[发明专利]多孔声学衰减器

说明书

本发明涉及采用多孔声学衰减器来衰减声音的方法、配用这种多孔声学衰减器的声学系统以及多孔声学衰减器本身。

现有技术的设计思想是，隔音材料只有做成非孔状、块状并且柔软方才有效。公众的误解是，吸音材料也是良好的隔音材料。然而，隔音材料具有与吸音材料相反的性质，即隔音材料大量地反射声音，并且可以不吸音。当隔音材料被放置在并非为一个显著的噪声源或噪声通道的区域内时，隔音材料并非有效。为了获得显著的改进（声级衰减3dB），被处理的区域必须是声能为目标噪声一半的声源或通道。

1974年4月9日授权的美国专利号为3，802，163（Riojas）的专利文献中，公开了一种用作消音器中废气过滤器的圆盘。圆盘可以是钢网、多孔金属网、石棉、纤维玻璃、多孔焦炭及其组合。Riojas的目的在于减少汽车引擎排气中的杂质。

1975年8月5日授权的美国专利号为3，898，063（Gazan）的专利文献中公开了一种过滤器和消音器的组合装置，其中含有可替换的陶瓷过滤器元件。此过滤器元件可以是一个带有小孔的模制陶瓷件，这些小孔成筒状或馅饼形，模制陶瓷件或者具有完全穿越此元件的孔。消音器被设计成能够迫使流入过滤器的液体从陶瓷过滤器的壁流出。

1984年3月13日授权的美国专利号为4，435，877（Berfield）的专利文献公开了一种用于由软开孔泡沫插件（flexible open cell foam inserts）构成的真空吸尘器的噪声消音器。在泡沫穿过工作气流流动的开孔而延伸的地方，泡沫有多个很大的孔，从而使大颗粒穿过此泡沫障碍物而防止堵塞泡沫孔。

隔音材料中用作排气、结构支撑、电气接线、控制电缆敷设等而切割的孔，降低了隔音性能。为了重新获得开孔之前所具有的声学性能，可以通过加入密封胶材料来消除开孔所产生的声泄漏，从而改进隔音材料。当然，如果开孔是为了排气，就必须用密封以外的方法来重新获取声学隔音性能。一种方法是配备带隔板的附加导管。另外，隔板中还可以加入吸音材料。

我们发现了一种衰减器，这种衰减器含有一种具有通孔的声学材料，其声学性能几乎不降低。这种声学材料的特点是声学材料的模量（modulus）、孔隙率（porosity）、弯曲度（tortuosity）、平均气孔直径和平均密度。通过降低由于切孔而引起的性能劣化的程度，使补偿修正的需要降低到最小。

本发明的声学衰减器包含：由在其接触点处烧结并（或）粘接在一起的颗粒构成的多孔材料，至少一部分孔连续连接在一起，其中，所述多孔材料的填隙孔隙率约为20%至60%，平均孔径约为5至280微米，弯曲度约为1.25至2.5，密度约为每立方英尺5至60磅，模量约为12，000psi或以上，其中，所述多孔材料至少有一个通孔，其中，所述填隙孔隙率、平均孔径、密度及模具值均是指多孔材料中没有通孔的情况，其中，通孔的平均直径大于平均孔隙直径。

本发明的多孔声学衰减器在提供了足够排气能力的同时，还提供了良好水平的声音衰减。

本发明还提供了一种把衰减器用作周围介质中隔音器的方法。

本发明还提供了一种含有声源和衰减器的声学系统。此声源可以位于含有此衰减器的封闭装置之内，或者在这种封闭装置之外。

本发明的声学衰减器具有（但并不局限于）下述广泛的应用：包括（但并不局限于）计算机、复印机和投影仪的办公室设备;包括（但并不局限于）冰箱、吸尘器和真空清洁机的小型/大型电器;包括（但并不局限于）空调器的供热/通风设备;包括（但并不局限于）喇叭箱的音响设备。

本发明的衰减器特别适用于既要求刚性又要求其柔软强度足以自我支撑的应用场合。在这些应用场合中，本发明的实践通过仅用一单一材料而达到自我支撑、空气流动和声学性能的目标。

图1A是制备本发明衰减器中一部分烧结多孔材料的放大截面图。

图1B是制备本发明衰减器中一部分粘接多孔材料的放大截面图。

图2是本发明一部分衰减器的立视图。

图3（A-H）沿图2所示本发明衰减器线3-3方向、具有不同通孔结构的截面图。

图4是应用本发明衰减器的声学系统的示意透视图。

图5是例10中喇叭箱的极性图。

图6是自由空间中例10所述喇叭的阻抗图。

图7是喇叭箱中例10所述喇叭的阻抗图。

声学材料

本发明的衰减器可以采用各种声学材料。声学材料最好是一种隔音材料。