一种多孔折曲FP通道自适应宽带吸声结构的制作方法

本发明涉及噪声控制装置技术领域，具体涉及一种多孔折曲fp通道自适应宽带吸声结构。

背景技术：

利用共振吸声结构对重大装备周期性窄带噪声进行降噪是当前关注与研究热点。然而，当前的共振型吸声结构设计研究遇到亟需突破的瓶颈。首先，当前的被动性声衬结构，主要针对特定的频率段起有效降噪作用，其消声选择性强，消声频带过窄，因此传统的被动吸声结构只对特定的某一较窄频带范围内的噪声敏感，超出该范围之外的吸声效果迅速下降，因此缺乏灵活性，即便是三自由度声衬结构其所能够有效吸收的噪声频率仍然有限。其次，由于周期性窄带的噪声中有大量的低频噪声成分，低频声波过长，穿透力大，低频噪声的吸收变得十分困难。另外，旋转设备的周期性噪声随着转速的变化而变化，被动设计的声衬结构很难随噪声环境的变化而产生有效的应对降噪处理，吸声降噪的灵活度和自适应度不够。

近年来，声学超材料概念的提出为低频宽带吸声材料的设计提供了新的思路。事实上，在过去几年，已经陆续出现了薄膜型声学超材料、fabry-pérot(以下简称fp通道)与helmholtz共振型吸声超材料、多孔声学超材料等不同种类的吸声超材料，证明了将声学超材料的思想引入传统吸声材料的有效性。目前声学超材料在结构设计、新物理机制等方面已经取得了丰硕的成果，不同机理的吸声超材料具有不同的特性，也存在各自的局限性，单一机理的声学超材料研究基本集中在凝聚态物理领域开展新现象的探索，往往不能同时兼顾“低频”、“宽带”以及“智能自适应”的综合性能要求。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供一种多孔折曲fp通道自适应宽带吸声结构，通过改变折曲fp通道的有效吸声长度，以调节该折曲fp通道的目标吸声频率，从而实现自适应吸声。

第一方面，本发明实施例提供的一种多孔折曲fp通道自适应宽带吸声结构，包括盖板、侧壁、底板、控制系统和气密活塞，所述盖板上设有多个过孔，所述盖板、侧壁和底板连接形成吸声背腔，在所述吸声背腔中设有多个隔板，所述隔板的一端交替固定在盖板和底板，隔板的另一端与底板和盖板间设有间隙，所述隔板将吸声背腔分隔成多个折曲fp通道，每个折曲fp通道的末端由气密活塞密封，所述控制系统控制气密活塞上下运动以改变折曲fp通道的等效长度。

进一步地，控制系统包括第一拾音器、第二拾音器、第一语音信号处理模块、第二语音信号处理模块、控制器、步进电机和控制执行器，所述第一拾音器设置在吸声结构的声波传播方向的前端，所述第二拾音器设置在吸声结构的声波传播方向的后端；

所述第一拾音器用于采集参考噪声源信号；

所述第二拾音器用于采集残余噪声误差信号；

所述第一语音信号处理模块用于对第一拾音器采集的参考噪声源信号进行处理；

所述第二语音信号处理模块用于对第二拾音器采集的残余噪声误差信号进行处理；

所述控制器根据处理后的参考噪声源信号和残余噪声误差信号进行分析计算得到吸声结构目标工作频率，根据吸声结构目标工作频率向步进电机发出控制信号；

所述步进电机根据控制器的控制信号进行工作，带动控制执行器工作；

所述控制执行器控制气密活塞上下运动。

进一步地，过孔的尺寸为一种或多种。

进一步地，底板为方形板状结构或圆形板状结构。

进一步地，隔板的厚度为0.3mm～3mm。

进一步地，相邻隔板的间距相同或相近。

进一步地，过孔在盖板上的分布率为0.8％～10％。

进一步地，过孔为圆形、矩形、三角形或不规则状。

本发明的有益效果：

本发明实施例提供的一种多孔折曲fp通道自适应宽带吸声结构，既能有效提高吸声结构对低频声波的吸声能力，有效拓宽吸声带宽，又能够实时对工作声波进行检测并快速调整自身工作频率，实现自适应吸声效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1示出了本发明第一实施例所提供的一种多孔折曲fp通道自适应宽带吸声结构的结构示意图；

图2示出了本发明第一实施例所提供的一种多孔折曲fp通道自适应宽带吸声结构的控制系统的原理框图；

图3示出了本发明第一实施例所提供的多孔折曲fp通道自适应宽带吸声结构的吸声系数曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1所示，示出了本发明第一实施例所提供的一种多孔折曲fp通道自适应宽带吸声结构的示意图，该结构包括盖板1、侧壁2、底板3、控制系统4和气密活塞5，所述盖板1上设有多个过孔6，所述盖板1、侧壁2和底板3连接形成吸声背腔，在所述吸声背腔中设有多个隔板7，所述隔板7的一端交替固定在盖板1和底板3，隔板7的另一端与底板3和盖板1间设有间隙，所述隔板将吸声背腔隔离成多个折曲fp通道，每个折曲fp通道的末端由气密活塞5密封，所述控制系统4控制气密活塞5上下运动以改变折曲fp通道的等效长度。

如图2所示，示出了控制系统的原理框图。控制系统4包括第一拾音器41、第二拾音器42、第一语音信号处理模块43、第二语音信号处理模块44、控制器45、步进电机46和控制执行器47，所述第一拾音器41设置在吸声结构的声波传播方向的前端，所述第二拾音器42设置在吸声结构的声波传播方向的后端；所述第一拾音器用于采集参考噪声源信号；所述第二拾音器42用于采集残余噪声误差信号；所述第一语音信号处理模块43用于对第一拾音器采集的参考噪声源信号进行处理；所述第二语音信号处理模块44用于对第二拾音器采集的残余噪声误差信号进行处理；所述控制器45根据处理后的参考噪声源信号和残余噪声误差信号信号进行分析计算得到吸声结构目标工作频率，根据吸声结构目标工作频率向步进电机发出控制信号；所述步进电机46根据控制器的控制信号进行工作，带动控制执行器工作；所述控制执行器47控制气密活塞上下运动。在本实施例中，声波从过孔中进入，第一拾音器和第二拾音器分别采集噪声参考源信号与噪声误差信号，并分别通过第一语音信号处理模块(语音芯片)和第二语音信号处理模块(语音芯片)进行数模/模数转换，建立控制器与语音芯片之间时钟同步、控制方式和数据传输等多方面的对接。同时通过控制器实时控制反馈步进电机，从而通过控制执行器控制气密活塞的上下移动，进而改变相应折曲fp通道的等效吸声长度，以调节该折曲fp通道的目标吸声频率，从而实现自适应吸声。

盖板1、侧壁2和底板3围成具有折曲fp通道的吸声背腔，隔板7的数量决定了对应的折曲fp通道的等效吸声长度。盖板1用铝合金、钢金属材料制成。盖板1上设置多个过孔6，过孔6的尺寸可以相同也可以不同，过孔的排布形式根据每个折曲fp通道的目标频率单独设置，过孔率为0.8％～10％，孔径可为0.1mm～2mm。过孔的截面形状可为圆形、矩形、三角形或不规则形状等。在本实施例中，过孔率采用4％，采用圆形过孔，孔径为1mm。本实施例中通过设置合适的过孔结构、过孔率和过孔排布，不仅提高了吸声结构对低频声波的吸声性能，还拓宽了吸声带宽。

侧壁2通过焊接或胶接与盖板紧密连接，隔板7通过焊接或胶接与盖板紧密连接。底板3为硬质材料制成，例如：硬质塑料、树脂等。底板3的结构为薄层板状结构，其截面形状可为正方形、长方形或圆形。侧壁2的结构形式为薄层板状结构，其截面形状可为正方形、长方形或圆形等规则形状。隔板7的一端交替固定在盖板1和底板3，隔板7的结构形式为薄层板状结构，厚度为0.3mm～3mm。隔板按一定间距依次排布于吸声背腔，其间距和数量可调，相邻隔板间的间距相同或相近，设置的隔板越多，吸声结构的共振频率越低，隔板7的另一端与底板3和盖板1间设有间隙，间隙的高度可与相邻隔板间的间距相同或相近。

本发明用于结构的低频、宽带自适应吸声，在吸声结构和盖板的厚度不变的情况下，通过合理设置隔板和过孔的结构与排布，可以在提高吸声结构对低频声波的吸声性能的同时拓宽吸声带宽。同时，在该吸声结构前方与后方(以声波传播方向为参考)分别布置第一拾音器和第二拾音器，第一拾音器和第二拾音器分别采集噪声参考源信号与噪声误差信号，并分别通过第一语音信号处理模块(语音芯片)和第二语音信号处理模块(语音芯片)进行数模/模数转换，建立控制器与语音芯片之间时钟同步、控制方式和数据传输等多方面的对接。同时通过控制器实时控制反馈步进电机，从而通过控制执行器控制气密活塞的上下移动，进而改变相应折曲fp通道的等效吸声长度，以调节该折曲fp通道的目标吸声频率，从而实现自适应吸声。

在具体的一个实例中，底板的截面形状为正方形，厚度尺寸为1mm，长、宽尺寸为55mm*55mm，侧壁的截面形状为长方形，厚度为1mm，长、宽尺寸为55mm*50mm，(侧壁的垂直于底板方向的尺寸为宽度)，隔板的截面形状为长方形，厚度为1mm，长、宽尺寸为55mm*55mm。隔板的数量为5，相邻两隔板间距为8mm，隔板与底板和盖板留有8mm的间隙。隔板将整体吸声背腔隔离成具有3个曲折串联的子空腔，这些子空腔一起构成折曲fp通道,通过置于每个折曲fp通道末端的气密活塞的上下移动可以单独控制各折曲fp通道的等效吸声长度，进而实现对每个折曲fp通道共振频率的精确控制。本实施例共有12个折曲fp通道。当调节各通道的结构参数如表1时，得到吸声结构的吸声性能如图3所示，表1中，t表示盖板、侧壁和隔板的厚度；d指过孔直径；p指过孔率；d指折曲fp通道的等效吸声长度；n指串联的折曲通道子空腔数。结果显示，本实例中提供的吸声结构在230hz-500hz频段内具有很好的吸声效果，实现了低频宽带高效吸声。

表1结构参数表

本发明实施例提供的一种多孔折曲fp通道自适应宽带吸声结构，其既能有效提高吸声结构对低频声波的吸声能力，有效拓宽吸声带宽，而且能够实时对工作声波进行检测并快速调整自身工作频率，实现自适应吸声效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

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