[发明专利]一种吸声装置和吸声方法

说明书

本发明根据夜蛾翅膀、鳞片及其上超微结构构成的非常精巧而复杂的多尺度分级结构，提出一种吸声装置和吸声方法，其包括：背板和用于吸声的谐振单元，所述谐振单元为扁平、且具中空内腔的立方体，所述立方体的两最大表面均采用具有开孔的微穿孔吸声板、侧面均采用无穿孔板，所述谐振单元的一个侧面铰接于背板上，所述谐振单元至少有两个、且相互平行设置。本发明涉及的一种吸声装置和吸声方法，能够有效的拓宽吸声频段，增强吸声效果。

技术领域

本发明涉及吸声技术领域，更具体地，涉及一种吸声装置和利用该装置的吸声方法。

背景技术

声学是研究媒质中机械波的产生、传播、接收和效应的科学。声学技术的应用涉及生产、生活的各个领域。利用声学材料和装置控制噪声、减少噪声对人体健康的影响或提高声舒适性是声学技术应用的重要方面。

在采用吸声的方式以进行降噪处理时，常用的吸声材料按吸声原理可以分为多孔吸声材料和共振吸声材料；其设置结构可分为单层或多层。多孔吸声材料主要有玻璃棉、岩棉、泡沫等多孔材料构成。当声波入射到多孔材料上时，声波沿着孔隙进入材料内部，引起孔隙中空气分子的振动。由于空气的粘滞阻力、空气分子与孔隙壁的摩擦，使声能转化为热能，从而实现吸声。但是，多孔吸声材料对低频声源的吸声性能较差。

共振吸声材料的典型结构是微穿孔吸声板。微穿孔吸声板是一类穿有大量微小通孔的薄板。用作吸声结构时，需与结构物(如墙壁、车辆内壁等)保持一定的距离进行安装，使得微穿孔吸声板背后留有空腔，形成共振腔式吸声结构。当声波入射到微穿孔吸声板之后，微孔和空腔中的空气分子就会产生振动摩擦，消耗部分声能。当声波频率达到空腔的共振频率时，剧烈的共振现象使声波克服微孔内表面的摩擦阻力做功，令大量声能转变为热能耗散掉，从而实现吸声。但是，共振吸声材料对高频声源的吸声性能较差，并且，其吸声频段窄。

此外，不管是采用多孔吸声材料还是共振吸声材料，一旦材料或结构加工成型，吸声性能和吸声频段也完全确定，无法调节。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的吸声装置和利用该装置的吸声方法，以解决吸声频段窄、吸声效果差、吸声频段不可调的技术问题。

前人对我国东北地区常见的夜蛾翅膀表面形态、超微结构的观测结果表明，夜蛾翅膀、鳞片及其上超微结构构成了非常精巧而复杂的多尺度分级结构，如图1所示。而这样的显微结构，极有可能是夜蛾在其天敌——蝙蝠回声定位能力的强烈“自然选择”压力下进化得到的。Zeng等人利用微混响室分别对两种飞蛾和两种蝴蝶大翅的吸声系数进行测量时发现，飞蛾翅膀可以对40-55kHz的超声波具有良好的吸收特性，在其吸收峰的超声吸收系数约为0.5，而蝴蝶翅膀则并不具备这一性能。此外，飞蛾翅膀的超声吸收频段，恰好是其天敌——蝙蝠的回声定位工作频段。将飞蛾翅膀鳞片处理掉，并对无覆鳞的翅膜质的吸声系数进行测试发现，其吸声功能消失，吸声系数下降至与蝴蝶翅膀相近的水平。这一系列结果，直接表明飞蛾翅膀的超声吸收性能与其多尺度分级结构密切相关。

基于以上发现，提出一种吸声装置，包括：背板和用于吸声的谐振单元，所述谐振单元为扁平、且具中空内腔的立方体，扁平立方体长度、宽度围成的两个较大表面采用具有开孔的微穿孔吸声板，其余四个表面采用无穿孔板，所述谐振单元靠近长度、厚度围成的一个表面一侧铰接于背板上，定义D1方向为与所述谐振单元的长度方向平行的方向，D2方向为在背板平面上与D1方向垂直的方向，所述谐振单元至少有两个、且沿D2方向相互平行设置。

进一步地，沿D1方向设置一个或多个所述谐振单元，且沿D2方向，互相平行的谐振单元阵列排布。

进一步地，所述谐振单元能够在背板上沿D2方向滑动。

进一步地，还包括以下特征的至少一个：

1)背板采用具有隔音效果的平板；

2)所述立方体的中空内腔内填充或不填充多孔吸声材料；