[发明专利]一种内置薄膜型声学超材料的双层板隔声装置

说明书

本发明涉及噪声控制技术领域，具体为一种内置薄膜型声学超材料的双层板隔声装置。本发明将薄膜型声学超材料固定于双层板之间，通过双层板与薄膜型声学超材料的声学耦合作用，既将双层板的隔声性能提高，同时在双层板隔声谷值范围内出现一个隔声峰值，从而显著提高双层板的隔声效果。

技术领域

本发明涉及噪声控制技术领域，具体为一种内置薄膜型声学超材料的双层板隔声装置。

技术背景

近30年来，随着国家高速列车、航空航天、汽车等的快速发展，噪声问题一方面制约着各领域自身的发展，另一方面还干扰者人们的正常工作和生活。为了减小低频噪声对人们正常生活的影响以及增强结构面对不同声学环境的普适性，一些隔声结构特别是轻型的薄板结构，广泛应用于建筑、汽车、船舶、航空和宇航等领域。现有的结构多为双层板结构，有着其固有的隔声谷值。为改善双层板的隔声缺陷，现有的方法多采用填充阻尼材料和吸音材料对声波进行衰减，但是并不能从结构上对双层板进行设计的突破，仅限于将双层板的隔声谷值进行一定量的提高，已经不能满足设计要求，特别是在当前我国“全面提高重大装备技术水平”的国家战略发展需求下，更有必要大力发展结构减振降噪的新理论、新方法和新技术。

声学超材料是一种具有负等效特性的周期性亚波长结构组成的复合材料,可以通过小尺寸控制大波长。21世纪以来，科研工作者们研究了许多声学超材料的模型，针对于低频噪声控制提出了新的解决办法。2000年，刘正猷教授首次提出了局域共振型声学超材料，实现了“小尺寸控制大波长”，利用毫米级材料实现对低频噪声的有效控制，打破了质量定律；2018年，闻轶凡等人发明了一种磁流变薄膜中心附加质量块结构形式的声学超材料，可以调节外附加径向磁场加载装置输入电流，来变化径向磁场对磁流变薄膜的作用力，以实现对隔声峰值所对应频率的有效控制。(专利申请号为201811083083.X)

薄膜型声学超材料因其轻质以及较好的低频隔声性能，得到了广泛的关注。薄膜型声学超材料弥补了传统的线性隔声材料应对低频噪声问题上的缺陷，表现出了良好的低频降噪性能。基于结构局域共振原理的薄膜型声学超材料，已经成为超材料在低频噪声领域应用的主要发展趋势。

现有的改善双层板结构隔声性能的方法比较单一，多为在双层板的空腔内添加阻尼材料和吸音材料,主要有以下三点不足：

(1)只是单纯地提高结构的隔声量，并没有改善双层板的隔声特性；

(2)空腔内所添加的材料种类相对单一，大多为多孔性吸声材料；

(3)难以完全弥补双层板隔声曲线的谷值。

发明内容

本发明提供了一种内置薄膜型声学超材料的双层板隔声装置，将薄膜型声学超材料固定于双层板之间，通过双层板与薄膜型声学超材料的声学耦合作用，既将双层板的隔声性能提高，同时在双层板隔声谷值范围内出现一个隔声峰值，从而显著提高双层板的隔声效果。

本发明的技术方案是：所述的隔声装置由薄膜型声学超材料和双层板组成，其特征在于：薄膜型声学超材料固定于双层板的空腔内。

本发明的技术方案是：所述的双层板由上层板、下层板和套筒组成，其特征在于：上层板固定于套筒的顶端，下层板固定于套筒的底端。

本发明的技术方案是：所述的上层板和下层板之间的轴向距离以及上层板和下层板的厚度能够改变双层板隔声谷值的频率。

本发明的技术方案是：所述的上层板和下层板由包括铁，铝在内的金属材料制成，或由包括木材，塑料在内的非金属材料制成。

本发明的技术方案是：所述的上层板和下层板为金属材料时，其厚度在1mm-3mm之间；上层板和下层板为非金属材料时，其厚度在3mm-10mm之间。