[发明专利]一种共振耦合超材料结构及制造工艺

说明书

本发明公开了一种共振耦合超材料结构及制造工艺，包括包括盖板、耦合腔本体及底板，所述耦合腔本体与盖板及底板紧密连接形成一种吸声单元结构，所述盖板设有至少一个吸声管体和\或孔，所述耦合腔本体设有至少一个声学腔。该共振耦合超材料结构，可实现在较宽的频率范围内具有优异声学效果，相比传统声学材料，可以减少材料厚度，提高声学性能，改善耐候性和环保性能。

技术领域

本发明涉及吸声装置技术领域，具体为一种共振耦合超材料结构及制造工艺。

背景技术

目前，穿孔板共振吸收结构，其穿孔板上的每个孔后都有封闭空腔，相当于许多并联的“亥姆霍兹”共振器，当入射波的频率和系统的共振频率一致时，即产生共振。但是若是单一的亥姆霍兹结构的使用，往往只能处理单一频率噪声或者降噪频段范围达不到预期，虽然单个亥姆霍兹结构的吸声系数都很好，但整体耦合结构的吸声系数在宽频的范围内都弱于各个吸声单元。并且，该结构具使用时有较大的厚度，要达到预期的降噪量所需空间较大。对于传统的单自由度和双自由度阻性声学材料，吸声材料厚度大，吸声频率范围较窄；而对于传统的亥姆霍兹抗性声学结构，其良好吸声范围仅为一个频率尖峰。

根据2019年NASA在25th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference上提出的声学超结构；图24为现有技术中的声学超结构，图25为现有技术的声学超结构在在1000Hz～3000Hz频率范围内对应的吸声系数，该结构在1000Hz～3000Hz频率范围内，平均吸声系数为0.9。在建筑声学，航空气动声学、环境噪声治理等领域，存在大量宽频段的噪声，同时又需要大面积使用吸声墙壁板，需要采用共振耦合超材料结构进行铺设，但是在生产制造对应的共振耦合超材料结构的结构件时，传统的机械加工方法成本较高，且制造流程复杂，不适合批量生产。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种共振耦合超材料结构及制造工艺，解决了现有单一的亥姆霍兹结构使用时的降噪频带不宽的缺点。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，本发明提供一种共振耦合超材料结构，包括盖板、耦合腔本体及底板，所述耦合腔本体与盖板及底板紧密连接形成一种吸声单元结构，所述盖板设有至少一个吸声管体和\或孔，所述耦合腔本体设有至少一个声学腔。

较佳地，所述耦合腔本体内设有至少一层腔体结构，所述腔体结构具有至少一个声学腔，每个所述声学腔与所述盖板的吸声管体和\或孔匹配设置。

较佳地，所述声学腔为单层声学腔或多层声学腔，所述单层声学腔为贯通腔体，所述多层声学腔之间通过具有腔体孔和\或腔体管体的横向隔板分隔形成。

较佳地，所述耦合腔本体通过竖向隔板分割形成若干单元声学腔，所述吸声管体和\或孔与单元声学腔匹配组合。

较佳地，所述耦合腔本体侧边设有对接结构。

较佳地，所述对接结构为燕尾扣，所述耦合腔本体的第一侧壁及与第一侧壁相邻的第二侧壁设置结构凸型结构燕尾扣，第三侧壁及与第三侧壁相邻的第四侧壁设置凹型结构燕尾扣，所述盖板及底板设置有与对接燕尾扣相匹配的盖板燕尾扣及底板燕尾扣。

第二方面，本发明提供一种吸声挡板支撑结构，所述吸声挡板支撑结构为与如上共振耦合超材料结构形成的吸声面板相匹配的抗性结构和/或阻性结构。

较佳地，所述共振耦合超材料结构可以与抗性结构和/或阻性结构串联和/或并联使用。

较佳地，所述抗性材料至少为为井字格，蜂窝板，穿孔板任意一种，所述阻性材料至少为为金属丝网或吸声棉任意一种。

第三方面，本发明提供一种共振耦合超材料结构的制造工艺，用于制造如上所述的共振耦合超材料结构，所述共振耦合超材料结构采用金属和/或非金属材料加工工艺合成一体；具体包括：