一种复合吸声结构的制作方法

本实用新型涉及吸声装置技术领域，具体而言，涉及一种复合吸声结构。

背景技术：

吸声降噪材料在众多场合被广泛应用，比如高速列车、飞机、汽车等载运工具的型材结构的吸声降噪、影院、会议室等建筑物的降噪设计等。以高速列车的降噪设计为例，列车常用的吸声材料为多孔材料，其主要通过空气与材料内部孔壁的摩擦和热传导作用消耗声能，在中高频具有较好的声学性能，吸声频带比较宽，但对低频噪声控制的效果不太理想。无法满足现有发展水平下的宽低频噪声控制的要求。且受到质量隔声定律的影响，为获得更好的隔声性能，吸声材料的选择一般较厚，增加了车体整体的重量，与轻量化设计相违背。

穿孔板是另一种典型的通过结构共振消耗声能的结构，当声波的频率与共振吸声结构的自振频率一致时，发生共振，此时共振吸声结构的振幅达到最大，消耗声能，达到吸声的目的。受到其共振原理的限制，传统穿孔板吸声结构通常在共振频率附近有较好的声学性能，而共振频率之外的吸声效果较差，其结构的吸声频带较窄。

为提高穿孔结构的低频吸声性能，一般考虑增加穿孔板背腔的深度或通过加入硬边界层对现有空腔进行设计划分，在保持空腔深度不变的条件下通过穿孔板的串并联将共振基频向低频移动，实现低频噪声的有效控制。为扩宽穿孔结构的吸声频带宽度，一般考虑采用双层、多层穿孔结构或丝米级的微穿孔结构。以上设计均能实现宽低频吸声特性，但没有考虑实际工程中吸声结构的安装使用空间和制备成本问题，实际工程运用中吸声结构往往会受到安装空间的限制，因此不适用于实际工程应用。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种复合吸声结构，该复合吸声结构能够在不增加额外安装空间的前提下，扩宽吸声频带宽度，提高低频吸声效果。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种复合吸声结构，所述复合吸声结构包括：

穿孔吸声结构，穿孔吸声结构上具有多个贯通穿孔吸声结构的上下表面的通孔；

背腔吸声层，背腔吸声层与穿孔吸声结构的下表面间隔设置；

固定带，固定带围绕设置在穿孔吸声结构的外围，并与背腔吸声层相连接，在穿孔吸声结构和背腔吸声层之间形成空腔。

进一步地，穿孔吸声结构为多根紧密排列的毛细管，多根毛细管的上端通过粘结物粘结固定，毛细管的管口朝向背腔吸声层。

进一步地，毛细管为聚四氟乙烯管，毛细管的内径为0.3mm-0.8mm，外径为0.6mm-1.2mm。

进一步地，背腔吸声层为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物层、聚酰亚胺层或硅橡胶层。

进一步地，背腔吸声层为聚氨酯多孔泡沫层、三聚氰胺泡沫层或泡沫塑料层。

进一步地，固定带为硬质氯乙烯胶带，固定带与穿孔吸声结构和背腔吸声层直接连接。

进一步地，穿孔吸声结构为瓦楞纸经卷曲形成的瓦楞纸卷，瓦楞纸卷的槽孔朝向背腔吸声层。

进一步地，瓦楞纸卷的截面凹槽形状为半圆形、水波纹形或三角形。

进一步地，背腔吸声层为聚氨酯多孔泡沫层、三聚氰胺泡沫层或泡沫塑料层。

进一步地，固定带为聚四氟乙烯带，固定带与穿孔吸声结构和背腔吸声层直接连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型的复合吸声结构具有轻质、成本低、易于加工安装等特点，与传统的穿孔吸声结构相比，在不增加吸声背腔深度的条件下，可以在低频段获得较好的吸声性能；该复合吸声结构解决了微穿孔板工艺要求高，制备精度高的问题，在使用普通穿孔板直径的情况下，可有效扩宽穿孔结构的吸声作用频带；该复合吸声结构能够在不增加额外安装空间的前提下，扩宽吸声频带宽度，提高低频吸声效果，并且制备成本较低，更加适用于实际工程应用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例1的复合吸声结构的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1的复合吸声结构去掉固定带后的结构示意图。

图3为本实用新型实施例1的复合吸声结构的正视剖视结构示意图。

图4为本实用新型实施例1的复合吸声结构的俯视结构示意图。

图5为本实用新型实施例2的复合吸声结构的结构示意图。

图6为本实用新型实施例2的复合吸声结构的正视剖视结构示意图。

图7为本实用新型实施例2的复合吸声结构的俯视结构示意图。

图8为本实用新型实施例1的复合吸声结构的实验吸声系数图。

图9为本实用新型实施例2的复合吸声结构的实验吸声系数图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、穿孔吸声结构；2、背腔吸声层；3、固定带；4、空腔；11、毛细管；12、瓦楞纸卷。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型作更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于直接的连接，而是可以通过其他中间连接件间接的连接。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

实施例1：

参见图1至图4，一种本实用新型实施例的复合吸声结构，该复合吸声结构主要包括穿孔吸声结构1、背腔吸声层2和固定带3。其中，穿孔吸声结构1为多根紧密排列的毛细管11，多根毛细管11的上端通过粘结物粘结固定，毛细管11的管口朝向背腔吸声层2，多根毛细管11形成多个贯通穿孔吸声结构1的上下表面的通孔；背腔吸声层2与穿孔吸声结构1的下表面间隔设置；固定带3围绕设置在穿孔吸声结构1的外围，并与背腔吸声层2相连接，在穿孔吸声结构1的下表面和背腔吸声层2之间形成空腔4。

上述的复合吸声结构，通过采用多根毛细管11粘结形成穿孔吸声结构1，设置背腔吸声层2，并在毛细管11与背腔吸声层2之间间隔形成空腔4；该复合吸声结构将毛细吸管共振和helmholtz共振腔相结合，并引入共振腔后壁面吸声层(背腔吸声层2)，在有效控制共振腔(空腔4)厚度的前提下，有效扩宽了吸声频带宽度，提高了低频吸声效果。该复合吸声结构无需过多的安装空间，不影响吸声结构的正常安装，吸声频带宽、吸声效果好、制备成本较低，更加适用于实际工程应用。

具体来说，在本实施例中，毛细管11采用聚四氟乙烯管，该毛细管11的内径优选为0.3mm-0.8mm，其外径优选为0.6mm-1.2mm，可根据实际工程应用的安装空间及不同降噪频率需求设计长度相同或长度连续变化或阶梯变化的毛细管束及对应的空腔4高度。多根毛细管11的上端通过增粘树脂胶相互固定构成穿孔吸声结构1，增粘树脂胶将毛细管11的上端5mm部分粘接为一个整体。在毛细管11的长度确定后，毛细管11的自由端(下端)和粘贴端(上端)的长度的变化也可根据作用的吸声频率进行调节。其粘贴要求为：在室温(25℃)下将毛细管11的表面处理洁净，将增粘树脂胶细刷在毛细管11的边缘，刷胶长度为5mm，将刷胶后的毛细管11粘结在一起，固定5-10分钟，粘结压实后，6小时有较高强度，24小时后可使用，2天后达到理想强度。未刷胶部分的毛细管11不做其他处理，使其在声波作用下能够发生毛细管共振。

在本实施例中，固定带3采用硬质氯乙烯胶带，固定带3与穿孔吸声结构1和背腔吸声层2直接连接。空腔4为穿孔吸声结构1和背腔吸声层2所形成的间隙空间，空腔4不仅作为穿孔吸声结构1的共振腔，而且未经处理的毛细管11下端受声波激励也会在空腔4中发生共振，将毛细管11自身共振和穿孔吸声结构1的共振相结合，可以使该复合吸声结构能够对宽低频噪声进行有效控制。

具体地，在本实施例中，背腔吸声层2采用具有负质量密度性质的柔性材料，优选为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物层、聚酰亚胺层或硅橡胶层。这些柔性材料由于其负特性的存在，在低频段具有较好的声学性能。此外，背腔吸声层2也可采用多孔吸声材料，如聚氨酯多孔泡沫层、三聚氰胺泡沫层或泡沫塑料层。多孔吸声材料对中高频噪声具有优良的声学特性，可以扩宽复合吸声结构的整体吸声频带宽度。

总体而言，本实施例的复合吸声结构具有成本低、易于加工安装等特点，与传统的穿孔吸声结构相比，在不增加吸声背腔深度的条件下，可以在低频段获得较好的吸声性能。该复合吸声结构解决了微穿孔板工艺要求高，制备精度高的问题，在使用普通穿孔板直径的情况下，可有效扩宽穿孔结构的吸声作用频带；该复合吸声结构还引入了柔性材料，通过其负特性和穿孔板共振特性的相互作用，可以打破质量隔声定律，实现轻质低频吸声。该复合吸声结构的实验吸声系数图如图8所示。

通过改变毛细管11的截面形式，如将毛细管11下部末端截面变为阶梯形、波峰型、腰鼓型等，可以实现对某个特殊频段噪声的精确控制；通过对不同直径毛细管11的周期性排列，如以整体结构重心为基准，随着结构外径的增大，在该外径上的毛细管11直径也随之增大，可以对所需频段噪声控制进行设计；背腔吸声层2的柔性材料可以引入多孔吸声材料进行代替，实现结构对全频率噪声的吸声特性。

实施例2：

参见图5至图7，一种本实用新型实施例的复合吸声结构，该复合吸声结构主要包括穿孔吸声结构1、背腔吸声层2和固定带3。其中，穿孔吸声结构1为瓦楞纸经卷曲形成的瓦楞纸卷12，该瓦楞纸卷12的槽孔朝向背腔吸声层2，穿孔吸声结构1上具有多个贯通穿孔吸声结构1的上下表面的通孔(即瓦楞纸上的槽孔)；背腔吸声层2采用多孔吸声材料，背腔吸声层2与穿孔吸声结构1的下表面间隔设置；固定带3围绕设置在穿孔吸声结构1的外围，并与背腔吸声层2相连接，在穿孔吸声结构1的下表面和背腔吸声层2之间形成空腔4。瓦楞纸未卷之前可以是矩形，或延展方向宽度阶梯变化或连续变化，在满足吸声条件的前提下，其宽度应尽可能小。

上述的复合吸声结构，通过采用瓦楞纸卷12作为穿孔吸声结构1，设置背腔吸声层2，并在瓦楞纸卷12与背腔吸声层2之间间隔形成空腔4；该复合吸声结构通过helmholtz共振和阻抗匹配吸声原理，将helmholtz共振吸声和多孔材料吸声技术结合，在不增加结构整体安装厚度及质量的前提下，实现轻量化条件下宽频带吸声降噪。

具体来说，在本实施例中，瓦楞纸卷12采用轻质的瓦楞纸，该瓦楞纸由瓦楞介质和平坦的衬板组成，瓦楞纸的截面凹槽形状可以为半圆形、水波纹形或三角形等。穿孔吸声结构1的穿孔直径及穿孔率由瓦楞纸的截面凹槽曲线形状决定，在满足吸声要求的条件下，其厚度应尽量小，以减小整体结构质量，实现轻量化。穿孔吸声结构1的吸声性能可由凹槽曲线形状、凹槽镶板及衬板厚度调节。

空腔4以穿孔吸声结构1和背腔吸声层2为上下平面，空腔4的侧壁由固定带3构成，空腔4与穿孔吸声结构1共同形成helmholtz共振吸声体。背腔吸声层2可采用常用的多孔吸声材料如聚氨酯多孔泡沫、三聚氰胺、泡沫塑料等。穿孔吸声结构1和背腔吸声层2由固定带3缠绕，构成一个整体。固定带3采用聚四氟乙烯带，固定带3与穿孔吸声结构1和背腔吸声层2直接连接。

本实施例的复合吸声结构的原理为：声源由穿孔吸声结构1入射，经过helmholtz吸声体(穿孔吸声结构1和空腔4)的共振消耗声能，而后空腔4内的空气与多孔吸声材料(背腔吸声层2)相互作用，发生二次共振，再消耗一部分声能，最后多孔吸声材料(背腔吸声层2)通过空气与材料内部的孔壁摩擦和热传导，消耗剩下的部分声能，实现宽频优良的吸声效果。

总体而言，本实施例的复合吸声结构具有轻质、易于加工、成本低等特点，穿孔吸声结构1的材料为波纹型瓦楞纸，相比于传统的穿孔板结构质量明显降低，有效的实现了降噪的轻量化。且该结构克服了传统穿孔板结构作用频带窄的不足，为多孔材料低频段降噪性能较弱做了补充，可以实现轻质条件下的宽频吸声。

该复合吸声结构的实验吸声系数图如图9所示。该复合吸声结构在中高频具有极好的吸声特性，在1600hz～6300hz平均吸声系数可以达到0.78，而通过改变瓦楞纸截面凹槽曲线(半圆，水波纹、三角等)、穿孔空间占比、穿孔结构厚度等参数可以明显扩宽低频吸声峰的范围，实现宽频带吸声；通过对纸型穿孔吸声结构1下截面的截面形式，如波峰型、腰鼓型或随某函数曲线进行变化等，可以实现对某个特殊频段噪声的精确控制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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