一种无质量块膜腔耦合吸声结构的制作方法

本发明涉及噪声控制领域，特别是涉及一种无质量块膜腔耦合吸声结构。

背景技术：

噪声污染是当今困扰人类社会的严重问题，噪声控制，尤其是可听声音的吸收，是航空航天、建筑环境，交通运输等领域非常感兴趣的研究热点。频率超过1000hz的声音可以被矿物棉和泡沫之类的传统多孔材料或某些改性的复合多孔材料所吸收。但是，对于传统的多孔材料，很难吸收低于1000hz的声音，因为吸声遵循线性频率相关的耗散原理。因此，为了保证吸声材料在低频下吸声能力，通常需要增大其体积或厚度，这在实际应用中不容易满足。带背腔的微孔板通常用于1000hz以下的声音吸收。但是，当频率小于500hz时，结构厚度通常大于5cm。另外，mpp的亚毫米级穿孔通常通过激光加工技术制造。即使是中等孔隙度，也要进行大量的穿刺加工，加工成本相当高。

自声学超材料被提出以来，因其优异的低频噪声控制能力，受到了学术界和工业界广泛的关注和研究。在低频宽频降噪方面具有无可比拟的优越性，是极具潜力的下一代高性能/轻量化/小体积型降噪材料/结构的主流发展方向。

目前国内外降噪声学超材料研究皆朝着提高其低宽频降噪能力、减轻重量、缩小尺度的方向而努力，主要有共振腔、薄膜/薄板、膜腔耦合等几大类。相对于结构复杂、刚性致密的腔体结构，研究人员提出的具有低质量优势及优异低频效果的膜类超材料，将是未来降噪超材料设计最重要的研究方向之一，此类结构大多为张紧薄膜及附着的质量块构成的共振结构，由质量块调节系统所需的有效模态从而实现噪声隔离/吸收效果。但是质量块、薄膜预应力的存在也极大增加了其制作难度，削弱结构鲁棒性而限制实际应用。此外系统的结构决定了此类超材料的性能调节将变得及其困难。

技术实现要素：

本发明提供一种无质量块膜腔耦合吸声结构，其有益效果为薄膜不需要施加预应力并且不需要附加质量块，解决薄膜型声学超材料发展遇到的实用性受限问题，为薄膜超材料的工程化应用提供解决方案。

本发明涉及噪声控制领域，更具体的说是一种无质量块膜腔耦合吸声结构，包括包括薄膜、格栅、背腔和胶粘剂，薄膜不需要施加预应力，整体结构在低频段内可保证近100％的完美吸收，解决薄膜型声学超材料发展遇到的实用性受限问题，为薄膜超材料的工程化应用提供解决方案。

所述薄膜四周通过胶粘剂粘于格栅上，格栅四周固定于背腔上部边缘。

所述格栅和薄膜之间形成微米级的薄空气层。

优选的，所述薄膜的材料为硅橡胶、乳胶、塑胶其中的一种，厚度在0.1mm-1mm之间。

优选的，所述格栅上布有多个开口。

优选的，所述开口为环形槽型/直槽型。

优选的，所述开口为圆孔/方孔型。

优选的，所述开口为螺旋线型。

优选的，所述开口为环形槽型/直槽型、圆孔/方孔型、螺旋线型其中一种或几种的组合。

优选的，所述开口在格栅上阵列排列。

优选的，所述背腔内部为纯空腔、空间折叠型空腔或者填充多孔吸声材料的空腔的其中一种或几种的组合。

本发明一种无质量块膜腔耦合吸声结构的有益效果为：

本发明一种无质量块膜腔耦合吸声结构，薄膜不需要施加预应力，薄膜上不附加质量块，整体结构在低频段内可保证近100％的完美吸收，解决薄膜型声学超材料由于需要附加质量块以及施加预紧力造成的制备困难，以及使用过程中由于薄膜松弛带来的性能变化等实用性受限问题，为薄膜超材料的工程化应用提供解决方案。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明一种无质量块膜腔耦合吸声结构的整体结构示意图一；

图2为本发明一种无质量块膜腔耦合吸声结构的整体结构示意图二；

图3为本发明一种无质量块膜腔耦合吸声结构可在低频段产生近100％吸收峰的曲线示意图。

图中：薄膜1；格栅2；背腔3；胶粘剂4。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

具体实施方式一：

下面结合图1-2说明本实施方式，本发明涉及噪声控制领域，更具体的说是一种无质量块膜腔耦合吸声结构，包括包括薄膜1、格栅2、背腔3和胶粘剂4，薄膜1不需要施加预应力，整体结构在低频段内可保证近100％的完美吸收，解决薄膜型声学超材料发展遇到的实用性受限问题，为薄膜超材料的工程化应用提供解决方案。

所述薄膜1四周通过胶粘剂4粘于格栅2上，格栅2四周固定于背腔3上部边缘。薄膜1与格栅2之间的连接不需要进行高强度的粘接以方便更换薄膜1。薄膜1用模量较低的软质材料制成，薄膜1振动时可以为系统提供一部分的能量耗散，有效吸声。

具体实施方式二：

下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对具体实施方式一进行进一步说明，所述格栅2和薄膜1之间形成微米级的薄空气层。薄膜1与格栅2之间的空气层内的空气在共振时与周围固体发生摩擦产生热粘性能量耗散，因此薄膜1中的耗散与空气层内的热粘性耗散构成了系统的总耗散，进一步进行吸声。

具体实施方式三：

下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对具体实施方式一进行进一步说明，所述薄膜1的材料为硅橡胶、乳胶、塑胶其中的一种，厚度在0.1mm-1mm之间，不需要对薄膜1施加预应力，使薄膜1自由平躺放置在格栅2上即可。

具体实施方式四：

下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对具体实施方式一进行进一步说明，所述格栅2上均布有多个开口。开口形状有助于进一步吸声。

具体实施方式五：

下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对具体实施方式四进行进一步说明，所述开口为环形槽型/直槽型。

具体实施方式六：

下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对具体实施方式四进行进一步说明，所述开口为圆孔/方孔型。

具体实施方式七：

下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对具体实施方式四进行进一步说明，所述开口为螺旋线型。

具体实施方式八：

下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对具体实施方式四进行进一步说明，所述开口为环形槽型/直槽型、圆孔/方孔型、螺旋线型其中一种或几种的组合。

具体实施方式九：

下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对具体实施方式四进行进一步说明，所述开口在格栅上阵列排列。

具体实施方式十：

下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对具体实施方式一进行进一步说明，所述背腔3内部为纯空腔、空间折叠型空腔或者填充多孔吸声材料的空腔的其中一种或几种的组合。不同形状的背腔3内部的空腔有不同的吸声效果，根据需要选择背腔3内部的不同形状的空腔。

具体实施方式十一：

下面结合图3说明本实施方式，不同厚度的薄膜1可产生不同频率处的吸收峰，这里列出同样材料参数不同厚度的薄膜1，0.2mm、0.3mm、0.4mm厚度薄膜1的吸收曲线，如图3所示。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

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