一種基于分流揚(yáng)聲器和微穿孔板的復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于分流揚(yáng)聲器和微穿孔板的復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由微穿孔板、空腔、揚(yáng)聲器、分流電路及背腔組成，分流電路有電阻、電容、電感以及負(fù)阻抗轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。通過(guò)調(diào)節(jié)分流電路中的電學(xué)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)較寬頻帶吸聲和低頻吸聲。與傳統(tǒng)的微穿孔板、吸聲材料和有源噪聲控制相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)低頻吸聲性能好，厚度小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于調(diào)節(jié)，清潔無(wú)污染。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于分流揚(yáng)聲器和微穿孔板的復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)
一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種吸聲結(jié)構(gòu)，特別是一種基于分流揚(yáng)聲器和微穿孔板的復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)，通過(guò)分流電路中元件參數(shù)的選取(電阻、電容、電感)調(diào)節(jié)低頻吸聲性能，復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)整體厚度小，在低頻具有較寬頻帶的吸聲效果。
二、【背景技術(shù)】
[0002]微穿孔指孔徑為絲米級(jí)的穿孔，可在保證高聲阻的前提下提供較低的聲質(zhì)量。微穿孔板結(jié)合板后的空腔構(gòu)成共振吸聲體，稱(chēng)為微孔吸聲結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)吸聲材料相比，微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)不含多孔吸聲材料、不受板材限制、清潔無(wú)污染。微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論于1987年提出(馬大猷，微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)的理論和設(shè)計(jì)，中國(guó)科學(xué)，29，77-84，1987)。
[0003]在低頻(例如低于200Hz)微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)要求背腔深度較大，實(shí)際應(yīng)用中受到空間限制。因此在低頻段拓寬吸聲頻帶并降低吸聲結(jié)構(gòu)的尺寸有重大的意義。常見(jiàn)的改進(jìn)方法包括采用雙層及多層微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)(D.H.Lee andY.P.Kwon, Estimation of theabsorption performance of multiple layer perforated panel systems by transfermatrix method, J.Sound Vib.，278，847-860，2004 ；CN91224359.7 ；CN201120337855.5 ；CN201210276863.2),或米用不同深度的背腔(C.Wang and L.Huang, On the acousticproperties of parallel arrangement of multiple micro-perforated panel absorberswith different cavity depths, J.Acoust.Soc.Am., 130, 208-218, 2011)及不規(guī)則形狀的背腔，這類(lèi)方法可以拓寬微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)的有效頻帶，但在低頻吸聲性能的改善依然以增加背腔深度為代價(jià)。分割背腔及在背腔中采用蜂窩結(jié)構(gòu)(M.Toyoda，D.Takahashi,Sound transmission through a microperforated-panel structure with subdividedair cavities, J.Acoust.Soc.Am.，124，3594-3603，2008)以及在微孔和背腔添加吸聲材料(Zhou Hong, Li Bo, Huang Guangsu, He Jia, A novel composite sound absorber withrecycled rubber particles, J.Sound Vib., 304,400-406, 2007)雖不增加背腔深度，但對(duì)低頻吸聲性能的改進(jìn)有限。
[0004]將主動(dòng)噪聲控制與微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)組合使用，可以較好地實(shí)現(xiàn)低頻寬帶吸聲(P.Cobo, J.Pfretzschner, M.Cuesta, and D.K.Anthony, Hybrid passive-activeabsorption using microperforated panels, J.Acoust.Soc.Am.,116, 2118-2125, 2004)。CN201110308493.1公布了用壓電薄膜制作微穿孔板，外接主動(dòng)控制電路的一種自適應(yīng)微穿孔板吸聲器及其微孔實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)方法。這類(lèi)復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)中的主動(dòng)控制系統(tǒng)復(fù)雜，為了保證性能需要引入高性能且穩(wěn)定可靠的控制器并且還需要參考信號(hào)傳感器及誤差信號(hào)傳感器。
[0005]CN200910235725.8公開(kāi)了一種具有共振吸聲結(jié)構(gòu)的微穿孔板，采用彈性材料連接微穿孔板和剛性后墻，隨著聲波頻率的變化以及振動(dòng)氣流的影響，可自動(dòng)調(diào)整微穿孔板與剛性壁面之間的距離以拓寬吸聲頻帶，但沒(méi)有給出具體的吸聲性能。CN201220636401.2提出了一種微穿孔板薄膜粘層復(fù)合吸聲板，包括微穿孔板吸聲層、粘彈結(jié)構(gòu)吸聲層和薄膜吸聲層三層吸聲組合層，要求粘彈結(jié)構(gòu)吸聲層具有彈性通孔和微細(xì)彈性通道，彈性通孔的位置與微穿孔板吸聲層的微孔相對(duì)應(yīng)，微細(xì)彈性通道連通所述彈性通孔，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且加工要求高。CN 102543061A提出了一種在雙層微穿孔板結(jié)構(gòu)后腔內(nèi)安裝薄膜的寬帶吸聲結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)需要2個(gè)支架且需要在后腔安裝凹槽結(jié)構(gòu)，薄膜部份包含粘彈性圈、彈性薄膜和隔聲膜片結(jié)構(gòu)復(fù)雜且加工要求高。CN 201210146634.9提出了基于微穿孔板和腔內(nèi)共振系統(tǒng)的組合吸聲結(jié)構(gòu)，腔內(nèi)共振系統(tǒng)由平板(3)、阻尼器(4)、彈簧(5)構(gòu)成，共振系統(tǒng)的參數(shù)根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)低頻寬帶吸聲，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)涉及三種器件，系統(tǒng)成本高，組裝難度較大。
[0006]本發(fā)明基于分流揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)低頻共振吸聲，結(jié)合微穿孔板結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了低頻寬頻吸聲效果；與傳統(tǒng)的微穿孔板和吸聲材料相比，本發(fā)明低頻吸聲特性好且便于調(diào)節(jié)、厚度小、清潔無(wú)污染、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種基于分流揚(yáng)聲器和微穿孔板的復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)的制作方法，分流揚(yáng)聲器形成低頻共振吸聲系統(tǒng)，其吸聲特性通過(guò)分流電路中元件參數(shù)的選取進(jìn)行調(diào)節(jié)，分流揚(yáng)聲器與微穿孔板構(gòu)成復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)，使得有效吸聲頻段拓寬，低頻吸聲特性明顯。與傳統(tǒng)的微穿孔板、吸聲材料和有源噪聲控制相比，本發(fā)明低頻吸聲特性好且便于調(diào)節(jié)、厚度小。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0009]如附圖1所示:
[0010]將閉箱揚(yáng)聲器中揚(yáng)聲器單元的兩端引出，連接分流電路形成分流揚(yáng)聲器。將分流揚(yáng)聲器作為背墻安裝在微穿孔吸聲體后組成復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)。在分流電路中選取合適的參數(shù)，調(diào)節(jié)整個(gè)復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲性能。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:在整體厚度相同的情況下，通過(guò)分流電路中選取合適的參數(shù)(電阻、電容、電感)、可實(shí)現(xiàn)更好的低頻寬帶吸聲效果。
四、【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明所述的基于分流揚(yáng)聲器和微穿孔板的復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0013]圖2是基于分流揚(yáng)聲器和微穿孔板的復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)樣品的照片。
[0014]圖3是基于分流揚(yáng)聲器和微穿孔板的復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)樣品的實(shí)測(cè)吸聲系數(shù)。
五、具體實(shí)施
[0015]下面通過(guò)實(shí)例參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明:
[0016]本發(fā)明所述微穿孔復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)示意圖如附圖1所示，結(jié)構(gòu)橫截面為正方形，邊長(zhǎng)為17cm。
[0017]具體實(shí)現(xiàn)操作如下:
[0018]A)微穿孔板選用孔徑d = 1.2mm、板厚h = 4.7mm、穿孔率σ = 0.01的鋼板,空腔深度D = 80臟；
[0019]B)揚(yáng)聲器參數(shù)為直流阻Re = 31.1 Ω、力因子BI = 17.02Tm、振膜有效面積S =
1.5e-2m2、機(jī)械力阻 Rms = 1.07kg/s、機(jī)械力順 Cms = 0.56mm/N、機(jī)械質(zhì)量 Mms = 15.95g、閉箱容積 V = 5.53e-3m3 ；
[0020]C)分流電路中采用50 μ F的電容和20 Ω的電阻，電阻通過(guò)負(fù)阻抗轉(zhuǎn)換電路與電容串聯(lián)，總電阻抗為-20 Ω+50 μ F。
[0021]附圖3為實(shí)驗(yàn)測(cè)得的復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)以及傳統(tǒng)微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲系數(shù)。從附圖3中可看出背腔80mm厚的微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲峰值出現(xiàn)在230Hz附近，吸聲系數(shù)大于0.6的頻率范圍為175Hz?325Hz。背腔175mm厚的微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)的吸聲峰值出現(xiàn)在160Hz附近，吸聲系數(shù)大于0.6的頻率范圍為125Hz?250Hz。微穿孔結(jié)構(gòu)后的空腔保持80mm厚度，將背腔深度為75mm的閉箱揚(yáng)聲器作為微穿孔結(jié)構(gòu)的背墻，組成復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)。復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)吸聲系數(shù)大于0.6的頻率范圍拓寬至90Hz?357Hz?？梢?jiàn)在整體厚度保持相同的條件下，本發(fā)明提出的復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)吸聲頻帶更寬，且低頻(低于130Hz)的吸聲效果更好。
[0022]本發(fā)明在微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上引入分流揚(yáng)聲器組成復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)，通過(guò)調(diào)節(jié)分流電路中電學(xué)器件的參數(shù)(電阻、電容、電感)，相同結(jié)構(gòu)厚度條件下實(shí)現(xiàn)了低頻較寬頻帶的吸聲。與傳統(tǒng)的微穿孔板和吸聲材料相比，低頻吸聲特性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且便于調(diào)節(jié)、清潔無(wú)污染。
【權(quán)利要求】
1.一種基于分流揚(yáng)聲器和微穿孔板的復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于: ①由微穿孔板(I)、空腔(2)、揚(yáng)聲器(3)、分流電路(4)、背腔(5)組成； ②該復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)的橫截面為長(zhǎng)方形；
2.如權(quán)利要求1所述的基于分流揚(yáng)聲器和微穿孔板的復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于揚(yáng)聲器(3)可以是單個(gè)揚(yáng)聲器，也可以是多個(gè)揚(yáng)聲器的組合。
3.如權(quán)利要求1所述的基于分流揚(yáng)聲器和微穿孔板的復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于分流電路(4)由電阻、電容、電感以及負(fù)阻抗轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的基于分流揚(yáng)聲器和微穿孔板的復(fù)合吸聲結(jié)構(gòu)，其特征在于背腔(5)可以是閉箱，也可以是倒相箱。
【文檔編號(hào)】G10K11/16GK103559877SQ201310298319
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月17日
【發(fā)明者】陶建成, 井瑞祥, 邱小軍 申請(qǐng)人:南京大學(xué)