[发明专利]一种可调的低频消声结构的设计方法

说明书

本发明公开了一种可调的低频消声结构的设计方法，包括获得扬声器的TS参数，确定分流扬声器闭箱体积V，计算背腔等效力顺C_mb，计算闭箱扬声器两端开路时的系统共振频率f₀。获取消声目标频率f，比较共振频率f₀和消声目标频率f，确定在分流电路中选用电容C_p还是中选用电感L_p，构建分流电路，在管道上设置两个流扬声器，两个分流扬声器的间距为目标频率f对应声波波长，本发明结构简单，体积小，便于调节，同时能够提高管道降噪量。

技术领域

本发明涉及一种提升分流扬声器一维管道隔声性能的方法，属于声学技术领域。

背景技术

管道消声有多种实现方式。传统方式是使用阻性消声器(利用多孔材料吸收声能)或抗性消声器(利用声波的反射、干涉及共振等原理吸收或阻碍声能传播)，但对于低频消声，这两类消声器往往需要较厚的多孔材料或较大的空腔。有源消声器，用扬声器产生与噪声相位相反的信号来消除噪声(P.Lueg.Process of silencing sound oscillations[P].U.S.Patent,1936,2,043,416)可以在体积受限条件下，提供良好的低频消声效果，但整个系统需要参考、误差传感器以及自适应的控制器，结构复杂，造价较高。此外，还可以使用声学超材料实现管道消声，比如在管道侧壁安装多个亥姆霍兹共鸣器以达到吸收多个频带的噪声或吸声带宽的效果(H.Long,et al.Asymmetric absorber with multiband andbroadband for low-frequency sound[J].Applied Physics Letters,2017,111(14):143502)，或者通过特殊的表面结构改变声波的传播方向将入射声波反射回去(H.Zhang,etal.Sound insulation in a Hollow Pipe with Subwavelength Thickness[J].Scientific Reports,2017,7(1):44106)，但超材料往往只针对特定的频率进行设计，一旦加工完成后，很难根据实际的噪声频率进行性能调整。

分流扬声器(CN103559877A、CN104078037A)是一种新型共振吸声结构，它由动圈式扬声器和模拟电路组成。分流扬声器利用扬声器振膜、音圈以及磁路，构成声电换能器，声波入射到分流扬声器振膜表面时，引起振膜振动，进而在分流电路中产生电流，由于振膜振动的力阻和电路中的电阻，被吸收的声能最终转化为热能耗散。通过改变分流电路中模拟电路的参数，调节分流扬声器振膜的声阻抗，达到改变分流扬声器共振频率、提高吸声系数，拓宽吸声带宽等目的(A J Fleming,et al.Control of Resonent Acoustic SoundFields by Electrical Shunting of a Loudspeaker[J].IEEE Transactions onControl Systems Technology,2007,15(4):689-703)。分流扬声器具有结构简单，受箱体体积约束小，便于调节的优势。

研究表明，将单个分流扬声器单元放置在通风管道轴线上可以达到隔声的效果，当分流扬声器为声学“软边界”，即在某些频率上声阻抗接近为0时，系统会产生强的隔声(Z.Gu,et al.Applying the Shunted Loudspeaker for Low-frequency SoundAttenuation[C].Inter-noise,2017)。但是为了保证分流电路的稳定性，振膜声阻最小值取决于扬声器单元机械系统的等效声阻(Y.Zhang.Dynamic Mass Modification byElectric Circuits[D].The University of Hong Kong,2012)。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可调的低频消声结构的设计方法，在管道侧壁安装两个流扬声器，改变两个分流扬声器的间距，可使一维管道侧壁安装两个流扬声器时的隔声效果达到最佳。