[发明专利]一种局域共振型声学超材料低频吸隔声结构件

说明书

本发明公开了一种局域共振型声学超材料吸隔声结构件，包括弹性柱、散射体和钢背衬，所述钢背衬上连接有弹性柱，所述弹性柱内自下而上等间距嵌入有若干层厚度相等、直径以等值递增的圆形散射体；弹性柱由橡胶制成，钢背衬和散射体由刚制成。本发明基于局域共振原理将若干散射体均匀的嵌入在弹性柱内，声波经过弹性柱和散射体的共振耦合以及钢背衬的阻隔，不仅吸声宽带拓宽低至200Hz，甚至在某特定频率可以达到完美吸声的效果，同时隔声量增至97dB，在低宽频范围内显现出优异的吸隔声性能。本发明的结构制备简单、成本低廉，为低频范围的噪声控制提供了工程应用价值。

技术领域

本发明涉及一种吸隔声结构，具体涉及一种局域共振型声学超材料低频吸隔声结构件，属于声学超材料技术领域。

背景技术

近年来随着科学技术的发展与进步，低频噪声问题在船舶和工业等各个领域日益严重，不仅给其领域的精密仪器、设备带来严重的安全隐患，而且严重危害操作人员的生命健康。现有的低频噪声控制一般多为大体型混凝土结构或结构较为复杂的复合结构，不仅制备困难且成本较高。低频噪声由于声波较长，在空气中衰减慢且穿透能力强，传统材料因其微弱的内在损耗难以达到有效的声衰减效果。因而声学超材料的出现为低频噪声控制带来了新的途径与希望，声学超材料作为一种人工复合材料，通过改变等效参数等，可以实现声波调控、声学成像和声学隐身等。其中以基于局域共振原理的声学超材料更具有潜在的工程实际应用前景，局域共振型声学超材料通过内部结构的共振耦合，改变结构的固有频率，拓宽低频吸声范围，优化低频吸隔声性能，弥补了传统吸隔声材料对低频噪声问题的缺陷，目前基于局域共振原理的声学超材料已经成为低频噪声控制领域的发展趋势。

发明内容

本发明的目的是为满足社会发展需求和解决现有技术存在的问题，提供一种局域共振型声学超材料低频吸隔声结构件，该结构简单轻巧，通过调整结构的几何参数可以很容易的实现近乎完美的低频吸声效果和低频范围较高的隔声效果，具有广阔的工程应用前景。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种局域共振型声学超材料低频吸隔声结构件，包括弹性柱、钢背衬和散射体，所述钢背衬上连接有弹性柱，所述弹性柱内自下而上等间距嵌入有若干层厚度相等、直径以等值递增的圆形散射体。

所述的弹性柱由橡胶制成，其形状是高度为H2，直径或边长为Φ的圆柱型、四棱柱型或六棱柱型。

所述的散射体由钢板制成，数量若干，其形状是厚度为h，直径为R的薄圆板。

所述的钢背衬由钢板制成，其形状是厚度为H1，直径或边长为Φ的圆柱型、四棱柱型或六棱柱型。

所述的散射体的厚度为h为0～5mm，直径为200～290mm。

所述的弹性柱和钢背衬的外形相匹配，所述的弹性柱的高度H2和钢背衬的厚度H1为12：1～22：1。

本发明的局域共振型声学超材料低频吸隔声结构的有益效果为：

本发明基于局域共振原理将若干散射体均匀的嵌入在弹性柱内，声波经过弹性柱和散射体的共振耦合和钢背衬的阻隔，不仅吸声宽带拓宽低至200Hz以下，甚至在某特定频率可以达到完美吸声的效果，同时隔声量增至97dB，在低宽频范围内显现出优异的吸隔声性能。

附图说明

图1是本发明实施例散射体为10层的结构构造示意图。

图2是本发明实施例的不同形状弹性柱声学超材料结构俯视图。其中图a为圆柱型、图b为六棱柱型、图c为四棱柱型。

图3是本发明实施例的圆柱型弹性柱不同厚度散射体的声学超材料结构吸声系数曲线对比图。

图4是本发明实施例的圆柱型弹性柱不同厚度散射体的声学超材料结构隔声量曲线对比图。