CN103559877A

CN103559877A - 一种基于分流扬声器和微穿孔板的复合吸声结构

Info

Publication number: CN103559877A
Application number: CN201310298319.2A
Authority: CN
Inventors: 陶建成; 井瑞祥; 邱小军
Original assignee: Nanjing University
Current assignee: Nanjing University
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2013-07-17
Publication date: 2014-02-05

Abstract

本发明公开了一种基于分流扬声器和微穿孔板的复合吸声结构。该结构由微穿孔板、空腔、扬声器、分流电路及背腔组成，分流电路有电阻、电容、电感以及负阻抗转换器构成。通过调节分流电路中的电学参数，可实现较宽频带吸声和低频吸声。与传统的微穿孔板、吸声材料和有源噪声控制相比，本发明结构低频吸声性能好，厚度小，结构简单便于调节，清洁无污染。

Description

一种基于分流扬声器和微穿孔板的复合吸声结构

一、技术领域

本发明涉及一种吸声结构，特别是一种基于分流扬声器和微穿孔板的复合吸声结构，通过分流电路中元件参数的选取(电阻、电容、电感)调节低频吸声性能，复合吸声结构整体厚度小，在低频具有较宽频带的吸声效果。

二、背景技术

微穿孔指孔径为丝米级的穿孔，可在保证高声阻的前提下提供较低的声质量。微穿孔板结合板后的空腔构成共振吸声体，称为微孔吸声结构。与传统吸声材料相比，微穿孔吸声结构不含多孔吸声材料、不受板材限制、清洁无污染。微穿孔吸声结构的设计理论于1987年提出(马大猷，微穿孔板吸声结构的理论和设计，中国科学，29，77-84，1987)。

在低频(例如低于200Hz)微穿孔吸声结构要求背腔深度较大，实际应用中受到空间限制。因此在低频段拓宽吸声频带并降低吸声结构的尺寸有重大的意义。常见的改进方法包括采用双层及多层微穿孔吸声结构(D.H.Lee andY.P. Kwon，Estimation of the absorption performanceof multiple layer perforated panel systems by transfer matrix method，J.Sound Vib.，278，847-860，2004；CN91224359.7；CN201120337855.5；CN201210276863.2)，或采用不同深度的背腔(C.Wang and L. Huang，On the acoustic properties of parallel arrangement of multiplemicro-perforated panel absorbers with different cavity depths，J.Acoust.Soc.Am.，130，208-218，2011)及不规则形状的背腔，这类方法可以拓宽微穿孔吸声结构的有效频带，但在低频吸声性能的改善依然以增加背腔深度为代价。分割背腔及在背腔中采用蜂窝结构(M.Toyoda，D.Takahashi，Sound transmission through a microperforated-panel structure with subdivided aircavities，J.Acoust.Soc.Am.，124，3594-3603，2008)以及在微孔和背腔添加吸声材料(ZhouHong，Li Bo，Huang Guangsu，He Jia，A novel composite sound absorber with recycled rubberparticles，J.Sound Vib.，304，400-406，2007)虽不增加背腔深度，但对低频吸声性能的改进有限。

将主动噪声控制与微穿孔吸声结构组合使用，可以较好地实现低频宽带吸声(P.Cobo，J.Pfretzschner，M.Cuesta，and D.K.Anthony，Hybrid passive-active absorption usingmicroperforated panels，J.Acoust.Soc.Am.，116，2118-2125，2004)。CN201110308493.1公布了用压电薄膜制作微穿孔板，外接主动控制电路的一种自适应微穿孔板吸声器及其微孔实时调节方法。这类复合吸声结构中的主动控制系统复杂，为了保证性能需要引入高性能且稳定可靠的控制器并且还需要参考信号传感器及误差信号传感器。

CN200910235725.8公开了一种具有共振吸声结构的微穿孔板，采用弹性材料连接微穿孔板和刚性后墙，随着声波频率的变化以及振动气流的影响，可自动调整微穿孔板与刚性壁面之间的距离以拓宽吸声频带，但没有给出具体的吸声性能。CN201220636401.2提出了一种微穿孔板薄膜粘层复合吸声板，包括微穿孔板吸声层、粘弹结构吸声层和薄膜吸声层三层吸声组合层，要求粘弹结构吸声层具有弹性通孔和微细弹性通道，弹性通孔的位置与微穿孔板吸声层的微孔相对应，微细弹性通道连通所述弹性通孔，结构复杂且加工要求高。CN 102543061A提出了一种在双层微穿孔板结构后腔内安装薄膜的宽带吸声结构，该结构需要2个支架且需要在后腔安装凹槽结构，薄膜部份包含粘弹性圈、弹性薄膜和隔声膜片结构复杂且加工要求高。CN 201210146634.9提出了基于微穿孔板和腔内共振系统的组合吸声结构，腔内共振系统由平板(3)、阻尼器(4)、弹簧(5)构成，共振系统的参数根据需要进行调整，可以实现低频宽带吸声，具体实现时涉及三种器件，系统成本高，组装难度较大。

本发明基于分流扬声器实现低频共振吸声，结合微穿孔板结构，实现了低频宽频吸声效果；与传统的微穿孔板和吸声材料相比，本发明低频吸声特性好且便于调节、厚度小、清洁无污染、结构简单。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种基于分流扬声器和微穿孔板的复合吸声结构的制作方法，分流扬声器形成低频共振吸声系统，其吸声特性通过分流电路中元件参数的选取进行调节，分流扬声器与微穿孔板构成复合吸声结构，使得有效吸声频段拓宽，低频吸声特性明显。与传统的微穿孔板、吸声材料和有源噪声控制相比，本发明低频吸声特性好且便于调节、厚度小。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

如附图1所示：

将闭箱扬声器中扬声器单元的两端引出，连接分流电路形成分流扬声器。将分流扬声器作为背墙安装在微穿孔吸声体后组成复合吸声结构。在分流电路中选取合适的参数，调节整个复合吸声结构的吸声性能。

本发明的有益效果是：在整体厚度相同的情况下，通过分流电路中选取合适的参数(电阻、电容、电感)、可实现更好的低频宽带吸声效果。

四、附图说明

图1是本发明所述的基于分流扬声器和微穿孔板的复合吸声结构的示意图。

图2是基于分流扬声器和微穿孔板的复合吸声结构样品的照片。

图3是基于分流扬声器和微穿孔板的复合吸声结构样品的实测吸声系数。

五、具体实施

下面通过实例参照附图对本发明进行说明：

本发明所述微穿孔复合吸声结构示意图如附图1所示，结构横截面为正方形，边长为17cm。

具体实现操作如下：

A)微穿孔板选用孔径d＝1.2mm、板厚h＝4.7mm、穿孔率σ＝0.01的钢板，空腔深度D＝80mm；

B)扬声器参数为直流阻R_E＝31.1Ω、力因子Bl＝17.02Tm、振膜有效面积S＝1.5e-2m²、机械力阻R_ms＝1.07kg/s、机械力顺C_ms＝0.56mm/N、机械质量M_ms＝15.95g、闭箱容积V＝5.53e-3m³；

C)分流电路中采用50μF的电容和20Ω的电阻，电阻通过负阻抗转换电路与电容串联，总电阻抗为-20Ω+50μF。

附图3为实验测得的复合吸声结构以及传统微穿孔吸声结构的吸声系数。从附图3中可看出背腔80mm厚的微穿孔吸声结构的吸声峰值出现在230Hz附近，吸声系数大于0.6的频率范围为175Hz～325Hz。背腔175mm厚的微穿孔吸声结构的吸声峰值出现在160Hz附近，吸声系数大于0.6的频率范围为125Hz～250Hz。微穿孔结构后的空腔保持80mm厚度，将背腔深度为75mm的闭箱扬声器作为微穿孔结构的背墙，组成复合吸声结构。复合吸声结构吸声系数大于0.6的频率范围拓宽至90Hz～357Hz。可见在整体厚度保持相同的条件下，本发明提出的复合吸声结构吸声频带更宽，且低频(低于130Hz)的吸声效果更好。

本发明在微穿孔吸声结构基础上引入分流扬声器组成复合吸声结构，通过调节分流电路中电学器件的参数(电阻、电容、电感)，相同结构厚度条件下实现了低频较宽频带的吸声。与传统的微穿孔板和吸声材料相比，低频吸声特性好、结构简单且便于调节、清洁无污染。

Claims

1.一种基于分流扬声器和微穿孔板的复合吸声结构，其特征在于：

①由微穿孔板(1)、空腔(2)、扬声器(3)、分流电路(4)、背腔(5)组成；

②该复合吸声结构的横截面为长方形；

2.如权利要求1所述的基于分流扬声器和微穿孔板的复合吸声结构，其特征在于扬声器(3)可以是单个扬声器，也可以是多个扬声器的组合。

3.如权利要求1所述的基于分流扬声器和微穿孔板的复合吸声结构，其特征在于分流电路(4)由电阻、电容、电感以及负阻抗转换器构成。

4.如权利要求1所述的基于分流扬声器和微穿孔板的复合吸声结构，其特征在于背腔(5)可以是闭箱，也可以是倒相箱。