[发明专利]一种微缝低频吸声单元及具有其的嵌套式宽带吸声结构

说明书

本发明公开的一种微缝低频吸声单元及具有其的嵌套式宽带吸声结构，属于低频减振降噪技术领域。微缝低频吸声单元包括刚性壳体和设置在刚性壳体上的吸声面板，吸声面板和刚性壳体合围形成刚性背腔，吸声面板的一侧设有阶梯型微缝，阶梯型微缝与刚性背腔连通，阶梯型微缝的上端开口尺寸大于下端开口。嵌套式宽带吸声结构中若干微缝低频吸声单元在高度方向上连续叠加嵌套形成多层并联结构，所有阶梯型微缝的上端开口共面设置在顶板上；每个微缝低频吸声单元对应目标吸声频段的一个吸声峰值，嵌套式宽带吸声结构在低频范围内形成连续的多峰值吸声宽带。能够实现宽带低频噪声的高效吸收，且结构紧凑，吸声频段调整灵活，具有良好且广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于低频减振降噪技术领域，具体涉及一种微缝低频吸声单元及具有其的嵌套式宽带吸声结构。

背景技术

传统的吸声手段主要包括采用多孔吸声材料、穿孔板及赫姆赫兹共振腔结构等类型。然而，多孔吸声材料要求材料厚度达到波长的四分之一才能具有良好的吸声效果，对于低频噪声，对应的结构尺寸较大，实际应用比较困难。穿孔板能实现中高频的宽带吸声，但其低频吸声效果仍不尽人意。利用赫姆赫兹共振结构能够实现较好的低频吸声效果，但其尺寸仍然相对较大，且对应的吸声频带很窄，实际应用存在一定的局限性。因此，设计一种亚波长吸声结构来实现低频宽带吸声具有重要的意义。

近年来，随着声学超材料的迅速发展，为解决低频噪声问题提供了新的思路和方法。它能利用深度亚波长结构来实现低频吸声，其中，包含微缝结构的超材料也得到了人们的关注。然而，目前已有含微缝超材料多采用类传统的微缝吸声体结构，在特定较窄低频范围内具有一定吸声的效果，但低频吸声效果仍需进一步提高。同时，对于宽带吸声，目前主要是利用多个吸声单元并联耦合而产生对应多个连续峰值来实现。然而，常规的多吸声单元并联必然导致吸声面板尺寸成倍增加，使结构平均阻抗快速变化，限制结构的宽带吸声效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种微缝低频吸声单元及具有其的嵌套式宽带吸声结构，能够实现宽带低频噪声的高效吸收，且结构紧凑，吸声频段调整灵活，具有良好且广泛的应用前景。

本发明通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种微缝低频吸声单元，包括刚性壳体和设置在刚性壳体上的吸声面板，吸声面板和刚性壳体合围形成刚性背腔，吸声面板的一侧设有阶梯型微缝，阶梯型微缝与刚性背腔连通，阶梯型微缝的上端开口尺寸大于下端开口。

优选地，阶梯型微缝的阶梯数为1～5。

优选地，每阶阶梯的宽度相等，阶梯型微缝的宽度为0.3～3mm。

优选地，刚性壳体的高度大于2mm。

本发明公开的一种嵌套式宽带吸声结构，包括若干权利要求1～4任意一项所述的微缝低频吸声单元，若干微缝低频吸声单元在高度方向上连续叠加嵌套形成多层并联结构，所有微缝低频吸声单元的阶梯型微缝的上端开口共面设置在嵌套式宽带吸声结构的顶板上；每个微缝低频吸声单元对应目标吸声频段的一个吸声峰值，嵌套式宽带吸声结构在低频范围内形成连续的多峰值吸声宽带。

优选地，每层微缝低频吸声单元的数量为1～4。

优选地，每层微缝低频吸声单元的阶梯型微缝的深度与其上方相邻微缝低频吸声单元的高度相等。

优选地，刚性背腔的截面积由上至下逐层增大，每层增大的截面积数值为该层单元所对应的顶板处微缝截面积。

优选地，所有微缝低频吸声单元的阶梯型微缝在顶板上的各个方向上分散设置。

优选地，若干微缝低频吸声单元按吸声峰值频率值由上到下依次设置，吸声峰值频率最高的微缝低频吸声单元设在嵌套式宽带吸声结构的顶层，吸声峰值频率最低的微缝低频吸声单元设在嵌套式宽带吸声结构的底层。