一種具有內(nèi)置腔體的穿孔板共振吸聲裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及吸聲降噪技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種具有內(nèi)置腔體的穿孔板共振吸聲裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 共振吸聲結(jié)構(gòu)是利用共振吸聲原理設(shè)計(jì)的吸聲體，在聲波的激勵(lì)下，振動(dòng)著的結(jié) 構(gòu)由于自身的內(nèi)摩擦和空氣的摩擦，把一部分振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏牡?，根?jù)能量守 恒定律，運(yùn)些損耗的能量必然來自激勵(lì)它們振動(dòng)的聲能量。入射聲波的頻率與結(jié)構(gòu)的固有 頻率相吻合時(shí)，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振，此時(shí)引起的能量損耗即構(gòu)件的吸聲系數(shù)最大。
[0003] 常見的共振吸聲結(jié)構(gòu)有薄板吸聲結(jié)構(gòu)、穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)（包括微穿孔板吸聲結(jié) 構(gòu)）。為使穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)具有較高的共振吸聲系數(shù)，應(yīng)使穿孔板結(jié)構(gòu)的聲阻與大氣的 特性阻抗相匹配，即穿孔板結(jié)構(gòu)的相對(duì)聲阻率應(yīng)該控制在1附近。普通穿孔板因?yàn)榭讖捷^ 大，本身所提供的線性聲阻很低，當(dāng)入射聲壓不很高時(shí)，即使采用微穿孔板并考慮非線性聲 阻，仍很難獲得足夠高的聲阻率，因此需在穿孔板背面襯貼多孔吸聲材料W補(bǔ)充聲阻。該方 法能有效提高吸聲系數(shù)，但是增加了結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)成本，降低了結(jié)構(gòu)的耐候性，同時(shí)會(huì)造成二 次污染。微穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)與普通穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)相比，其主要特點(diǎn)是穿孔直徑 在1毫米W下，具有低聲質(zhì)量、高聲阻，其吸聲頻帶寬度優(yōu)于常規(guī)的穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)，并 且具有清潔無污染、不受環(huán)境限制等優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 然而，無論是普通穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)還是微穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)，通常在共振 頻率附近具有較好的吸聲性能，偏離共振頻率時(shí)其吸聲性能會(huì)顯著下降。由于傳統(tǒng)穿孔板 共振吸聲結(jié)構(gòu)的共振吸收頻率主要與穿孔板背后空腔深度及板厚有關(guān)，為提高低頻段的吸 聲系數(shù)，需要增加空腔的深度(最佳值為入射聲波波長的1/4)或板厚。實(shí)際應(yīng)用中，由于受 空間限制，背后空腔往往只能取有限深度；受工程造價(jià)和承重等限制，板厚也希望盡可能 小。
[000引專利文獻(xiàn)CN1148719C公開了一種管束式穿孔板共振吸聲裝置，通過在穿孔板小孔 后套接與小孔直徑相同的柔性小管，并利用柔性管束的長度不受穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)腔深 的限制的特點(diǎn)將小管設(shè)計(jì)成長短不一，W調(diào)控共振頻率和改變不同頻率下的吸聲系數(shù)。根 據(jù)穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)原理，套接小管后穿孔板的孔深等效于板厚與小管長度之和，該專 利的原理是通過變相增加孔深、孔末端聲阻使得穿孔板吸聲頻帶向低頻運(yùn)動(dòng)，并提高吸聲 系數(shù)，同時(shí)額外引入了細(xì)長管束的管共振，增加了吸聲頻譜中共振吸收峰數(shù)，拓寬了吸聲頻 帶。然而，該結(jié)構(gòu)吸聲頻帶局限于中低頻，吸聲頻帶尚不夠?qū)挕?br>[0006]專利文獻(xiàn)CN101645263B公開了一種管束穿孔板復(fù)合共振吸聲裝置，在上述結(jié)構(gòu)基 礎(chǔ)上，在穿孔板外表面覆蓋一層多孔吸聲材料，雖然可進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)對(duì)中高頻聲的吸聲 系數(shù)，但結(jié)構(gòu)厚度會(huì)有所增加，結(jié)構(gòu)表面強(qiáng)度有所下降，有時(shí)還會(huì)造成二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提出了一種具有內(nèi)置腔體的穿孔板共振吸聲裝置，有效提高穿孔板共振吸 聲裝置的吸聲系數(shù)、拓寬吸聲頻帶，適用范圍廣。
[0008] -種具有內(nèi)置腔體的穿孔板共振吸聲裝置，包括穿孔板和板后空腔，所述穿孔板 的內(nèi)部設(shè)有封閉的腔體，所述腔體內(nèi)部分空間充填有液體和固體顆粒中的至少一種。
[0009] 本裝置在聲波的激勵(lì)下，腔體內(nèi)的氣體、液體（固體顆粒)振動(dòng)(含相對(duì)運(yùn)動(dòng)），通過 液體(固體顆粒)和氣體內(nèi)部黏滯阻力(摩擦阻力）、氣體與液體(固體顆粒)跟腔體內(nèi)壁相對(duì) 運(yùn)動(dòng)時(shí)沿程摩擦阻力等做功產(chǎn)生的黏滯吸收、傳導(dǎo)吸收和分子弛豫吸收，可將聲能最大程 度轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，從而有效提高穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)吸聲系數(shù)。其中，所述液體和固體 顆?？蒞同時(shí)存在，或者只充填其中一種。
[0010] 部分空間充填是指空腔內(nèi)的液體和固體顆粒是可W晃動(dòng)的，沒有填充滿，存在氣 體，即液體和固體顆粒可被聲波激勵(lì)振動(dòng)，充填的一定體積比的氣液、氣固或氣液固共存 體、不同粒徑的顆粒等各自存在不同的固有頻率，當(dāng)入射聲波的頻率與運(yùn)些固有頻率相吻 合時(shí)，可產(chǎn)生共振，此時(shí)引起的能量損耗最大。通過調(diào)整腔體形狀、體積、腔內(nèi)氣壓、腔內(nèi)氣 液、氣固或氣液固材料種類(含固體顆粒粒徑分布)及其體積比，針對(duì)性調(diào)控和提高穿孔板 共振吸聲裝置對(duì)不同頻率聲波的吸聲系數(shù)(特別是低頻段吸聲系數(shù)）。
[0011] 封閉的腔體形狀、體積、腔內(nèi)氣壓、腔內(nèi)共存的氣液、氣固或氣液固材料種類及其 體積比等參數(shù)中，若有一個(gè)不同，即視為一種類型的腔體，那么所述封閉腔體可W是單一種 類的腔體，也可W是多種類型腔體的任意組合。所述腔體在板體內(nèi)部可W是單層排列，也可 W是多層排列;可W是隨機(jī)排列，也可W按一定的規(guī)律組合排列。
[0012] 為了在不改變板厚的情況下增加孔深，優(yōu)選的，所述穿孔板的穿孔的內(nèi)壁相對(duì)穿 孔板厚度方向傾斜設(shè)置。可W增加孔深，從而使共振吸收峰向低頻移動(dòng)。
[0013] 優(yōu)選的，所述穿孔板的穿孔的橫截面沿穿孔板厚度方向連續(xù)變化。變化可W是規(guī) 則或無規(guī)則的，形成臺(tái)階、曲面等結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁。也可W增加孔深，使共振吸收峰向低頻移動(dòng)。 還可W通過使孔深方向截面積連續(xù)變化，使孔深方向聲阻抗隨之發(fā)生連續(xù)變化，有利于提 高吸聲系數(shù)。
[0014] 優(yōu)選的，所述穿孔板的穿孔的內(nèi)壁粗糖度Ra巧Ομπι?？蒞進(jìn)一步增加聲阻。
[0015] 優(yōu)選的，所述液體的黏度不小于IcP。液體可W采用水、油類等。較大的黏度能增加 液體與腔體內(nèi)壁、腔體內(nèi)固體顆粒等之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力，也能增加液體各部分相對(duì) 運(yùn)動(dòng)時(shí)的黏滯阻力，通過摩擦力和黏滯阻力作功，將更多聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，有效增加聲能損 耗。
[0016] 為了獲取材料方便，降低成本，優(yōu)選的，所述的固體顆粒為沙堿和橡膠顆粒中的至 少一種。所述腔體中充填的固體顆粒包括但不僅限于沙堿、橡膠顆粒等，且所選用的顆?？?W是單一粒徑，也可W是多種粒徑組合。同一腔體內(nèi)可W充填單一相材料，也可W充填氣 體、液體、固體顆粒等多相混合材料。
[0017] 優(yōu)選的，所述腔體內(nèi)的氣壓為1~1.5atm。適當(dāng)增加腔體內(nèi)的氣壓，能增加液體與 腔體內(nèi)壁、腔體內(nèi)固體顆粒等之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力，也能增加液體各部分相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí) 的黏滯阻力，通過摩擦力和黏滯阻力作功，將更多聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，有效增加聲能損耗。
[0018] 優(yōu)選的，所述腔體的內(nèi)壁粗糖度Ra〉50ym。增加所述腔體的內(nèi)壁粗糖度能增加液 體、固體顆粒與腔體內(nèi)壁之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力，將更多聲能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，有效增加聲?損耗。
[0019] 優(yōu)選的，入射聲波的頻率小于250Hz時(shí)，穿孔的形狀為橫截面變化的斜穿孔，腔體 形狀采用球體，球體半徑1.0~3.0mm，腔內(nèi)氣壓為1~2atm，氣體采用空氣，液體采用硅油， 固體顆粒采用粒徑為0.5~1.5mm的沙堿，氣液固Ξ相的體積比為0.5~2:1~3:1~3。相較 于普通共振吸聲用穿孔板，上述方案額外引入了位于穿孔板板體內(nèi)、固有頻率較低、氣液固 共存的封閉腔體結(jié)構(gòu)，能有效提高穿孔板共振吸聲裝置低頻段吸聲系數(shù)。
[0020] 進(jìn)一步優(yōu)選的，入射聲波的頻率小于