[实用新型]一种超薄低频的亥姆霍兹共振器

说明书

本实用新型公开一种超薄低频的亥姆霍兹共振器，包括封闭空腔和空间折叠结构，所述空间折叠结构内具有一蛇形的空气通道，该空气通道的一端作为声波入射口，另一端与所述封闭空腔的内腔连通，空气通道与所述空间折叠结构的内壁围成亥姆霍兹共振器的颈管。本实用新型的亥姆霍兹共振器是一种超薄结构，由封闭空腔和前端空间折叠结构组成，通过蛇形的空气通道的设计，在不增加亥姆霍兹共振器厚度的情况下，将亥姆霍兹共振器的颈管沿着声波入射方向折叠起来，相比于直线距离，声波在折叠管道中传播的路程要增加几倍甚至几十倍，相当于颈管的长度增加几倍甚至几十倍，达到低频吸声的效果，具有结构小而且紧凑的特点。

技术领域

本实用新型涉及噪声控制技术领域，具体是涉及一种超薄低频的亥姆霍兹共振器。

背景技术

亥姆霍兹共振器是一种基本的声学单元，由封闭的共振腔和连接的颈管组成。当声波入射时，颈管内的空气可以看成一个质量整体做振动，封闭腔内的空气因颈管内空气的振动而作胀缩变化，因此亥姆霍兹共振器可以视为具有阻尼项的弹簧-质量系统。当声波的入射频率达到系统的固有频率时，共振器发生共振，表现为具有良好的吸声效果。亥姆霍兹共振器单元因其简单的结构而被广泛地用管道消声系统和建筑声学结构中。

在现实生活中，低频噪声以其超强的穿透力和难以吸收的特性成为工程技术的难题。使用传统吸声材料或结构，其厚度需要与声波波长相比拟时才能达到吸声目的，对于长达数米的低频声波波长，在许多空间有限的情况下是无法得到控制的，如潜艇、航天器的低频噪声。

对于亥姆霍兹共振器单元来说，其吸声频率取决于封闭腔的体积、颈管的长度和颈管的截面面积，要想获得低频吸声，可以采取增大封闭腔的体积，加长颈管的长度，减小颈管的截面面积等措施。一般而言，由于使用空间的限制，很难在实际情况中自由地改变共振腔的体积；而与此同时，改变共振器的颈部特征更容易操作，并且也能够同时改变共振频率和共振吸声系数。许多研究者致力于研究颈部特点对于亥姆霍兹共振器吸声特性的影响，例如，Tang和Sirignano通过改变共振器颈部长度，发现当共振器颈部长度和声波波长相比拟时的吸声系数最大。Selamet和Lee研究了共振器颈部伸入到共振腔内部的情况，他们的结论表明，颈部延伸到共振腔内部可以在不增加共振腔体积的情况下降低共振器的共振频率。有学者对颈管的形状进行研究，发现颈管的横截面采用圆形、方形、椭圆形或其它形状，对共振器吸声性能的影响很小。但是，上述所有研究中，为了实现低频吸声，均是沿着声波入射方向增加颈管长度，使得亥姆霍兹共振器总体厚度仍然很大。

发明内容

发明目的：本实用新型目的在于针对现有技术的不足，提供一种超薄低频的亥姆霍兹共振器，利用声波可以自由地在弯曲的空气通道里传播这一特性，采用空间折叠技术，将亥姆霍兹共振器的颈管沿着声波入射方向折叠呈蛇形弯道，从而在保证亥姆霍兹共振器厚度不变的前提下，达到低频吸声的目的。

技术方案：本实用新型所述超薄低频的亥姆霍兹共振器，包括封闭空腔和空间折叠结构，所述空间折叠结构内具有一蛇形的空气通道，该空气通道的一端作为声波入射口，另一端与所述封闭空腔的内腔连通，空气通道与所述空间折叠结构的内壁围成亥姆霍兹共振器的颈管。

本实用新型进一步优选地技术方案为，该亥姆霍兹共振器的共振频率和工作带宽通过颈管的弯折次数及空气通道的截面尺寸确定。

作为优选地，所述封闭空腔为规则或不规则形状。

优选地，所述封闭空腔为圆柱形、方形、球形或椭圆形其中一种。

优选地，所述空间折叠结构的形状与所述封闭空腔形状一致。

优选地，所述空气通道的截面形状为圆形、方形或椭圆形其中一种。

优选地，所述封闭空腔上具有开孔，该开孔的形状与所述空气通道的截面形状一致，所述空气通道通过该开孔与封闭空腔的内腔连通。

优选地，所述封闭空腔和空间折叠结构由金属、塑料、混凝土或玻璃材料制成。