[发明专利]一种用于低频噪声控制的盘绕型亥姆霍兹共振器

说明书

本发明属于噪声控制技术领域，公开了一种用于低频噪声控制的盘绕型亥姆霍兹共振器，该超材料结构由盘绕通道层和空气背腔两部分组合而成，其中盘绕通道层包括n层通道层和n+1层穿孔板。通过将空气通道设置为盘绕型，可以在不增加亥姆霍兹共振器厚度的情况下，延长声波传输路径，达到低频吸声的效果。与传统的亥姆霍兹共振器相比可以在占用更小空间体积的情况下，实现低频噪声的吸收。所述盘绕型亥姆霍兹共振器选用硬边界材料制备，材料选用广泛，制备简单，易于装配，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于噪声控制技术领域，具体是涉及一种用于低频噪声控制的盘绕型亥姆霍兹共振器。

背景技术

亥姆霍兹共振器是一种基本的声学单元，由空气背腔和开口组成。其吸声机理为共振吸声，可以等效为质量弹簧系统。将空气背腔中的空气视为弹簧，开口处的空气为质量，小孔壁产生的黏滞作用为声阻。当入射声波的频率达到结构的共振频率时，系统将产生共振。此时空气背腔内声压的变化会引起气柱上下振荡，消耗能量最大，产生吸收峰。亥姆霍兹共振器单元因其简单的结构而被广泛地用于管道消声系统和建筑声学结构中。

在现实生活中，低频噪声具有穿透力强、衰减慢等特点，已成为人们日常生活中最主要的污染之一，严重影响着人们的身心健康。传统的吸声材料，其厚度需要与声波波长相比拟时才能达到吸声目的，并且往往是通过增加材料的重量和体积来提高吸声效果，这在对重量和体积要求严格的领域并不特别适用。吸声材料不仅需要良好的宽频带吸声效果，还需要受尺寸约束与重量约束，这对材料设计与结构设计提出了更好的期望。

对于亥姆霍兹共振器单元，吸声频率取决于空气背腔的体积、开口的长度及横截面积。为了获得低频吸声，可以采取增大空气背腔体积、延长开口长度、减小开口截面积等措施。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。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种盘绕型亥姆霍兹共振器。将穿孔板、通道层和亥姆霍兹腔相结合，通过穿孔板和通道层交替布放延长声波传输路径，从而实现盘绕型亥姆霍兹共振器低频吸声的目的。

本发明的技术方案：

一种用于低频噪声控制的盘绕型亥姆霍兹共振器，包括盘绕通道结构1和空气背腔2；其中，盘绕通道结构1包括n层通道层4和n+1层穿孔板3，穿孔板3和通道层4交替布放；盘绕通道结构1中第一层穿孔板3的开口作为入射口，最后一层穿孔板3的开口与空气背腔2连通。

进一步，所述通道层4的卷绕通道是螺旋形、回字形或不规则形状。

进一步，所述盘绕通道结构1的各层穿孔板3的穿孔必须与通道层4的卷绕通道连接贯通。

进一步，所述空气背腔2为圆柱形、方形、球形或不规则形状。

进一步，所述盘绕通道结构1的形状为圆柱形、方形、球形或椭圆形。

进一步，所述穿孔板3上的穿孔为一个或多个，其形状为圆形、方形、椭圆形、三角形、不规则形状中的一种或组合。

进一步，所述穿孔板3厚度和层数可调。

进一步，所述通道层4厚度和层数可调。

进一步，所述盘绕型亥姆霍兹共振器声学超材料结构使用硬边界材料制备。