一種可控復合吸聲結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及吸聲技術領域，特別是涉及一種可控復合吸聲結構。
【背景技術】
[0002]在噪聲控制工程中，微穿孔板共振結構是一種廣泛采用的吸聲技術。眾所周知，微穿孔板結構是在板厚小于1.0mm的薄板上穿以孔徑小于1.0mm的微孔或寬度小于1.0mm的微縫，穿孔率在0.3-5%之間，板后部留有一定厚度(l-20cm)的空氣層，空腔內(nèi)不填任何吸聲材料。其共振吸聲結構的吸聲機理是，微穿孔板上的每一個穿孔與其相對應的空氣層組成的系統(tǒng)類似于亥姆霍茲共振器，微穿孔板共振吸聲結構可理解為許多亥姆霍茲共振器的并聯(lián)。當聲波進入小孔后便激發(fā)空腔內(nèi)空氣振動，如果聲波頻率與該結構共振頻率相同時，腔內(nèi)空氣便發(fā)生共振，穿孔板孔頸處空氣柱往復振動，速度、幅值達最大值，摩擦與阻尼也最大；此時，使聲能轉變?yōu)闊崮茏疃?，即消耗聲能最多，從而發(fā)揮高效吸聲作用。
[0003]基于上述性能優(yōu)勢，微穿孔板共振結構在眾多領域得到了廣泛應用，如飛機降噪、體育館吸聲、通風管道吸聲等。然而，微孔的孔徑橫截面較小或微縫的縫隙橫截面較小，加工難度較大；且對于現(xiàn)有傳統(tǒng)的單層微穿孔板共振吸聲結構來說，其有效吸聲中心頻率固定且頻帶窄的本質決定了它不能有效地應對上述復雜的噪聲環(huán)境。
[0004]有鑒于此，亟待另辟蹊徑針對現(xiàn)有微穿孔板共振結構進行優(yōu)化設計，以有效克服上述缺陷，在提升加工藝性的基礎上，為適應不同場合的吸聲要求提供可靠保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )要解決的技術問題
[0006]本發(fā)明要解決的技術問題是解決提供一種加工容易、可調(diào)控吸聲性能的復合吸聲板。
[0007]( 二)技術方案
[0008]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種可控復合吸聲結構，包括貼合設置的多層壓電薄膜構成的吸聲板、噪聲頻率采集元件和吸聲控制器；其中，每層所述壓電薄膜上設有多個貫通的吸聲孔，且相鄰兩層所述壓電薄膜上的至少部分所述吸聲孔錯位連通，形成消聲縫隙；所述噪聲頻率采集元件用于獲取環(huán)境噪聲頻率；所述吸聲控制器的信號接收端口與所述噪聲頻率采集元件的信號輸出端口連接，所述吸聲控制器通過引線與所述壓力薄膜電連接，以施加激勵電壓至所述壓電薄膜。
[0009]優(yōu)選地，所述噪聲頻率采集元件為傳聲器，并根據(jù)獲取的噪聲頻率以電壓信號的方式輸出至所述吸聲控制器。
[0010]優(yōu)選地，所述吸聲控制器為電壓調(diào)制電路。
[0011]優(yōu)選地，所述電壓調(diào)制電路配置有:存儲模塊，儲存預設的壓電薄膜上所述吸聲孔的孔徑與激勵電壓閾值的第一關系表，和噪聲頻率與所述吸聲孔的孔徑的第二關系表；比較判斷模塊，根據(jù)所述噪聲頻率依次查找所述第一關系表和所述第二關系表，獲得所需施加的激勵電壓。
[0012]優(yōu)選地，相鄰兩層所述壓電薄膜的相對位置可調(diào)，以便調(diào)整所述消聲縫隙的大小。
[0013]優(yōu)選地，每層所述壓電薄膜上的穿孔形狀、尺寸和排布方式相同。
[0014]優(yōu)選地，每層所述壓電薄膜上的穿孔形狀、尺寸和排布方式相異。
[0015]優(yōu)選地，所述壓電薄膜為共聚物壓電薄膜、交聯(lián)聚丙烯壓電薄膜或聚偏二氟乙烯壓電薄膜。
[0016]優(yōu)選地，相鄰兩層所述壓電薄膜之間的所有吸聲孔均錯位連通。
[0017]優(yōu)選地，所述基體采用剛性材料制成。
[0018](三)有益效果
[0019]本發(fā)明的上述技術方案具有如下優(yōu)點:
[0020]本發(fā)明提供的可控復合吸聲結構，有效利用了壓電薄膜的逆壓電效應特性，多層貼合設置的壓電薄膜上均開設有吸聲孔，并在貼合面處錯位連通形成消聲縫隙，由此形成微穿孔板結構；如此設置，加工時僅需要在壓電薄膜上加工出較大的孔，通過錯位布置的相鄰兩層膜即能夠形成小尺寸吸聲縫隙，易于加工，解決了現(xiàn)有技術在吸聲板上加工微孔或微縫困難的問題。同時，在吸聲板與基體間的空腔能夠與吸聲板起到共振作用，使得該結構的吸聲效果尤為顯著，優(yōu)于傳統(tǒng)的吸聲機構。工作過程中，吸聲控制器根據(jù)環(huán)境噪聲頻率可施加激勵電場至壓電薄膜，壓電薄膜的形變使得其上的吸聲孔的孔徑產(chǎn)生相應的改變，或者改變相鄰壓電薄膜之間錯位程度，從而能夠間接改變貼合處所形成的消聲縫隙的大小，實現(xiàn)消聲縫隙大小具有可調(diào)性，由此吸聲板可循環(huán)實時地對于不同頻率噪聲的可控主動吸聲性能，擴大了該吸聲結構的有效吸聲頻帶。與現(xiàn)有技術相比，具有結構加工容易，生產(chǎn)成本低，吸聲效果顯著的特點。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明【具體實施方式】所述可控復合吸聲結構的整體結構示意圖；
[0022]圖2是圖1中所示吸聲板與基體的俯視圖；
[0023]圖3是圖2的A-A剖面圖。
[0024]圖中:
[0025]吸聲板1、壓電薄膜11、吸聲孔111、壓電薄膜12、吸聲孔121、消聲縫隙13、吸聲控制器2、噪聲頻率采集元件3、基體4、空腔41。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0027]請參見圖1，該圖示出了本實施方式所述可控復合吸聲結構的整體結構示意圖。
[0028]該可控復合吸聲結構的吸聲板I和基體4復合連接而成，兩者之間有共振空腔41。吸聲板I由貼合設置的壓電薄膜11和壓電薄膜12構成。每層壓電薄膜上均設置有多個貫通的吸聲孔，壓電薄膜11上的吸聲孔111與壓電薄膜12上的吸聲孔121在貼合面錯位連通，形成消聲縫隙13。具體請一并參見圖2和圖3，其中，圖2是圖1中所示吸聲板和基體的俯視圖，圖3是圖2的A-A剖面圖。這里的“錯位連通”是指，壓電薄膜11和壓電薄膜12貼合時，兩層膜之間的吸聲孔的中心不處于同一直線上，僅有吸聲孔的局部處于連通狀態(tài)，其他部分被膜面所蓋合。當聲波進入消聲縫隙13后便激發(fā)空腔41內(nèi)空氣振動，聲波頻率與該結構共振頻率相同時，腔內(nèi)空氣便發(fā)生共振，使聲能轉變?yōu)闊崮?，從而發(fā)揮高效吸聲作用。
[0029]本方案中，壓電薄膜11和壓電薄膜12分別通過引線與吸聲控制器2的控制信號輸出端電連接，吸聲控制器2的信號接收端口與噪聲頻率采集元件3的信號輸出端口連接。噪聲頻率采集元件3用于獲取環(huán)境噪聲頻率，并輸出至吸聲控制器2，進而通過吸聲控制器2向壓電薄膜11和壓電薄膜12施加激勵電壓，形成交變電場。如此設置，利用壓電薄膜的逆壓電效應產(chǎn)生形變，使得壓電薄膜上的穿孔孔徑產(chǎn)生相應改變，實現(xiàn)該吸聲板對于不同頻率噪聲的可控主動吸聲性能，擴大了該吸聲結構的有效吸聲頻帶。
[0030]應當理解，前述吸聲控制器2可以采用單片機為控制單元執(zhí)行，也可以采用電壓調(diào)制電路施加激勵電壓。該電壓調(diào)制電路的具體元件配置可以根據(jù)現(xiàn)有技術實現(xiàn)，故本文不再贅述。
[0031]其中，壓電薄膜11和壓電薄膜12的相對位置可調(diào)，以便調(diào)整消聲縫隙13的大小，適應不同的應用場合。特別說明的是，該吸聲板I不局限于圖中所示由兩層壓電薄膜貼合而成，實際上，根據(jù)需要也可以采用其他復數(shù)層的壓電薄膜貼合形成該吸聲板1，例如，三層或四層等。此外，兩層壓電薄膜均可以為單片膜，顯然，僅就微穿孔板結構的實現(xiàn)而言，也可以包括多層貼合設置的子膜。
[0032]對于每層壓電薄膜而言，其上的穿孔形狀、尺寸和排布方式可以完全相同，或者穿孔形狀、尺寸和排布方式中任一者或二者選擇性相同，通過吸聲控制器2輸出相同的激勵電壓，進而產(chǎn)生相同