声学超材料复合结构隔声罩制造技术

本发明专利技术公开了一种声学超材料复合结构隔声罩，包括第一薄膜型声学超材料板、第二薄膜型声学超材料板以及第三薄膜型声学超材料板，第一薄膜型声学超材料板具有第一声学阻抗；第二薄膜型声学超材料板位于第一薄膜型声学超材料板的外侧且具有第二声学阻抗，第二声学阻抗大于第一声学阻抗；第三薄膜型声学超材料板位于第二薄膜型声学超材料板的外侧且具有第三声学阻抗，其中，第一薄膜型声学超材料板和第二薄膜型声学超材料板之间具有第一多孔板，第二薄膜型声学超材料板和第三薄膜型声学超材料板之间具有第二多孔板。根据本发明专利技术的声学超材料复合结构隔声罩，能够利用多层声学超材料之间的声学阻抗设计实现低频宽带隔声效果。料之间的声学阻抗设计实现低频宽带隔声效果。料之间的声学阻抗设计实现低频宽带隔声效果。

【技术实现步骤摘要】
声学超材料复合结构隔声罩


[0001]本专利技术涉及降噪应用领域，具体地，涉及一种声学超材料复合结构隔声罩。

技术介绍

[0002]作为一种常用的噪声控制手段，隔声罩是将声源封闭在较小空间内以减少声源向周围辐射噪声的罩状结构。一般采用隔声罩的插入损失，即隔声罩应用前后的辐射声功率级差值，来评价隔声罩的声学性能。由于隔声罩通常为封闭的空腔结构，不仅存在空腔共振，而且构成隔声罩的壁板结构自身还具有复杂的声振特性，因此隔声罩的声学性能受声源分布、空腔尺寸、壁板构成等参数的影响显著。其中，声源分布主要由声源自身属性决定，而空腔尺寸则由隔声罩的施加空间限制，所以壁板构成便成为隔声罩声学性能唯一可设计的关键参数。
[0003]传统的隔声罩壁板通常采用均匀板、穿孔板和层间填充的多孔材料构成，具备较好的中高频(>500Hz)隔声性能，但低频隔声性能往往不佳。为了提高材料的低频隔声能力，学界提出了声学超材料的概念。声学超材料是一种人工设计制造的复合结构，由于自身的周期性结构和可供设计的谐振特性，该材料具有自然界传统材料所不具备的特殊性质，比如负等效密度、负等效杨氏模量等。这些特殊属性使得声学超材料在低频隔声、吸声及声学隐身设计等领域有着广阔的应用前景。
[0004]然而，受限于声学超材料的工作机理，其工作频带较窄，尽管可以将多层不同工作频率的声学超材料进行叠合使用，但是仍然无法有效弥补全透射现象(例如，声波能量由一侧入射到声学超材料并全部通过声学超材料而透射到另一侧，即声学超材料对声波能量没有任何隔离及吸收作用)导致的隔声低谷(隔声量曲线上出现低谷，表明隔声能力很差)，并且叠合后整体材料的面密度非常大，很难满足实际工程应用的需求。
[0005]因此，需要一种声学超材料复合结构隔声罩，以至少部分地解决上述问题。

技术实现思路

[0006]在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0007]为至少部分地解决上述技术问题，本专利技术提供了一种声学超材料复合结构隔声罩，其特征在于，包括：
[0008]第一薄膜型声学超材料板，所述第一薄膜型声学超材料板具有第一声学阻抗；
[0009]第二薄膜型声学超材料板，所述第二薄膜型声学超材料板位于所述第一薄膜型声学超材料板的外侧，并且所述第二薄膜型声学超材料板具有第二声学阻抗，所述第二声学阻抗大于所述第一声学阻抗；以及
[0010]第三薄膜型声学超材料板，所述第三薄膜型声学超材料板位于所述第二薄膜型声学超材料板的外侧，并且第三薄膜型声学超材料板具有第三声学阻抗，
[0011]其中，所述第一薄膜型声学超材料板和所述第二薄膜型声学超材料板之间具有第一多孔板，所述第二薄膜型声学超材料板和所述第三薄膜型声学超材料板之间具有第二多孔板。
[0012]可选地，所述第一声学阻抗等于空气的特征阻抗。
[0013]可选地，所述第三声学阻抗大于所述第二声学阻抗。
[0014]可选地，所述第一薄膜型声学超材料板、所述第二薄膜型声学超材料板和所述第三薄膜型声学超材料板中的至少一者包括：
[0015]框架，所述框架具有多个晶格；
[0016]薄膜，所述薄膜连接至所述框架；以及
[0017]质量块，所述质量块分别位于所述晶格中并与所述薄膜连接。
[0018]可选地，声学超材料复合结构隔声罩包括：
[0019]第一支撑件，第一支撑件延伸穿过所述第一多孔板的孔，并且支撑在所述第一薄膜型声学超材料板和所述第二薄膜型声学超材料板之间；以及
[0020]第二支撑件，第二支撑件延伸穿过所述第二多孔板的孔，并且第二支撑件支撑在所述第二薄膜型声学超材料板和所述第三薄膜型声学超材料板之间。
[0021]可选地，所述第一支撑件在垂直于第一薄膜型声学超材料板的厚度方向的平面上的投影与所述第二支撑件在所述平面上的投影至少部分地重合。
[0022]可选地，所述第一支撑件在垂直于第一薄膜型声学超材料板的厚度方向的平面上的投影与所述第二支撑件在所述平面上的投影完全重合；或者
[0023]所述第一支撑件在垂直于第一薄膜型声学超材料板的厚度方向的平面上的投影与所述第二支撑件在所述平面上的投影完全不重合。
[0024]可选地，所述第一薄膜型声学超材料板平行于所述第三薄膜型声学超材料板。
[0025]可选地，所述第一薄膜型声学超材料板和所述第三薄膜型声学超材料板中的至少一者倾斜于所述第二薄膜型声学超材料板。
[0026]根据本专利技术的声学超材料复合结构隔声罩，能够利用多层声学超材料之间的声学阻抗设计实现低频宽带隔声效果。
[0027]根据本专利技术提供的声学超材料复合结构隔声罩与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0028]1)本专利技术中的声学超材料复合结构隔声罩的壁板由多层薄膜型声学超材料板及层间填充的多孔材料构成，具备结构轻薄特点，适用于对安装尺寸和附加重量有严苛要求的应用场景；
[0029]2)针对隔声罩内部声源的噪声特征频率，设计各层薄膜型声学超材料板的声学阻抗按照由内而外提高的次序排布，从而产生对声波的吸收与隔离协同效应，最终实现低频宽带隔声特点；
[0030]3)本专利技术中的声学超材料复合结构隔声罩具备工作频段的可调性，能够针对内部声源激励频率的不同进行灵活设计，实现高效的降噪效果。
附图说明
[0031]为了使本专利技术的优点更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施方式更详
细地描述上文简要描述的本专利技术。可以理解这些附图只描绘了本专利技术的典型实施方式，因此不应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加的特性和细节描述和解释本专利技术。
[0032]图1为本专利技术的声学超材料复合结构隔声罩的立体示意图；
[0033]图2为沿图1中线A
‑
A所截的截面局部示意图；
[0034]图3为本专利技术的声学超材料复合结构隔声罩的壁板使用的薄膜型声学超材料板结构示意图；
[0035]图4为本专利技术的声学超材料复合结构隔声罩的壁板使用的各层薄膜型声学超材料板的声学阻抗关系示意图；
[0036]图5A为本专利技术的第一实施方式的声学超材料复合结构隔声罩的壁板中各层薄膜型声学超材料板的结构示意图；
[0037]图5B为本专利技术的第二实施方式的声学超材料复合结构隔声罩的壁板中各层薄膜型声学超材料板的结构示意图；
[0038]图5C为本专利技术的第三实施方式的声学超材料复合结构隔声罩的壁板中各层薄膜型声学超材料板的结构示意图；
[0039]图6为本专利技术的声学超材料复合结构隔声罩的插入损失测试示意图；以及
[0040]图7为本专利技术的声学超材料复合结构隔声罩的插入损失测试结果。
[0041]附图标记说明：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种声学超材料复合结构隔声罩，其特征在于，包括：第一薄膜型声学超材料板，所述第一薄膜型声学超材料板具有第一声学阻抗；第二薄膜型声学超材料板，所述第二薄膜型声学超材料板位于所述第一薄膜型声学超材料板的外侧，并且所述第二薄膜型声学超材料板具有第二声学阻抗，所述第二声学阻抗大于所述第一声学阻抗；以及第三薄膜型声学超材料板，所述第三薄膜型声学超材料板位于所述第二薄膜型声学超材料板的外侧，并且第三薄膜型声学超材料板具有第三声学阻抗，其中，所述第一薄膜型声学超材料板和所述第二薄膜型声学超材料板之间具有第一多孔板，所述第二薄膜型声学超材料板和所述第三薄膜型声学超材料板之间具有第二多孔板。2.根据权利要求1所述的声学超材料复合结构隔声罩，其特征在于，所述第一声学阻抗等于空气的特征阻抗。3.根据权利要求1或2所述的声学超材料复合结构隔声罩，其特征在于，所述第三声学阻抗大于所述第二声学阻抗。4.根据权利要求1所述的声学超材料复合结构隔声罩，其特征在于，所述第一薄膜型声学超材料板、所述第二薄膜型声学超材料板和所述第三薄膜型声学超材料板中的至少一者包括：框架，所述框架具有多个晶格；薄膜，所述薄膜连接至所述框架；以及质量块，所述质量块分别位于所述晶格中并与所述薄膜连接。5.根据权利要求1所述的声学...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明月，杨坤，吴恒亮，徐贝贝，崔世明，
申请(专利权)人：中国人民解放军九二五七八部队，
类型：发明
国别省市：