[发明专利]声学装置及使用其来衰减气载声能的方法

说明书

本发明提供了声学装置，所述声学装置包括限定膨胀室的外壳、和延伸穿过所述膨胀室并将所述膨胀室分割为中心室以及与所述中心室相邻的外围室的壁，其中入口和出口与所述中心室连通，并且其中所述壁包括穿过其形成的多个孔，以允许空气流入和流出所述中心室和所述膨胀室，所述多个孔的尺寸被设定为提供范围在100MKS瑞利至5000MKS瑞利内的平均流动阻力。所述声学装置在流线处理气流以降低整个所述膨胀室上的压降的时，有利地示出明显的声音衰减。

技术领域

本发明提供了用于降噪的装置和方法。更具体地，所提供的制品和方法涉及降低与流动系统相关联的噪声。

背景技术

与燃机、风扇电机、风扇、暖通空调(HVAC)系统、进气系统等相关联的气载声能造成噪声污染，并且这通常为不期望的。噪声可为任何人居场所的一个问题，诸如在住房、工作环境、车辆内，并且甚至也是个人防护装备诸如呼吸器的一个问题。降低气载噪声在汽车市场尤为重要。许多政府法规针对客用车辆和商用车辆提出了排气噪声的最低降噪标准。此外，车舱噪声低长久以来都是客车的宝贵特征。

优选从源头上消除或降低声能，但这并非总能实现。在汽车中，例如，气载声能源自于内燃机燃烧室废气的快速膨胀。随着这些燃烧气体燃尽，声波以声速向前传播穿过排气系统。汽车噪声也可能来自于冷却风扇、交流发电机、和其它发动机辅助装置。因此，制造商已经转向能够显著降低这些装置发出的噪声的声学技术。

待降低的噪声的性质对于开发一款高效的排气消声器或HVAC消声器具有重大意义。来自燃机或HVAC系统的气载声能通常有很多来源，每种来源在其自身的特性频率上发出声音。通常，通过使声波遇到表面或结构可实现声波的减弱，这些表面和结构致使声能从敏感位置消散或转移；这些相互作用将各个高振幅波分量变成多个低振幅的声波，从而减少整体噪声水平。为了提高效率，此类设备可包括一系列部件装置，分别对这些部件装置进行调谐以改变相应声波的相位关系。

如文献中所述，可使用穿孔膜来减弱灭声器中的声能。然而，这些公开中所述的装置通常用于静态流，并且不能解决此类穿孔膜产生的与该装置相关联的压降效果，如下所述。

发明内容

压降是声控管理中常见的被忽视的问题。如本文所用，压降是直列式声学装置的入口端和出口端之间所测量的空气压力的差值。压降大常常是消声器中流动特性不良的结果，流动特性不良可反过来导致过热，以及装置性能低下。例如，在高性能车辆中，排气系统中的压降大可导致马力和扭矩降低。类似地，在HVAC系统中，压降大迫使驱动空气的风扇更加剧烈地运转，导致功率消耗高。提高声学衰减性的消声器的方面通常趋于增加压降，反之亦然，因而技术解决方案常常被视为这两个考虑因素之间的折衷。

所提供的声学装置通过将一种或多种穿孔膜并入膨胀室的气流场中来解决声学衰减性和压降的双重问题。通过使人类语音跨度范围为250Hz- 4000Hz的宽泛目标频率范围内的压力波减弱，使用穿孔膜使这些装置能够获得明显的声音衰减性。此外，这些装置促进空气穿过膨胀室流动，从而相对于不包括穿孔膜的常规装置的流动性能而言，提高了流动性能。

在一个方面，提供了声学装置。该声学装置具有入口和出口，包括：外壳，该外壳限定膨胀室；和管状壁，其延伸穿过膨胀室并将膨胀室分割成中心室和与中心室相邻的外围室，其中入口和出口均与中心室连通，并且其中管状壁包括穿过管状壁形成的多个孔以允许在中心室和外围室之间流动的气流，多个孔被构造成提供100MKS瑞利至5000MKS瑞利范围内的平均流动阻力。

在另一方面，提供了使用声学装置来衰减气载声能的方法，该声学装置具有限定膨胀室的外壳、延伸穿过膨胀室并将膨胀室分割成中心室和与中心室相邻的外围室的管状壁、和与中心室相对端连通的入口和出口，该方法包括：使空气流过中心室；并将声能从中心室引导穿过设置在管状壁中的多个孔，其中多个孔提供100MKS瑞利至5000MKS瑞利范围内的平均流动阻力。

附图说明