[发明专利]一种磁场可调控低频隔声结构及隔声材料

说明书

技术领域

本发明涉及低频隔声材料技术领域，具体是一种磁场可调控低频隔声结构及隔声材料。

背景技术

通过插入材料来阻隔噪声的传播路径或者吸收消耗噪声的能量，使通过材料后的声能量减小的方法，叫做隔声。通常用隔声量来描述材料本身固有的隔声能力，其定义为：噪声通过材料前后的声能量比，即入射声能与透视声能之比取对数得到的分贝数，又称为传递损失，常用符号R或者TL(dB)表示。

改革开放以来，我国的工业化进程高速发展，在带来了高经济效益的同时造成了严重的噪声污染，其中低频噪声对人体的危害最为严重。主要损伤人体的听觉系统以及神经系统。低频噪声的来源主要包括电梯，变压器，中央空调以及交通噪声。根据经典的质量定理，对于传统隔声材料高频域的隔声可以达到很好的效果，但对于低频声波的衰减效果较差，能量衰减缓慢，穿透力强，传播距离远，导致对于低频声波的隔声降噪成为一个尚未解决的棘手的工程难题。

2000年的Science期刊上，刘正猷等人首次提出了局域共振型声子晶体的概念。文中提出用硅胶包覆铅球按照简单立方晶格排列在环氧树脂基体中，理论和实验都证明了这一结构具有400Hz左右的低频带隙，比相同尺寸的Bragg散射型声子晶体的第一带隙频率降低了两个数量级。这一发现实现了小尺寸控制大波长，对解决低频振动噪声问题提供了新的思路。

根据安培定理，通电导线周围会产生磁场，实验中经常使用通电线圈产生具有梯度的非匀强磁场，非匀强磁场作用在磁性质量单元上会产生一个力，这个力会改变磁性质量单元的位置和软性材料的受张力情况，从而改变整个弹性体的等效刚度，进而影响磁性质量单元的振动情况以及低频域的隔声峰值频率范围。

磁性材料按照磁化后去磁的难易程度，可分为软磁性材料和硬磁性材料。硬磁材料是指磁化后不易退磁而能长期保留磁性的一种材料。常用的永磁材料有稀土永磁材料、金属永磁材料、铁氧体永磁材料。

现有的低频隔声超材料，其物理特性一经定型便无法更改，均只能对低频声波的某一频段进行有效隔绝，难以适用于复杂多变的外界噪声。

发明内容

本发明的目的在克服上述现有技术的不足，提供一种磁场可调控低频隔声结构及隔声材料，可以人为隔离某一任意低频段的噪声影响，即能够选择性地主动对低频噪音进行衰减，高效且易于实现。

为了解决上述问题，本发明的技术解决方案如下：

一种磁场可调控低频隔声结构，其特点在于，包括：四周封闭、且中部具有通孔的基体、嵌入在该基体的通孔内的磁性质子、以及附着在所述的基体与磁性质子缝隙之间的软性材料，该软性材料分别与所述的基体、磁性质子固定连接。

所述的基体是由杨氏模量大于1Gpa的硬质材料制成。

所述的软性材料层是由杨氏模量小于1Gpa的软性材料制成。

所述的软性材料是硅橡胶或丁苯橡胶。

所述的磁性质子是由硬磁材料或软磁材料制成。

所述的基体与软性材料层的厚度一致，且在1mm-10mm之间。

所述的磁性质子的半径不超过10mm。

一种磁场可调控低频隔声材料，由一个或多个上述的磁场可调控低频隔声结构周期性排列组成。

外部磁场由通电线圈或永磁体产生，可以通过改变线圈的空间结构，通电电流大小方向或者永磁体的位置来改变磁场的梯度。通过调节外界磁场的梯度大小，可以改变弹性体的等效弹性系数，从而改变了本发明的共振频率，进而改变反共振即高隔声量处的峰值频率。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

1)能够选择性地对低频噪音进行主动衰减，方便地通过调整外加磁场大小或永磁体的位置，改变高隔声量的频段。

2)通过调节磁性材料的重量与磁化强度，可以调节隔声量峰值频段移动的效率。

3)结构设计简单，易于批量化加工和制造。

附图说明

图1是本发明磁场可调控低频隔声结构的示意图。

图2是外加磁场强度B的方向平行于永磁体所受的力F的方向时的示意图。

图3是图2的等效物理模型。

图4是不同磁场大小时的样品隔声量曲线频谱图。

图5是麦克风驻波管法测试装置示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的和技术方案更加清楚明白，以下结合实施例并参照附图，对本发明进行详细的说明。