[发明专利]一种薄膜声学超材料消声器及其设计方法

权利要求书

1.一种薄膜声学超材料消声器，其特征在于，包括管道(101)，管道(101)的侧面上设有与管道(101)连通的框架安装孔，框架安装孔中安装有若干层消声器框架(102)，每个消声器框架(102)上均设有若干薄膜安装孔，薄膜安装孔中设置有薄膜(103)，且薄膜(103)处于张紧状态，薄膜(103)的中心位置设有质量块(104)，每个薄膜(103)与其对应的质量块(104)构成消声器的一个单胞，当管道(101)中噪声频率与消声器工作频率一致时，单胞的振动使管道(101)中流体不再振动，从而消除该频率的噪声。

2.根据权利要求1所述的一种薄膜声学超材料消声器，其特征在于，消声器框架(102)为刚性材料。

3.根据权利要求1所述的一种薄膜声学超材料消声器，其特征在于，薄膜(103)为弹性薄膜材料。

4.根据权利要求1所述的一种薄膜声学超材料消声器，其特征在于，薄膜(103)为硅橡胶薄膜或聚醚酰亚胺薄膜。

5.根据权利要求1所述的一种薄膜声学超材料消声器，其特征在于，薄膜(103)为方形或圆形。

6.根据权利要求1所述的一种薄膜声学超材料消声器，其特征在于，质量块(104)为圆柱状。

7.一种权利要求1所述薄膜声学超材料消声器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：判断管道噪声是单频噪声还是宽频噪声；

步骤二：若管道噪声为单频噪声，通过对单频噪声信号峰值频率的识别，得到消声器的目标工作频率，针对此目标工作频率设计消声器的参数，使消声器单胞的工作频率与目标工作频率一致；

若管道噪声为宽频噪声，先将宽频噪声分成若干个频率段，针对每个频率段设计消声器单胞的参数，使消声器单胞与其对应的频率段的频率一致；

步骤三：若管道噪声为单频噪声，根据频谱中峰值频率处声压级与降噪后该频率处预期声压级的差值确定峰值频率的目标降噪量，再根据目标降噪量确定对峰值频率达到目标降噪量所需要的消声器单胞数量；

若管道噪声为宽频噪声，根据频谱中若干个频率段声压级与降噪后该频率段处预期声压级的差值确定每个频率段的目标降噪量，再根据目标降噪量确定对每个频率段达到相应目标降噪量的消声器单胞数量；

步骤四：若管道噪声为单频噪声，将峰值频率达到目标降噪量所需要的消声器单胞固定于消声器框架(102)上，然后将消声器框架(102)安装在管道(101)上即可；

若管道噪声为宽频噪声，将各个频率段达到相应目标降噪量所需要的消声器单胞固定在不同的消声器框架(102)上，然后将消声器框架(102)分层安装在管道(101)上即可。

8.根据权利要求6所述的一种薄膜声学超材料消声器的设计方法，其特征在于，消声器的参数包括薄膜(103)的材料、形状和厚度以及质量块(104)的材料、形状和质量。