[发明专利]一种全频带超构吸声体

说明书

本发明公开了一种全频带超构吸声体，包括框体以及固定设于框体内用于吸收噪声的吸声体；吸声体沿声源传播方向依次布置有前面板、高频吸声体、中频共振腔、阻抗匹配层与低频吸声体；吸声体在声源传播方向上的厚度为150~400mm。高频吸声体由若干微穿孔板串联排列组成，相邻微穿孔板间设有用于吸声的背部空腔；前面板为金属穿孔板，对高频吸声体起保护作用；中频共振腔为规则四棱柱；阻抗匹配层为气凝胶或薄膜共振结构；低频吸声体为共鸣腔阵列的平板吸声结构。本发明不含多孔吸声材料，环境抗性好，使用寿命长，结构紧凑，厚度薄，全频带吸声性能良好，可用于静音室、半消声室和全消声室。

技术领域

本发明涉及一种建筑吸声材料，具体为一种全频带超构吸声体。

背景技术

随着科学技术的发展，特别是材料科学的兴起与普及，人们对吸声材料提出了更高的要求：吸声材料向着高性能、全频带、轻量化的方向发展。传统的吸声材料已无法满足特定场景（如半消声室、全消声室、静音室）对吸声性能的要求。鉴于此，开发一种全频带的超构吸声体，对提高材料吸声性能，改善实验环境条件具有重要意义。

目前，国内对于特定场景的吸声材料一般为吸声尖劈、吸声平板的一种或多种组合的形式。吸声尖劈的吸声性能随着尖劈长度的增加而增加，吸声频率随着尖劈长度的增加而降低。对于低频吸声要求较高的环境，其尖劈长度过大，一方面占用空间较大，另一方面安装困难。吸声平板结构紧凑，但其低频吸声性能较差，吸声带宽窄，应用范围较窄。例如，授权公告号为CN105575379B的中国专利公开了一种消声室以及用于其的消声器，包括消声主体，所述消声主体包括沿声音传播方向相连的吸声平板和吸声尖劈。该技术方案结合了吸声尖劈与吸声平板的吸声特性，吸声性能较好，但对于低频吸声，其整体厚度较厚，占用空间较大，同时传统多孔材料（吸声尖劈）的环境抗性较差、使用寿命较短。申请公布号为CN109487714A的中国专利公开了一种全频段吸声降噪板及其制备方法，包括中低频降噪的面层、中高频降噪的填充层、侧面隔声层与背面隔声层。该技术方案通过多层复合材料的低频隔声、中高频吸声，实现全频段降噪的目的，但其中低频降噪面层结构密度较大，其中低频吸声性能一般。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种结构紧凑、整体厚度薄且可用于全频带吸声的超构吸声体。

技术方案：本发明所述的一种全频带超构吸声体，包括框体以及固定设于框体内用于吸收噪声的吸声体；所述吸声体沿声源传播方向依次布置有高频吸声体、中频共振腔、阻抗匹配层与低频吸声体；所述吸声体在声源传播方向上的厚度为150~400mm。

进一步地，为了实现高频噪声的吸收，在吸声体靠近声源的一端先设置高频吸声体，所述高频吸声体由若干微穿孔板串联排列组成，相邻微穿孔板间设有用于吸声的背部空腔。其中，微穿孔板的数量为2~4个，微穿孔板表面开设通孔，通孔的截面形状为圆形或四边形，通孔尺寸为0.05~1.0mm，微穿孔板的穿孔率为0.5%~20%；所述背部空腔的厚度为5~80mm。当声波沿传播方向进入微穿孔板时，当声波沿传播方向垂直进入微穿孔板时，由于微穿孔板孔内空气与背部空腔中空气的垂直共振、声波在传播过程中与微穿孔板孔壁之间的摩擦以及声波在变截面处传播时的热粘性效应，使声波能量转化为热能，实现了吸声，高频吸声体可以吸收噪声的频段为1500~8000Hz。

进一步地，为了保护高频吸声体不受外界环境的污染，在高频吸声体前设有前面板，前面板的一侧朝向声源，另一侧朝向高频吸声体；前面板为金属穿孔板，前面板上均匀布置有若干孔径为3.0~10.0mm的圆形通孔，前面板的穿孔率为40%~55%。

进一步地，为了实现中频噪声的吸收，在高频吸声体后设置中频共振腔，中频共振腔为规则四棱柱，其截面形状为正梯形，锥度为15~45°，其厚度为5~50mm；在声波传递过程中，由于高频吸声体与中频共振腔的耦合作用，增大了高频吸声体吸声背腔的等效深度，从而拓宽了高频吸声体的吸声频带宽度，实现了中频吸声，高频吸声体与中频共振腔耦合结构可以吸收噪声的频段为400~1500Hz。