[发明专利]宽频带吸声结构

说明书

宽频带吸声结构是一种由声能激发振动片受迫运动，将声能转化为动能的吸声结构。结构中刚性壁面与振动片之间间距、振动片三者组成吸声结构。振动片用等厚刚性材料一边与刚性壁面固定，另三边自由，这种结构的振动片质量、刚度是均匀连续的，所以其固有频率f_xi也是连续分布的，因此，无论任何频率f_i的声波传播到振动片上时，都能激发引起振动片上固有频率f_xi＝f_i处产生共振，达到高效率的消耗声能。

技术领域

本发明属于环境保护领域。利用弹性材料质量和刚度连续分布组成的多自由度振动体系与相同频率的入射噪声声波产生共振，消耗噪声能量起到吸声作用。

背景技术

目前，公知的吸声结构有穿孔板共振吸声结构，多孔材料吸声结构等，它们结构和吸声机理为：1.在刚性壁面前一定距离处，平行装置一块穿孔板，穿孔板和后面的空气层就组成了一个共振吸声结构。当噪声声波作用在穿孔板时，空腔内的空气层随声波一起来回振动消耗声能；2.多孔吸声材料内部具有大量微细通道，当声波在微细通道内传播时，由于空气粘滞性及通道壁面热传导使声能不断损耗。这两种吸声结构的共同不足是低频吸声量小，为提高低频吸声量只能增大结构尺寸，实际上空间是受条件限制的，另外，多孔吸声材料由于纤维直径仅几微米，对人体有影响，在很多行业中限制使用。【引用文献：“噪声的降低与隔离控制”，同济大学出版社；“机械振动学”，上海交通大学出版社。】

发明内容

为克服现有吸声结构低频吸声量低及多孔材料超细纤维对人体的不利影响，本发明提供一种结构简单，并能在较宽频带范围内消耗声能的结构，该结构既可适用于消声也可用于隔声处。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

在刚性壁面前一定距离处固定安装一块悬臂式振动片，刚性壁面一定距离的空间层，振动片三者组成一个“质量、弹簧、阻尼振动系统”的振动吸声机构，当声波作用在振动片的受声面时，振动片在声能压力作用下，在刚性壁面前的一定距离空间中振动，由于声波是按自身的频率f_iHz周期变化，所以振动片也被迫做周期振动，这种振动称之为“扰动力作用下的受迫振动”，根据能量守恒原理，振动片的振动过程就是声能的消耗过程，一般受迫振动的力学模型图1，其运动微分方程：

方程的稳态解y＝Asin(ωt+ψ)

系统受声能作用时振幅

式中：

——质量振子的加速度 m/s²

——质量振子的速度 m/s

m——振子质量 kg

y——位移(挠度) m

t——时间 s

R——阻尼系数 kg·s/cm

K——弹簧刚度 N/m

ω——干扰圆频率 1/s

F₀——干扰力幅 N

本处F₀＝P_iS

P_i——入射升压压强 N/m²

S——振子受力面积 m²