專(zhuān)利名稱(chēng)：復(fù)合多層機(jī)械阻抗板的薄型寬頻吸聲結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸聲裝置，將機(jī)械阻抗和傳統(tǒng)的吸聲材料相結(jié)合的新型吸聲結(jié)構(gòu)，屬于環(huán)境噪聲控制的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)多孔質(zhì)材料類(lèi)的吸聲材料和微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)中，有玻璃棉、礦洛棉、巖棉、泡沫塑料、石棉絨、毛氈、軟質(zhì)纖維板的吸聲材料。通常，吸聲材料(結(jié)構(gòu))有良好中、高吸聲性能，而低頻吸聲性能不佳；微穿孔板結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)和薄板吸聲結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu))或在背后設(shè)置厚的空氣層，其吸聲特性曲線(xiàn)圖5(a)和(b)。在吸聲空間嚴(yán)格受到限制的場(chǎng)合下，如在工業(yè)機(jī)械、家電產(chǎn)品、車(chē)輛與 動(dòng)力等領(lǐng)域，要想實(shí)現(xiàn)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(fā)明正是基于上述原因，提出結(jié)合多層機(jī)械阻抗板的薄型寬頻吸聲結(jié)構(gòu)，將多層機(jī)械阻抗引入到傳統(tǒng)的吸聲材料(結(jié)構(gòu))中，利用多層機(jī)械阻抗板的振動(dòng)吸收低頻噪聲，中高頻噪聲仍然由傳統(tǒng)的吸聲材料(結(jié)構(gòu))吸收。在傳統(tǒng)吸聲材料和腔共振吸聲機(jī)理中耦合多層機(jī)械阻抗，整個(gè)結(jié)構(gòu)能夠做到同時(shí)兼顧低、中、高頻率的吸聲要求，并且厚度可以做得比較薄。

發(fā)明內(nèi)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(fā)明了結(jié)合多層機(jī)械阻抗板的薄型寬頻吸聲結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所述的復(fù)合多層機(jī)械阻抗的薄型寬頻吸聲結(jié)構(gòu)，包括吸聲材料和支架，還包括至少兩層機(jī)械阻抗板；所述吸聲材料安裝在支架一端的內(nèi)側(cè)；支架另一端的內(nèi)壁上設(shè)有托板，機(jī)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托板上，粘彈性圈、支架內(nèi)壁和背板之間緊密粘接；吸聲材料與機(jī)械阻抗板之間形成一個(gè)空腔，最外側(cè)的背板向支架端面凹進(jìn)一定距離。上述方案中所述吸聲結(jié)構(gòu)是多孔吸聲材料或微穿孔板腔共振結(jié)構(gòu)。所述多孔吸聲材料表面可以有護(hù)面層。上述方案中所述背板是金屬板或非金屬板，背板上沒(méi)有穿孔。本發(fā)明所述的復(fù)合多層機(jī)械阻抗板的薄型寬頻吸聲結(jié)構(gòu)，新型吸聲結(jié)構(gòu)中吸聲材料可以是多孔質(zhì)材料類(lèi)的吸聲材料和微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)，根據(jù)對(duì)實(shí)際工程要求選擇相應(yīng)的吸聲材料(結(jié)構(gòu))。入射聲波的高頻部分聲能耗散于吸聲材料或微穿孔板結(jié)構(gòu)；低頻部分則引起機(jī)械系統(tǒng)的共振，多層機(jī)械阻抗板上是沒(méi)有穿孔，聲波入射到板面以后，在共振區(qū)域附近能夠有效地激發(fā)起薄板的機(jī)械振動(dòng)，聲能耗散于邊界的粘滯。通過(guò)合理選擇機(jī)械阻抗板的層數(shù)和質(zhì)量以及粘彈性材料的剛度以及粘性阻尼系數(shù)，中低頻處產(chǎn)生多個(gè)共振吸聲峰值，有效拓寬吸聲頻帶。從吸聲機(jī)理上，無(wú)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(jié)構(gòu)和材料的厚度增加。而本發(fā)明提出的新結(jié)構(gòu)，將機(jī)械阻抗和空氣阻抗相結(jié)合，給吸聲材料提高低頻效果的觀念上帶來(lái)了變化。只需要更換彈性邊界的材料特性，選用柔度系數(shù)高的材料，就可以在低頻獲得良好吸聲，無(wú)需增加吸聲結(jié)構(gòu)厚度。傳統(tǒng)觀念上，同時(shí)要在低頻、中頻和高頻獲得寬頻帶的吸聲，其結(jié)構(gòu)的厚度一定比較高，新提出的這一結(jié)構(gòu)突破了這一觀念，復(fù)合多層機(jī)械阻抗的薄型寬頻吸聲結(jié)構(gòu)也可以實(shí)現(xiàn)在低、中、高頻同時(shí)具有良好的吸聲功能。


圖I和圖2是本發(fā)明結(jié)合機(jī)械阻抗的薄型寬頻吸聲結(jié)構(gòu)實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖I傳統(tǒng)吸聲結(jié)構(gòu)是多孔質(zhì)材料類(lèi)的吸聲材料，圖2傳統(tǒng)吸聲結(jié)構(gòu)是微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。圖3和圖4分別是圖I和圖2相對(duì)應(yīng)的若干個(gè)結(jié)構(gòu)并聯(lián)形成的吸聲平面示意圖。圖5是吸聲材料和共振吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲特性曲線(xiàn)。(a)吸聲材料的吸聲特性， (b)微穿孔板結(jié)構(gòu)的吸聲特性。圖6是表示本發(fā)明的薄型寬頻吸聲結(jié)構(gòu)的正入射吸聲系數(shù)a與頻率/的理論計(jì)算結(jié)果。其中圖6吸聲結(jié)構(gòu)以三層微穿孔板結(jié)構(gòu)為例，阻抗板是敷設(shè)粘彈性材料的三層背板。
具體實(shí)施例方式附圖I是本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)圖，圖中I.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.托板，5.粘彈性圈，6.壁面，7.空腔，8背板。如圖I所示，所發(fā)明的吸聲結(jié)構(gòu)由支架2、吸聲材料(結(jié)構(gòu))I和多層機(jī)械阻抗板組成，其中機(jī)械阻抗板由背板8和粘彈性圈5組成。吸聲材料(結(jié)構(gòu))，安裝于所述支架2的前端內(nèi)偵牝其中多孔吸聲材料表面可以是敷設(shè)織物、穿孔罩面板、薄膜、罩網(wǎng)和裝飾木條等不影響吸聲材料吸聲性能的護(hù)面層。機(jī)械阻抗板安裝于支架2的內(nèi)壁，通過(guò)在支架2焊接托板，粘彈性圈5用粘接劑粘接托板上，粘彈性圈5、支架2內(nèi)壁和背板之間要求緊密粘接，保證不漏聲。粘彈性圈5由粘彈性材料制作而成，其形狀為矩形。吸聲材料(結(jié)構(gòu))I與機(jī)械阻抗板之間形成一個(gè)空腔3，機(jī)械阻抗板5與壁面6之間也形成空腔5。彈性圈一端和機(jī)械阻抗板粘接，另一端和托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(zhì)，具有一定的內(nèi)損耗，當(dāng)它受力變形時(shí)部分能量由于材料的內(nèi)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?yàn)楸嘲逯g并不是直接連接的，背板與背板通過(guò)粘彈性圈組合在一起，背板之間留有間隙。附圖2是本發(fā)明實(shí)施方式的另一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中傳統(tǒng)吸聲結(jié)構(gòu)是多層微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。圖3和圖4分別是圖I和圖2相對(duì)應(yīng)的若干個(gè)結(jié)構(gòu)并聯(lián)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(jié)構(gòu)的吸聲特性曲線(xiàn)，通過(guò)圖5說(shuō)明，以往的吸聲材料和結(jié)構(gòu)要想獲得良好的低頻吸聲性能，需要使結(jié)構(gòu)和材料的厚度增加。附圖6是本發(fā)明的薄型寬頻吸聲結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)σ與頻率/的理論計(jì)算對(duì)比結(jié)果，吸聲結(jié)構(gòu)以三層微穿孔板結(jié)構(gòu)為例，阻抗板是敷設(shè)粘彈性材料的三層背板。該新型吸聲結(jié)構(gòu)的參數(shù)為微穿孔板穿孔率C1=O. 04，C2=C3=O. 0 2，微孔直徑 Or1=Or2=Or3=O. 6mm ;微穿孔板板厚 iFi2=G=O. 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 ;粘彈性材料阻尼系數(shù) 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(jī)械阻抗板，在低頻出現(xiàn)明顯的吸聲峰值，整個(gè)結(jié)構(gòu)厚度約140_。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合多層機(jī)械阻抗的薄型寬頻吸聲結(jié)構(gòu)，包括吸聲材料和支架，其特征在于還包括至少兩層機(jī)械阻抗板；所述吸聲材料安裝在支架一端的內(nèi)側(cè)；支架另一端的內(nèi)壁上設(shè)有托板，機(jī)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托板上，粘彈性圈、支架內(nèi)壁和背板之間緊密粘接；吸聲材料與機(jī)械阻抗板之間形成一個(gè)空腔，最外側(cè)的背板向支架端面凹進(jìn)一定距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合多層機(jī)械阻抗的薄型寬頻吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于所述吸聲結(jié)構(gòu)是多孔吸聲材料或微穿孔板腔共振結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合多層機(jī)械阻抗的薄型寬頻吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于所述多孔吸聲材料表面有護(hù)面層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的所述的復(fù)合機(jī)械阻抗的薄型寬頻吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于背板是金屬板或非金屬板，背板上沒(méi)有穿孔。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種薄型寬頻吸聲結(jié)構(gòu)，包括吸聲材料和支架，還包括至少兩層機(jī)械阻抗板；所述吸聲材料安裝在支架一端的內(nèi)側(cè)；支架另一端的內(nèi)壁上設(shè)有托板，機(jī)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托板上，粘彈性圈、支架內(nèi)壁和背板之間緊密粘接；吸聲材料與機(jī)械阻抗板之間形成一個(gè)空腔，最外側(cè)的背板向支架端面凹進(jìn)一定距離。本發(fā)明在傳統(tǒng)吸聲材料和腔共振吸聲機(jī)理中耦合機(jī)械阻抗，形成新的薄型寬頻吸聲機(jī)制。在聲學(xué)性能上做到了基本不增加結(jié)構(gòu)厚度，保持中高頻吸聲性能良好的同時(shí)，顯著提高低頻吸聲效果，制造出厚度薄但吸聲頻帶寬的吸聲結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)G10K11/168GK102968985SQ201210441308
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月7日
發(fā)明者趙曉丹, 胡鵬, 蔡憶昔, 丁瑞 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)