[发明专利]一种全反射隔声结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种隔声结构，具体来说涉及一种利用声波全反射原理设计的隔声结构。

背景技术

采用隔声技术能够有效得切断噪声传播途径，是噪声控制的常用手段。目前常用的隔声结构有单层匀质薄板、单层复合隔声结构、双层板隔声结构、多种轻型隔声结构、单层重隔墙、双层重隔墙以及多层隔声结构。常见的隔声构件，比如门窗、墙体、楼板等，都可以归属到以上隔声结构中。这些常见结构是依据介质的声波透射性质来设计的。隔声量的高低主要受隔声结构单位面积的重量和入射声波频率影响，同时，这些隔声结构中的阻尼及吸声材料也会对隔声量产生影响。这些隔声结构为了实现较高的隔声量，往往需要很大的单位面积重量；而且，即使在单位面积重量已经很大的情况下，这些隔声结构的隔声量也都相对有限。

发明内容

本发明是针对现有隔声结构存在的问题提出的，目的是提供一种能够以较小单位面积重量实现较高隔声量的全反射隔声结构。

本发明所提出的全反射隔声结构的主要原理和结构如下：

本发明所提出的全反射隔声结构主要依据声波在不同声速的界面可能发生全反射现象的原理而设计的。当声波由声速为v1的物质入射到声速为v2的物质时，如果v1小于v2，则当入射角大于等于时，将会发生全反射，所有入射声波都被发射会声速为v1的物质中。

本发明所提出的全反射隔声结构的结构示意图如图1所示，主要由一个折面板1、一个平面板2以及两面板之间所夹空间3构成。

本发明所提出的全反射隔声结构的剖面示意图如图2所示。折面板1的靠近平面板2一侧的表面的各折面与平面板2所成的角度都相等。假设隔声结构外侧空间4中充满声速为c1的物质；隔声结构中，平面板2由声速为c2的物质构成，折面板1由声速为c4的物质构成，两面板间所夹空间3充满声速为c3的物质；并且，c1＜c2，c3＜c4，c3＜c2。因而，当声波由隔声结构外侧空间4入射到平面板2时，全反射角当声波由两面板所夹空间3入射到折面板1时，全反射角当声波由两面板所夹空间3入射到平面板2时，全反射角当声波又隔声结构外侧空间4穿过平面板2透射进入两面板所夹空间3时，在两面板所夹空间3中，声波的最大折射角在本发明所提出的全反射隔声结构中，保持折面板1的靠近平面板2一侧的表面的各折面中两个相邻折面所成的角w属于区间此时，可以使所有的入射声波都被全反射到两面板所夹空间3中，从而显著降低透射通过本隔声结构的声能，具有良好的隔声性能。理想情况下，本发明所提出的全反射隔声结构中保持折面板1的靠近平面板2一侧的表面的各折面中两个相邻折面所成的角w属于区间(符号“∩”表示求两个区间的交集)，此时可以时入射声波经过多次全反射及透射，最终被反射回到原来入射的一侧，从而使隔声性能达到最优。

以上分析虽然是依据声波由平面板2一侧入射隔声结构得到的，但是，所得到的所有结论同样适用于由折面板2一侧入射向隔声结构。在实际应用此全反射结构时，既可以使平面板一侧朝向噪声源，也可以使折面板一侧朝向噪声源。

本文所提出的全发射隔声结构中，折面板1的靠近平面板2一侧的表面的各折面与平面板2所成的各个角之间可以不相等。在实际应用中，即使不能保证折面板1的靠近平面板2一侧的表面的各折面与平面板2所成的角度都相等，只要所成各个角之间的差值在一定角度范围之内，该全反射隔声结构仍能起到很好的隔声效果；所述角度范围的大小受到折面板1的构成材料、平面板2的构成材料、两面板所夹空间3中所填充的材料三个因素的影响。

本发明所提出的全反射隔声结构中的折面板1(见图2中所示)主要对邻近平面板一侧的表面的折面形状有要求，而对远离平面板一侧的表面的曲面形状没有要求。因此，图2所示的折面板可以有多种变形。图3所示一种变形后的折面板所构成的全发射隔声结构的剖面示意图。图3中变形后的折面板5邻近平面板一侧的表面为折面，而另一侧的表面则为平面。图3所示的变形后的折面板只是一种可能的情况，本发明所提出的全反射隔声结构中的折面板可以有其它多种可能的变形。

本发明所提出的全反射隔声结构中折面板1、平面板2和两面板所夹空间3的厚度都不受任何限制，可以为任何合适的数值。同时折面板的各个折面的尺寸也不受任何限制，可以根据实际需要选择合适的尺寸。