多工作状态可切换的声学系统技术方案

本发明专利技术提供了一种多工作状态可切换的声学系统，包括受体部、执行部以及控制部，所述受体部、控制部分别作为声学系统的前端、后端，所述执行部连接受体部和控制部，所述受体部包括受体单元，所述受体单元包括框架以及分别安装在框架两侧的第一薄片、第二薄片且第一薄片和第二薄片之间形成容纳腔室，所述执行部包括驱动件以及引线，所述驱动件安装在第一薄片和第二薄片之间，所述引线分别与驱动件的正极、负极电连接，本发明专利技术中控制部通过调节驱动件上的电荷分布，实现受体单元两侧声阻抗的定量调控，实现对声学系统透射系数、反射系数和吸声系数的调整，能够应用于多种场景，实用性强。

【技术实现步骤摘要】
多工作状态可切换的声学系统
本专利技术涉及声学材料应用领域，具体地，涉及一种多工作状态可切换的声学系统。
技术介绍
声学材料广泛应用于建筑、交通、能源、电器、检测以及通讯等领域。按照有无外部源，例如力源、电源、磁源等，声学材料一般可分为无源声学材料和有源声学材料两类。其中，无源声学材料的机械阻抗由其构成材料和结构形式共同决定，一旦构成材料选定并加工成型，其机械阻抗就无法改变，从而导致透射系数、反射系数和吸声系数无法随着应用场景的变化而灵活调整。有源声学材料正是为了克服无源声学材料的这一不足而被提出。有源声学材料主要依靠外部源供能，进而驱动诸如由气动液压部件、压电材料、电磁感应结构、形状记忆合金、磁致伸缩材料等构成的执行系统对声学材料的机械阻抗进行定量调控，最终实现对声学材料透射系数、反射系数和吸声系数的调整。然而，现有的有源声学材料大多仅能针对某一项声学特性，局限在声学材料的单一工作状态进行调整。例如，局限于声学材料的吸声状态，仅能够在一定范围内改变声学材料的吸声系数峰值频率以应对具有变化频率特征的吸声应用场景。当前，随着声学材料应用场景的复杂程度不断增加，亟需一种功能多样，可针对多项声学特性进行多个工作状态有效调整的声学材料。专利文献CN107039031A公开了一种声斜入射全透射的实现方法，其中声子晶体模型在XM方向具有固定的狄拉克点，当橡胶为正方体柱，其边长为0.38a时，产生一个约化频率wD＝0.7671(2πv0/a)的狄拉克点，该狄拉克点频率在其他位置都存在着禁带，即当声波以8.8°角度入射到声子晶体中时，该声波不发生发散，能够发生全透射，但该设计不能进行更多工作状态的调节。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种多工作状态可切换的声学系统。根据本专利技术提供的一种多工作状态可切换的声学系统，包括受体部、执行部以及控制部；所述受体部作为声学系统的前端，所述控制部作为声学系统的后端，所述执行部连接受体部和控制部。优选地，所述受体部能够呈现声学系统的工作状态，包括受体单元，所述受体单元的数量为一个或多个；所述受体单元包括框架、第一薄片以及第二薄片，所述第一薄片、第二薄片分别安装在框架的两侧。优选地，所述第一薄片和第二薄片之间形成容纳腔室；所述容纳腔室能够填充空气、稀有气体和/或多孔材料。优选地，所述多孔材料包括玻璃纤维棉、海绵、泡沫中的任一种或任多种组合。优选地，所述执行部包括施加于受体部的驱动件以及承接控制部的引线；所述驱动件安装在第一薄片和第二薄片之间，所述引线分别与驱动件的正极、负极电连接。优选地，所述驱动件上设置有重量块。优选地，所述驱动件采用机电换能材料，所述机电换能材料包括压电陶瓷、压电薄膜、电磁感应线圈中的任一种或任多种。优选地，所述控制部包括控制电路；所述控制电路连接一个或多个执行部。优选地，当声音由受体单元的一侧传递到受体单元的另一侧时，所述控制部通过调节执行部中的驱动件能够改变受体单元的声阻抗进而能够实现声波在受体单元中的全透射、全反射或全吸收。优选地，当容纳空腔的厚度d远小于声音的入射波长λ,即时，则有：其中，τ为透射系数，γ为反射系数，为第一薄片的声阻抗，为第二薄片的声阻抗，为容纳空腔的声阻抗，Z0为空气的声阻抗，Z2为第二薄片的声阻抗；当满足τ＝0,γ＝0时，实现受体单元声音全吸收的条件为：其中，为第一薄片的声阻抗，为第二薄片1122的声阻抗，Z0为空气的声阻抗，k0＝ω/c0为波数，ω为入射声波的角频率，c0为空气中的声速，d为容纳空腔的厚度，为第二薄片的声阻抗，j为虚数单位；当满足γ＝0,τ＝1，实现受体单元声音全透射的条件为：当满足γ＝1,τ＝0，实现受体单元声音全透射的条件为：与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术中的声学系统能够对声学材料的机械阻抗进行定量调控，最终实现对声学材料透射系数、反射系数和吸声系数的调整，解决了现有技术中声学材料仅能实现单一工作状态调整的局限，本专利技术实现功能多样，实现了对多项声学特性进行多个工作状态有效调整，能够适应多种应用场景的需求，实用性强。2、本专利技术中的声学材料厚度小(不超过10mm)，可贴附在物体表面，适用于对安装尺寸有要求的应用场景，能够在有限的空间内实现对声音的控制。3、本专利技术的声学系统能够对声学材料的机械阻抗进行定量调控，最终实现对声学材料工作频率的控制，解决了现有技术中声学材料工作频段单一、狭窄的问题。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为受体单元的立体结构示意图；图2为本专利技术的整体构成框图；图3为受体单元的结构爆炸示意图；图4为本专利技术多工作状态控制逻辑图；图5为受体单元的侧视图。图中示出：受体部1引线22第一薄片1121执行部2重量块23第二薄片1122控制部3框架111容纳腔室113驱动件21具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本专利技术提供了一种多工作状态可切换的声学系统，如图1-图4所示，包括受体部1、执行部2以及控制部3，所述受体部1作为声学系统的前端，所述控制部3作为声学系统的后端，所述执行部2连接受体部1和控制部3，所述受体部1能够呈现声学系统的工作状态，包括受体单元，所述受体单元的数量为一个或多个，所述控制部3包括控制电路，所述控制电路与一个或多个执行部2连接。在一个优选例中，所述控制电路通过第二引线与一个或多个执行部2连接。具体地，所述控制部3还包括可调电阻器与电容器、运算器，在实际应用中，根据具体应用场景的不同，例如工作频率、作用带宽、实现状态等，在运算器、可调电阻器与电容器、控制电路的配合下发出控制命令并输出到执行部，进而满足不同应用场景的需求。进一步地，如图1、图3所示，所述受体单元包括框架111、第一薄片1121以及第二薄片1122，所述第一薄片1121、第二薄片1122分别安装在框架111的两侧，所述第一薄片1121和第二薄片1122之间形成容纳腔室113，其中，所述容纳腔室113能够填充空气、稀有气体和/或多孔材料，所述多孔材料包括玻璃纤维棉、海绵、泡沫中的任一种或任多种组合。具体地，如图1、图3所示，所述执行部2包括施加于受体部1的驱动件21以及承接控制部3的引线22，所述驱动件21安装在第一薄片1121和第二薄片1122之间，在实际应用中，驱动件21的安装存在多种情况，可以是所述驱动件21安装在第一薄片1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多工作状态可切换的声学系统，其特征在于，包括受体部(1)、执行部(2)以及控制部(3)；/n所述受体部(1)作为声学系统的前端，所述控制部(3)作为声学系统的后端，所述执行部(2)连接受体部(1)和控制部(3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种多工作状态可切换的声学系统，其特征在于，包括受体部(1)、执行部(2)以及控制部(3)；
所述受体部(1)作为声学系统的前端，所述控制部(3)作为声学系统的后端，所述执行部(2)连接受体部(1)和控制部(3)。


2.根据权利要求1所述的多工作状态可切换的声学系统，其特征在于，所述受体部(1)能够呈现声学系统的工作状态，包括受体单元，所述受体单元的数量为一个或多个；
所述受体单元包括框架(111)、第一薄片(1121)以及第二薄片(1122)，所述第一薄片(1121)、第二薄片(1122)分别安装在框架(111)的两侧。


3.根据权利要求2所述的多工作状态可切换的声学系统，其特征在于，所述第一薄片(1121)和第二薄片(1122)之间形成容纳腔室(113)；
所述容纳腔室(113)能够填充空气、稀有气体和/或多孔材料。


4.根据权利要求3所述的多工作状态可切换的声学系统，其特征在于，所述多孔材料包括玻璃纤维棉、海绵、泡沫中的任一种或任多种组合。


5.根据权利要求2所述的多工作状态可切换的声学系统，其特征在于，所述执行部(2)包括施加于受体部(1)的驱动件(21)以及承接控制部(3)的引线(22)；
所述驱动件(21)安装在第一薄片(1121)和第二薄片(1122)之间，所述引线(22)分别与驱动件(21)的正极、负极电连接。


6.根据权利要求5所述的多工作状态可切换的声学系统，其特征在于，所述驱动件(21)上设置有重量块(23)。


7.根据权利要求5所述的多工...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓乐，丁晶晶，谷立敏，赵春宇，黄震宇，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31