徑1. lmm，孔洞之間的中心間距 7mm，板厚0. 7mm，管束長8. 5mm，直徑為1. lmm，管束是焊接在穿孔板的孔洞上，後腔深度 50mm。
從圖15可以看出管束穿孔板與內置共振腔的複合吸聲裝置的主共振頻帶相比於穿孔板向低頻偏移，且平均吸聲係數均高於穿孔板；內置共振腔的複合吸聲裝置的共振
峰明顯高於管束穿孔板吸聲裝置，且頻帶比管束穿孔板寬。 實施例13 參考圖12，本實施例製作了一種本發明的內置共振腔的複合吸聲裝置。該裝置由 一塊不鏽鋼製作的穿孔板1、不鏽鋼製作的背板2和不鏽鋼製作的側板3組成的封閉空腔， 該封閉空腔的深度D為300mm，該穿孔板1為直徑為100mm的圓形不鏽鋼板，厚度為0. 8mm， 穿孔板1上設有第一孔洞6，第一孔洞6直徑為1. lmm，第一孔洞6穿孔率為1. 9%，穿孔板 1上第一孔洞6的排列方式為規則的正方形排列；封閉空腔內有4個共振腔5，共振腔5的 為塑料球體腔，共振腔5的體積為3. 35 X 104mm3，共振腔5的腔壁厚度為0. 4mm ;共振腔5的 腔壁上有6個第二孔洞6'，第二孔洞6'均勻分布在球體的一個半球面的圓周上，第二孔 洞6'的孔徑d'為0.5mm，第二孔洞6'的穿孔率o '為0. 023% ;共振腔5隨意放置在封 閉空腔內；穿孔板1背面覆加一層多孔性吸聲材料9，多孔性吸聲材料9在封閉空腔內；多 孔性吸聲材料9厚度為0. 5mm、5mm、30mm、 100mm或200mm，多孔性吸聲材料9為玻璃棉、泡沫 鋁、泡沫塑料、礦渣棉或纖維棉。 總之，本發明專利通過內置共振腔的複合吸聲裝置，進行吸聲處理，充分利用共振
腔表面的聲散射、共振腔上的孔洞的聲阻和共振腔間耦合共振等對共振吸收峰和吸聲頻帶
的調製，其吸聲頻帶比傳統穿孔板共振吸聲結構寬，增大了吸聲係數，增強中低頻噪聲的有
效吸收。這是一種結構緊湊、經濟實用的內置共振腔的複合吸聲裝置。從實施例的用駐波
管完成的內置共振腔的複合吸聲裝置的消聲機理實驗研究可以對比看出，內置共振腔的復
合吸聲裝置的吸聲效果明顯優於穿孔板共振吸聲裝置，隨著封閉空腔中的共振腔的個數的
增加，頻帶寬度拓寬，主吸聲頻帶的共振峰逐漸增大並分為兩個，出現類似於雙層微穿孔板
吸聲結構的特性。共振腔的多少以及共振腔上的孔洞的多少對於內置共振腔的複合吸聲裝
置至關重要，如果共振腔過少，對其吸聲性能會影響很大，會降低吸聲性能。 最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。儘管參
照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發明的技術方
案進行修改或者等同替換，都不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明
的權利要求範圍當中。
1權利要求
一種內置共振腔體的複合吸聲裝置，該裝置包括一穿有若干第一孔洞的穿孔板、背板和側板，所述的穿孔板、背板和側板組成封閉空腔，其特徵在於，所述的封閉空腔內，放置有至少一個或一個以上共振腔體；所述的共振腔體上分布有至少一個或一個以上第二孔洞，其中，至少有一個第二孔洞與封閉空腔連通；所述的共振腔體的體積V＝10mm3～1×1010mm3，腔壁厚度為0.05mm～10mm；其上的第二孔洞的孔徑d′＝0.05～100mm，穿孔率σ′為0.01％～30％。
2. 根據權利要求1所述的內置共振腔的複合吸聲裝置，其特徵在於，所述的共振腔體 為多個，直接放置在封閉空腔內或分別固定在由若干隔板分割的封閉空腔內。
3. 根據權利要求1所述的內置共振腔的複合吸聲裝置，其特徵在於，所述的共振腔體 可以為球體、橢圓體或多面體。
4. 根據權利要求1所述的內置共振腔的複合吸聲裝置，其特徵在於，所述的第二孔洞 直接與封閉空腔連通。
5. 根據權利要求1所述的內置共振腔的複合吸聲裝置，其特徵在於，所述的第二孔洞 通過管束與封閉空腔連通。
6. 根據權利要求1所述的內置共振腔的複合吸聲裝置，其特徵在於，所述的第一孔洞 或第二孔洞可連接管束的一端，該管束位於封閉空腔內，用於增加聲阻。
7. 根據權利要求6所述的內置共振腔的複合吸聲裝置，其特徵在於，所述的第二孔洞 上的管束的另一端可連通封閉空腔、連通另一個共振腔上的第二孔洞或連通穿孔板上的第 一孔洞。
8. 根據權利要求6所述的內置共振腔的複合吸聲裝置，其特徵在於，所述的管束可以 為金屬管、玻璃管、塑料管或橡膠管，其長度為1 5000mm，直徑為0. 1 100mm ;所述的管束為橡膠管束時，通過粘接與第一孔洞或第二孔洞連接、在管束埠安裝第 一過渡接頭與第一孔洞連接或在管束埠安裝第二過渡接頭與第二孔洞連接；所述的管束的為金屬管束、玻璃管束或塑料管束時，通過粘接、焊接、螺紋連接、一次注 塑成型與第一孔洞或第二孔洞連接、在管束埠安裝第一過渡接頭與第一孔洞連接或在管 束埠安裝第二過渡接頭與第二孔洞連接。
9. 根據權利要求1所述的內置共振腔的複合吸聲裝置，其特徵在於，所述的穿孔板的 厚度為0.5 lOmm;其上的第一孔洞直徑d二O. 1 5mm，穿孔率o為0. 1% 30%;封閉 空腔的腔深0= 10 2000mm，封閉空腔為由l個側板組成的圓柱形空腔或者由多個側板組 成的多面體空腔；所述的穿孔板上的第一孔洞的排列方式為規則的三角形排列或正方形排列方式，或採 用非規則排列方式。
10. 根據權利要求1所述的內置共振腔的複合吸聲裝置，其特徵在於，所述的穿孔板 背面可覆加一層多孔性吸聲材料，所述多孔性吸聲材料在封閉空腔內；其厚度為0. lmm 200mm。
全文摘要
本發明涉及一種內置共振腔體的複合吸聲裝置，該裝置包括一穿有若干第一孔洞的穿孔板、背板和側板，所述的穿孔板、背板和側板組成封閉空腔，其特徵在於，所述的封閉空腔內，放置有至少一個或一個以上共振腔體；所述的共振腔體上分布有至少一個或一個以上第二孔洞，其中，至少有一個第二孔洞與封閉空腔連通；所述的共振腔體的體積V＝10mm3～1×1010mm3，腔壁厚度為0.05mm～10mm；其上的第二孔洞的孔徑d′＝0.05～100mm，穿孔率σ′為0.01％～30％。本發明通過共振腔體在封閉空腔內形成聲散射，且第二孔洞增加聲阻以及多腔耦合共振，設計靈活，有助於提高吸聲效果，拓寬吸聲頻帶。
文檔編號G10K11/172GK101727894SQ20101000122
公開日2010年6月9日 申請日期2010年1月8日 優先權日2010年1月8日
發明者呂亞東, 張倩, 楊軍 申請人:中國科學院聲學研究所