[发明专利]一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构及设计方法

说明书

本发明涉及噪声控制技术领域，特别是一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构，包括声子晶体板、吸声通道和微穿孔板，所述吸声通道的一侧设置声子晶体板，另一侧设置微穿孔板；所述声子晶体板由多个单胞结构呈矩形阵列排布；所述吸声通道包括空腔、封闭板体和半封闭板体，所述空腔内间隔设置有多块封闭板体，相邻两块封闭板体之间至少设置有两块半封闭板体，相邻两块半封闭板体错开设置；所述微穿孔板的板面上设置有多组微孔结构，每组微孔结构由多个呈矩形阵列排布的微孔组成；至少有一组微孔结构位于相邻两块封闭板体之间。本发明可以用于解决同时有外部结构振动或声激励、内部有混响声场激励的室内低频噪声问题。

技术领域

本发明涉及噪声控制技术领域，特别是一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构及设计方法。

背景技术

结构的低频振动和噪声是十分扰人的问题，虽然不如高频那样尖锐响亮，但是却沉闷浑浊，极易使人心烦意乱、甚至危害健康。因此，研究低频振动和噪声的控制十分重要。然而低频呈长波特征，有很强的穿透性，导致其在传播过程中难以隔绝，且能量衰减很慢。传统的减振降噪材料在低频振动和噪声控制方面收效甚微。

生活中常见的地铁站台等建筑，高铁、飞机等交通装备，都存在低频振动和噪声问题，且都表现为同时受到来自顶部的结构振动或声激励、来自室内的混响声场激励。例如地铁站台，其顶部常有其他交通工具运行，会有明显的低频结构振动和噪声往下传递，同时站台内有列车通过以及候车人员、工作人员的说话声，会产生室内混响声场激励；再例如高铁，其顶部有空气动力学低频结构振动和气动噪声往车内传递，同时车内还有空调通风、电气设备等其他声源形成的混响声场激励。如何同时隔绝来自外部的结构振动或声激励、吸收内部的混响声场激励，是控制上述室内低频振动和噪声问题的关键。

中国专利申请号：CN202111324655.0，公开了一种基于声子晶体的复合隔声板，包括微穿孔板和外扣板，微穿孔板与外扣板之间设置有声子晶体面板，微穿孔板与外扣板均与声子晶体面板铆接；外扣板靠近声子晶体面板的一侧固接有阻尼层，阻尼层远离外扣板的一侧固接有吸声层，吸声层与声子晶体面板之间留有间隙。本发明将局域共振型声子晶体结构与传统的隔声结构相结合，使复合隔声板具有良好的低频线谱隔声峰值和中高频隔声特性。但是，该发明主要用于隔声，即控制噪声从物体的一侧到另一侧的传播量，但是对于外部结构振动以及室内混响声的控制不起作用。

中国专利申请号：CN201911292001.7，公开了一种基于声子晶体管道的复合型消声筒，该消声筒由依次交替排列的穿孔阻性消声筒和声子晶体消声筒组成，穿孔阻性消声筒设有微穿孔板和吸声材料层，声子晶体消声筒设有呈环形阵列分布在第二环形骨架上的声子晶体单胞单元。该发明的消声筒为插入式消声筒，将消声筒插入到船舶空调通风管道内，气流通过穿孔阻性消声筒时，微穿孔板及吸声材料层主要对中高频噪声进行降噪；通过声子晶体消声筒时，受到内部结构的作用，产生局部共振，消耗能量到达降噪的目的，主要作用频率为低频。但是，该发明主要用于消声，即提高噪声在传播过程中的衰减量，但是对于外部结构振动以及室内混响声的控制不起作用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构及设计方法，可以用于解决同时有外部结构振动或声激励、内部有混响声场激励的室内低频噪声问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种低频减振吸声一体化的声子晶体复合降噪结构，包括声子晶体板、吸声通道和微穿孔板，所述吸声通道的一侧设置声子晶体板，另一侧设置微穿孔板；所述声子晶体板由多个单胞结构呈矩形阵列排布；所述吸声通道包括空腔、封闭板体和半封闭板体，所述空腔内间隔设置有多块封闭板体，相邻两块封闭板体之间至少设置有两块半封闭板体，相邻两块半封闭板体错开设置；所述微穿孔板的板面上设置有多组微孔结构，每组微孔结构由多个呈矩形阵列排布的微孔组成；至少有一组微孔结构位于相邻两块封闭板体之间。

进一步的，所述单胞结构为正方体结构。