声吸收器、吸声壁以及设计和生产方法技术

本发明专利技术涉及一种无源声吸收器(3、4、6、7、8)，其包括经由输入方向(D3)向外部开口的腔(30、80)，以形成用于第一频率的亥姆霍兹谐振器。根据本发明专利技术，所述吸收器还包括至少一个移动元件或晶片(32、42、62、72a、72b)，所述移动元件或晶片以非密封方式由悬架(33、43、6140)悬挂或保持在阻挡所述颈部的位置。确定悬架和晶片的相对刚度，使得组件在以不同于第一频率的第二频率的“活塞”运动的振动中谐振，从而实现对该第二频率或频率范围的吸收。混合型包括线圈(324)，其被控制以调节吸收器的声阻抗。本发明专利技术提出了一种包括多个这样的吸收器的吸声壁，这些吸收器由通过穿孔开口的重复结构制成，每个穿孔接收这样的晶片，本发明专利技术还提出了设计和制造这种吸收器或壁的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】声吸收器、吸声壁以及设计和生产方法本专利技术涉及一种无源声吸收器，其包括在声波经由颈部穿过前壁入射的方向上向外开口的腔，以便形成第一频率的亥姆霍兹谐振器。根据本专利技术，所述吸收器还包括至少一个移动元件或晶片，所述移动元件或晶片以非密封方式由悬架悬挂或保持在阻挡所述颈部的位置。另外，确定了悬架和晶片的相对刚度使得晶片和悬架臂的组件在不同于第一频率的第二频率处以“活塞”型谐振模式振动，从而产生对所述第二频率或频率范围的吸收。该第二频率位于第一频率和第三频率之间，该第三频率是在露天测量时具有其悬架的整个晶片的频率。另外，混合型包括被控制以调节吸收器的声阻抗的线圈。本专利技术提出了一种吸声壁，其包括多个这样的吸收器，这些吸收器由通过穿孔开口的重复结构制成，每个穿孔都接收这样的晶片。本专利技术还提出了一种设计和生产这种吸收器或壁的方法。
技术介绍
噪音是噪音污染的重要来源。泡沫等无源降噪解决方案广泛应用于大多数领域。使用亥姆霍兹谐振器的无源解决方案也被广泛应用，特别是为了避免可能成为声谐振的源的反射。例如，吸声花瓶布置在希腊或罗马剧院的看台下，以避免反射并改善建筑物的声学效果。调节花瓶的尺寸和形状以获得允许抑制看台中的声波反射的谐振系统。如今，在喷气发动机短舱中存在类似的装置。该系统是基于腔的声谐振，所述腔可被描述为“谐振腔”。谐振腔的功能在很久之后被概念化，现在被称为“亥姆霍兹谐振器”。如图1所示，亥姆霍兹1谐振器是与由颈部11和后部体积10组成的开口瓶相当的开放腔。在该图中，该腔10封闭在侧壁19、底壁18和前壁17中，并且仅通过穿过前壁17的孔口在方向A11上开口。该孔口形成具有一定长度的“颈部”11，因此限定了由颈部的长度L11及其开口表面A11限定的体积，例如，形成圆柱形颈部的圆形表面。在这种装置中，颈部11的体积和腔的后部体积10分别与具有一个自由度的机械振荡系统的质量和刚度相当。然后通过将由声波产生的压力变化转换成流体运动来产生吸收。然后，谐振器的谐振频率处的声波能量被传递到谐振系统。为了衰减给定频率的声波，亥姆霍兹谐振器的大小应使得其固有频率适应该频率，以便根据以下公式进行衰减：其中，Acol＝π.r2,Lcol和Vcavité分别是开口的表面A11，颈部11的长度L11和后腔10的体积V10。最近，已经开发了有源解决方案，其使用根据声波激活和操作的声发射器，其中声波被衰减以产生降低其强度的相消干涉。然而，这种类型的解决方案复杂、脆弱且昂贵。根据所使用的解决方案的成本、空间要求和其他约束(例如工作温度)来选择降噪装置，如在降低飞机反应器的噪声的情况下。在大型空间(例如剧院或交通大厅)中进行噪声补偿的情况下，难以预测有源吸声壁的成本。亥姆霍兹谐振器或局部有源噪声补偿器的使用使得可以限制与声谐振模式特别相关的干扰。在声音产生非常重要的飞机反应器中，民用航空标准对飞机噪声的发射施加了越来越严格的限制。在所有可能的降噪解决方案中，由于对温度和振动的非常高的要求，仅无源解决方案在反应器中是可行的，其可以是声学和机械的。如图2所示，代替使用泡沫或作为附加的解决方案，调谐为亥姆霍兹谐振器的腔目前被植入在反应器壁上。这些腔10使用形成蜂窝形状的循环性结构的板20制成，如图2所示。这种板20封闭在实心后板28和前板27之间。它穿有通向单元10的孔11，每个孔构成谐振器1的颈部。该结构允许使获得的组件2适应反应器外壁的形状并确保其刚性。已经提出了其他无源解决方案，例如在文献US8857563中，其提出了亥姆霍兹腔，其前壁和/或后壁由固定在颈部内的柔性膜形成，从而使一个或几个壁变形。这些柔性壁有时具有孔口并且能够配备有镇流器，该镇流器允许改变壁和整个腔的声学响应。还提出将亥姆霍兹腔与多孔材料相结合。在US2012/0155688中，提出了制造开孔吸声材料的刚性板，其吸收第一频率，并使用该板的弯曲刚度来吸收第二频率。在一个特定的变体中，该文献还提出切入板开口，这能够形成现有技术中已知的亥姆霍兹腔。本专利技术的目的之一是克服现有技术的缺点。本专利技术寻求改进，特别是在吸收性能方面，以及在衰减频率范围的宽度和定位方面。本专利技术还寻求提高实施和适应的灵活性，包括在吸收频率、频谱宽度和较低频率方面的设计灵活性。本专利技术还寻求成本、简单性和可靠性以及对外部应力的抵抗力。
技术实现思路
本专利技术提出了一种声吸收装置，特别是无源装置，包括限定腔的刚性外壳，该腔围绕其周边封闭除了在所谓的输入方向(通常是单个)，该腔通过所述输入方向向外开放。该出口由穿过所谓的前壁的至少一个孔口构成，该前壁是刚性的并且具有确定的厚度，从而形成具有特定开口表面和特定长度的至少一个颈部。在这种外壳中，该颈部因此具有固定的形状和位置，以及不变的尺寸。所述外壳和所述颈部的尺寸通常由外壳的体积以及颈部的表面和长度决定，其一起形成用于称为固有频率的第一频率或频率范围的入射波的亥姆霍兹谐振器。可选地，该颈部分布在通向同一腔的若干孔口中，使得组件表现得像单个亥姆霍兹谐振器，其中孔口大多在相同方向或基本平行的方向上开放，例如形成小于30°或15°的角度。根据本专利技术，该吸收器还包括至少一个移动元件，这里称为晶片，通过一个或更多个机械连接件，以在其行程的至少一部分上未密封的方式在至少部分地阻挡至少部分所述至少一个所述颈部的位置处悬挂在所述外壳上，其中机械连接件这里称为悬架(例如通过材料的连续性)。即，在移动行程的至少一部分或整个行程上仍然存在泄漏部分。在一些实施例中，存在永久性泄漏部分。在这种情况下，移动元件可以在其整个行程中保持或不保持在颈部内。根据其他实施例，当移动元件位于颈部内时，移动元件也能够以密封方式阻挡腔，但是有一部分行程会出现泄漏部分，例如在其行程的两端或两端中的至少一个。此外，根据本专利技术，确定了悬架的刚度以及晶片的刚度(或以其比例)，使得所述晶片沿着入射波的方向在不同于第一频率(特别是较低频率)的第二频率或频率范围处以“活塞”型谐振模式振动，从而实现对该第二频率或频率范围的吸收。为了实现这种阻挡，晶片能够相对于颈部定位在其内部或其前面或外部的各种位置中，并且以能够在其移动期间变化的方式。通常，将悬挂的晶片定位成使得加载后进行测试或计算的(即，具有晶片但在腔外的露天中)吸收器的悬架具有与第一频率不同的第三频率谐振。因此，通过组装腔和悬挂的晶片获得的第二频率将位于第一频率(即腔的亥姆霍兹频率)和第三频率(在露天中测量的悬挂的晶片的频率)之间。第三频率优选地低于第一频率。位于两者之间的第二频率也低于亥姆霍兹频率。或者，第三频率高于第一频率。因此，位于两者之间的第二频率也高于亥姆霍兹频率。优选地，晶片占据颈部的至少80％的截面。在由一片不均匀刚度的片材形成的晶片的情况下，该片材具有以活塞模式移动并在颈部的至少80％的截面上形成所述晶片的部分。对于二维物体，这里以“活塞模式”的这种位移被定义为垂直于其平均表面的运动，其中物体在平均表面中具有相对于该运动非常小或甚至可忽略的变形。即，所有部分在同一方向上以相同或非常接近的速度同时运动，并因此几乎没有弯曲。“活塞”模式的这种运动不同于例如变形分布在物体的整个表面上的“鼓”模式的运动。因此，固定在其周边上的具有恒定厚度的柔性膜将在鼓模式下变形，就像在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声吸收装置(3、4、6、7、8)，特别是无源吸收器，包括限定腔(30、80)的外壳(37、38、39、87、88、89)，该腔通过穿过具有确定的厚度的前壁(37)的至少一个孔向外开放到入口方向(D3)，从而形成具有确定的开口表面(A31)和确定的长度(L31)的颈部(31、41、61、71、81)，所述外壳和所述颈部的尺寸被确定为一起形成用于第一频率或频率范围的亥姆霍兹谐振器，该第一频率或频率范围称为固有频率，其特征在于，所述装置包括至少一个移动元件或晶片(32、42、62、72a、72b、92a、92b)，通过一个或更多个机械连接件或悬架(33、43、6140、83、931a、931b)在部分地阻挡所述至少一个颈部的位置处悬挂于所述外壳，即在其全部或部分行程上未密封；并且其中，所述悬架的刚度和所述晶片的刚度是结合确定的，尤其是以比值的方式确定，使得所述晶片沿着入射波(D3)的方向以“活塞”型谐振模式在不同于所述第一频率、特别是更低的第二频率或频率范围内振动，从而实现对该第二频率或频率范围的吸收。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.08 FR 16509831.一种声吸收装置(3、4、6、7、8)，特别是无源吸收器，包括限定腔(30、80)的外壳(37、38、39、87、88、89)，该腔通过穿过具有确定的厚度的前壁(37)的至少一个孔向外开放到入口方向(D3)，从而形成具有确定的开口表面(A31)和确定的长度(L31)的颈部(31、41、61、71、81)，所述外壳和所述颈部的尺寸被确定为一起形成用于第一频率或频率范围的亥姆霍兹谐振器，该第一频率或频率范围称为固有频率，其特征在于，所述装置包括至少一个移动元件或晶片(32、42、62、72a、72b、92a、92b)，通过一个或更多个机械连接件或悬架(33、43、6140、83、931a、931b)在部分地阻挡所述至少一个颈部的位置处悬挂于所述外壳，即在其全部或部分行程上未密封；并且其中，所述悬架的刚度和所述晶片的刚度是结合确定的，尤其是以比值的方式确定，使得所述晶片沿着入射波(D3)的方向以“活塞”型谐振模式在不同于所述第一频率、特别是更低的第二频率或频率范围内振动，从而实现对该第二频率或频率范围的吸收。2.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述晶片(32、42、62、72a、72b、92a、92b)由选自以下材料中的一种或更多种制成：硅、石英、氧化铝、钛及其合金、钢、铝及其合金、塑料，特别是聚合物。3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述悬架(33、43、6140、83、931a、931b)由材料并根据提供弹性行为的几何形状制成，其中，对于平均直径在10mm和20mm之间的晶片，晶片在其周边的移动的刚度小于6N/m，特别是小于2N/m。4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(3)，其特征在于，所述悬架(33)包括将所述晶片(32)连接到所述外壳(37)的细长臂(331)，所述细长臂(331)具有围绕所述晶片、平行于所述颈部(31)和/或所述晶片(32)的边缘延伸的形状。5.根据权利要求4所述的装置(3)，其特征在于，所述晶片通过借助于在所述板或片中制成一个或更多个切口(330)以便形成悬架臂(331)而相对于所述外壳可移动的部分，从而在与所述外壳(37)成一体的板(320、512、612)内或片内制成。6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置(6、7)，其特征在于，所述晶片(62、72a、72b)通过在两端从所述颈部突出的一个或更多个前进部保持在所述颈部中，所述前进部在所述晶片周边的前面延伸，从而形成防止所述晶片从所述颈部脱离的止挡件。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置(7)，其特征在于，所述晶片(72a、72b)具有以在足够确定的长度上的确定的偏差与所述颈部的内表面一致的周边，结合所述偏差...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃米尔·马丁奇科，亚历山大·乌杜安，斯特凡娜·杜兰德，努迪尼·雅库比，埃利·勒弗夫尔，伊夫·奥勒冈，
申请(专利权)人：巴黎第十一大学，法国国家科学研究中心，勒芒大学，
类型：发明
国别省市：法国,FR