複合多層機械阻抗板的薄型寬頻吸聲結構的製作方法

2023-10-07 19:19:29 4

專利名稱：複合多層機械阻抗板的薄型寬頻吸聲結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及吸聲裝置，將機械阻抗和傳統的吸聲材料相結合的新型吸聲結構，屬於環境噪聲控制的技術領域。
背景技術：
在傳統多孔質材料類的吸聲材料和微穿孔板吸聲結構中，有玻璃棉、礦洛棉、巖棉、泡沫塑料、石棉絨、毛氈、軟質纖維板的吸聲材料。通常，吸聲材料(結構)有良好中、高吸聲性能，而低頻吸聲性能不佳；微穿孔板結構利用腔的共振，在空間受限情況下，同樣存在低頻吸聲性能不佳；薄膜吸聲結構和薄板吸聲結構只在共振頻率附近吸聲，吸聲頻帶窄。為了提高低頻吸聲效果，往往需要加厚材料(結構)或在背後設置厚的空氣層，其吸聲特性曲線圖5(a)和(b)。在吸聲空間嚴格受到限制的場合下，如在工業機械、家電產品、車輛與動力等領域，要想實現包括低頻噪聲的寬頻帶噪聲控制就顯得有些力不從心。本發明正是基於上述原因，提出結合多層機械阻抗板的薄型寬頻吸聲結構，將多層機械阻抗引入到傳統的吸聲材料(結構)中，利用多層機械阻抗板的振動吸收低頻噪聲，中高頻噪聲仍然由傳統的吸聲材料(結構)吸收。在傳統吸聲材料和腔共振吸聲機理中耦合多層機械阻抗，整個結構能夠做到同時兼顧低、中、高頻率的吸聲要求，並且厚度可以做得比較薄。
發明內容為了解決在空腔距離保持較小的情況下，仍然具有良好的寬頻吸聲效果，發明了結合多層機械阻抗板的薄型寬頻吸聲結構。本實用新型所述的複合多層機械阻抗的薄型寬頻吸聲結構，包括吸聲材料和支架，還包括至少兩層機械阻抗板；所述吸聲材料安裝在支架一端的內側；支架另一端的內壁上設有託板，機械阻抗板由背板和背板兩端的粘彈性圈組成；相鄰背板不接觸；粘彈性圈用粘接劑粘接在託板上，粘彈性圈、支架內壁和背板之間緊密粘接；吸聲材料與機械阻抗板之間形成一個空腔，最外側的背板向支架端面凹進一定距離。上述方案中所述吸聲結構是多孔吸聲材料或微穿孔板腔共振結構。所述多孔吸聲材料表面可以有護面層。上述方案中所述背板是金屬板或非金屬板，背板上沒有穿孔。本發明所述的複合多層機械阻抗板的薄型寬頻吸聲結構，新型吸聲結構中吸聲材料可以是多孔質材料類的吸聲材料和微穿孔板吸聲結構，根據對實際工程要求選擇相應的吸聲材料(結構)。入射聲波的高頻部分聲能耗散於吸聲材料或微穿孔板結構；低頻部分則引起機械系統的共振，多層機械阻抗板上是沒有穿孔，聲波入射到板面以後，在共振區域附近能夠有效地激發起薄板的機械振動，聲能耗散於邊界的粘滯。通過合理選擇機械阻抗板的層數和質量以及粘彈性材料的剛度以及粘性阻尼係數，中低頻處產生多個共振吸聲峰值，有效拓寬吸聲頻帶。從吸聲機理上，無論是微穿孔板還是吸聲材料，要獲得良好的低頻吸聲，都需要使結構和材料的厚度增加。而本發明提出的新結構，將機械阻抗和空氣阻抗相結合，給吸聲材料提高低頻效果的觀念上帶來了變化。只需要更換彈性邊界的材料特性，選用柔度係數高的材料，就可以在低頻獲得良好吸聲，無需增加吸聲結構厚度。傳統觀念上，同時要在低頻、中頻和高頻獲得寬頻帶的吸聲，其結構的厚度一定比較高，新提出的這一結構突破了這一觀念，複合多層機械阻抗的薄型寬頻吸聲結構也可以實現在低、中、高頻同時具有良好的吸聲功能。

圖1和圖2是本發明結合機械阻抗的薄型寬頻吸聲結構實施例的基本結構示意圖，其中圖1傳統吸聲結構是多孔質材料類的吸聲材料，圖2傳統吸聲結構是微穿孔板吸聲結構。圖3和圖4分別是圖1和圖2相對應的若干個結構並聯形成的吸聲平面示意圖。圖5是吸聲材料和共振吸聲結構的吸聲特性曲線。(a)吸聲材料的吸聲特性，(b)微穿孔板結構的吸聲特性。圖6是表示本發明的薄型寬頻吸聲結構的正入射吸聲係數a與頻率/的理論計算結果。其中圖6吸聲結構以三層微穿孔板結構為例，阻抗板是敷設粘彈性材料的三層背板。
具體實施方式
附圖1是本發明的基本結構圖，圖中1.吸聲材料，可以是玻璃棉、礦渣棉、巖棉、泡沫塑料、石棉絨、毛氈等，2.支架，3.空腔，4.託板，5.粘彈性圈，6.壁面，7.空腔，8背板。如圖1所示，所發明的吸聲結構由支架2、吸聲材料(結構)I和多層機械阻抗板組成，其中機械阻抗板由背板8和粘彈性圈5組成。吸聲材料(結構)，安裝於所述支架2的前端內偵牝其中多孔吸聲材料表面可以是敷設織物、穿孔罩面板、薄膜、罩網和裝飾木條等不影響吸聲材料吸聲性能的護面層。機械阻抗板安裝於支架2的內壁，通過在支架2焊接託板，粘彈性圈5用粘接劑粘接託板上，粘彈性圈5、支架2內壁和背板之間要求緊密粘接，保證不漏聲。粘彈性圈5由粘彈性材料製作而成，其形狀為矩形。吸聲材料(結構)I與機械阻抗板之間形成一個空腔3，機械阻抗板5與壁面6之間也形成空腔5。彈性圈一端和機械阻抗板粘接，另一端和託板或其它阻抗板粘接，粘彈性圈不僅是起粘接作用，粘彈性材料兼有彈性和粘阻尼的性質，具有一定的內損耗，當它受力變形時部分能量由於材料的內摩擦成為熱能而耗散，起吸聲的作用。除了背板和彈性圈之間要用粘接劑粘接外，背板之間不需要粘接齊U，因為背板之間並不是直接連接的，背板與背板通過粘彈性圈組合在一起，背板之間留有間隙。附圖2是本發明實施方式的另一種結構示意圖，其中傳統吸聲結構是多層微穿孔板吸聲結構。圖3和圖4分別是圖1和圖2相對應的若干個結構並聯形成的大的吸聲平面示意圖。附圖5是吸聲材料和共振吸聲結構的吸聲特性曲線，通過圖5說明，以往的吸聲材料和結構要想獲得良好的低頻吸聲性能，需要使結構和材料的厚度增加。附圖6是本發明的薄型寬頻吸聲結構和傳統的吸聲結構的吸聲係數σ與頻率/的理論計算對比結果，吸聲結構以三層微穿孔板結構為例，阻抗板是敷設粘彈性材料的三層背板。該新型吸聲結構的參數為:微穿孔板穿孔率C1=0.04，C2=C3=0.02，微孔直徑 Or1=Or2=Or3=0.6mm ;微穿孔板板厚 iFi2=G=0.8mm ;空腔距離/^=45πιπι, /92=40mm, Dz=A^mm ；背板與剛性背襯之間的空腔A=15mm ;背板面密度P sl=0.955kg/m2，P s2=0.955kg/m2，P s3=6.3695kg/m2 ;粘彈性材料阻尼係數 q=3.504N.s/m, c2=2.3367N.s/m, c3=2.336N.s/m;粘彈性材料的剛度之=15383 N/m，毛=15382N/mj3=7692N/m。從圖6中可以看出，增加三層機械阻抗板，在低 頻出現明顯的吸聲峰值，整個結構厚度約140_。
權利要求1.一種複合多層機械阻抗的薄型寬頻吸聲結構，包括吸聲材料和支架，其特徵在於還包括至少兩層機械阻抗板；所述吸聲材料安裝在支架一端的內側；支架另一端的內壁上設有託板，機械阻抗板由背板和背板兩端的粘彈性圈組成；相鄰背板不接觸；粘彈性圈用粘接劑粘接在託板上，粘彈性圈、支架內壁和背板之間緊密粘接；吸聲材料與機械阻抗板之間形成一個空腔，最外側的背板向支架端面凹進一定距離。
2.根據權利要求1所述的複合多層機械阻抗的薄型寬頻吸聲結構，其特徵在於所述吸聲結構是多孔吸聲材料或微穿孔板腔共振結構。
3.根據權利要求2所述的複合多層機械阻抗的薄型寬頻吸聲結構，其特徵在於所述多孔吸聲材料表面有護面層。
4.根據權利要求1所述的複合多層機械阻抗的薄型寬頻吸聲結構，其特徵在於背板是金屬板或非金屬板，背板上沒有穿孔。
專利摘要本實用新型提供了一種薄型寬頻吸聲結構，包括吸聲材料和支架，還包括至少兩層機械阻抗板；所述吸聲材料安裝在支架一端的內側；支架另一端的內壁上設有託板，機械阻抗板由背板和背板兩端的粘彈性圈組成；相鄰背板不接觸；粘彈性圈用粘接劑粘接在託板上，粘彈性圈、支架內壁和背板之間緊密粘接；吸聲材料與機械阻抗板之間形成一個空腔，最外側的背板向支架端面凹進一定距離。本實用新型在傳統吸聲材料和腔共振吸聲機理中耦合機械阻抗，形成新的薄型寬頻吸聲機制。在聲學性能上做到了基本不增加結構厚度，保持中高頻吸聲性能良好的同時，顯著提高低頻吸聲效果，製造出厚度薄但吸聲頻帶寬的吸聲結構。
文檔編號G10K11/168GK202996287SQ20122058070
公開日2013年6月12日 申請日期2012年11月7日 優先權日2012年11月7日
發明者趙曉丹, 胡鵬, 蔡憶昔, 丁瑞 申請人:江蘇大學