用于吸收或辐射非常低的声波频率的小厚度穿孔多层结构式声学谐振器制造技术

本发明专利技术涉及一种包括谐振部(1)的声学谐振器，所述谐振部具有：在传播方向(21)上延伸的主穿孔(2)和与主穿孔(2)连通以形成非常薄的声学谐振器的一系列侧腔(3)，每个侧腔(3a,3b,3c…)通过所述主穿孔(2)的相应段的整个周边通向主穿孔(2)，并且侧腔(3)构成流体薄层，使得谐振部(1)具有“多层”结构，该“多层”结构包括所述流体薄层和谐振部(1)的将这些流体薄层分隔开的材料层。

A small thickness perforated multilayer acoustic resonator for absorbing or radiating very low acoustic frequencies

The present invention relates to an acoustic resonator including a resonator (1). The resonator has: a main perforation (2) extending in the propagation direction (21) and a series of side cavities (3) connected with the main perforation (2) to form a very thin acoustic resonator, each of which (3a, 3b, 3C.. Through the entire periphery of the corresponding section of the main perforation (2), the side chamber (3) forms a fluid thin layer, so that the resonance part (1) has a \multi-layer\ structure, which includes a material layer separating the fluid thin layer and the resonance part (1).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于吸收或辐射非常低的声波频率的小厚度穿孔多层结构式声学谐振器
本专利技术涉及声学谐振器的领域。更具体地，本专利技术涉及一种谐振器，该谐振器可以用于吸声类型的应用，例如用作吸声或消音材料，或者用于声学辐射类型的应用，例如扬声器端口(“低音反射”盒)类型的应用。
技术介绍
聚氨酯泡沫、玻璃棉类型的纤维材料或三聚氰胺泡沫通常是用于吸声的材料。这种多孔材料被包含在大多数吸声材料中，并且通常对于吸收高频(通常高于1KHz)是有效的。然而，这些多孔材料对于吸收低频(通常低于1KHz)通常不是非常有效。更一般地，这种多孔材料的缺点是吸收效率与材料的厚度成正比。例如，专利技术人估计三聚氰胺泡沫在500Hz的频率下的吸收系数的相同值将意味着该泡沫至少为几十厘米厚。吸声装置在一类型的现有技术中也是已知的，该类型的现有技术包含适合于接收和传播声波的通道并且包含形成亥姆霍兹谐振器的侧腔。例如，以下文献描述了这样的设备：-SugimotoN.,HoriokaT.,DispersioncharacteristicsofsoundwavesinatunnelwithanarrayofHelmholtzresonators,J.Acoust.Soc.Am.97,1446-1459,1995(以下称为SUGIMOTO95)；-EP1291570A2。在SUGIMOTO95文献中，每个侧腔通过通道壁中的点式切口的孔口通向通道。在文献EP1291570A2中，侧孔沿周向平行于通道延伸(参见本文献的图5b)。一般而言，配备亥姆霍兹谐振器的系统能够吸收低频，通常低于1KHz。然而，低频率的吸收需要谐振器的尺寸较大。因此，专利技术人认为，为了利用形成谐振器的腔获得500Hz的谐振频率，该腔的长度应为大约17cm。在下一文献中描述了另一种类型的吸声装置，其中一些作者也是本专利技术的专利技术人：-LeclaireP.,UmnovaO.,DupontT.,PannetonR.,Acousticalpropertiesofair-saturatedporousmaterialwithperiodicallydistributeddead-endpores,J.Acoust.Soc.Am.,137(4),1772-1782,2015(以下称为LECLAIRE15)。该文献LECLAIRE15描述了一种材料，该材料包含适合于接收和传播声波的几个主穿孔，并且包含“死端孔”类型的侧穿孔。本专利技术的一个目的在于提出一种具有小厚度的声学谐振器，其能够吸收低频，通常低于1kHz。本专利技术的另一个目的在于提出一种还能够在声学辐射类型的应用中工作的声学谐振器。
技术实现思路
为此，本专利技术提出了一种包括谐振部的声学谐振器，所述谐振部具有：-向右穿过谐振部的主穿孔，主穿孔沿传播方向延伸，该主穿孔适合于在传播方向上接收和传播至少一个声波，-一系列侧腔，其与主穿孔连通以形成声学谐振器，每个侧腔相对于传播方向横向延伸，主穿孔和侧腔被流体充满，该流体优选是空气(或者可替代地，能够是例如水)，每个侧腔通过该主穿孔的相应段的整个周边通向主穿孔，侧腔构成流体薄层，使得谐振部具有“多层”结构，该多层结构包括这些流体薄层和谐振部的将这些流体薄层分隔开的材料层。换言之，谐振部具有由流体薄层和材料层交替形成的多层结构。谐振部可以由单块材料制造或通过组装和接合例如单独加工的几个元件来制造。在流体是空气并且材料是金属的情况下，根据本专利技术的谐振器的多层结构因此特征在于在谐振部中在整个传播方向上的一连串金属层和空气薄层。作为非限制性说明，对于包括两个侧腔的谐振部，多层结构将依次包括：金属层、空气薄层、金属层、空气薄层和金属层。这样的设置有这种多层结构的谐振器使得能够使谐振部的材料与填充主穿孔和侧腔的流体之间的交换表面最大化。流体薄层内的热交换和由于主穿孔和侧腔之间的对流产生的热交换导致主穿孔中流体的可压缩性显著提高，并且因此特别地，低频率的声学吸收显著增加。优选地，谐振部可以由金属材料制成。金属材料有利于谐振部的产生。根据变型，谐振部可以由任何其它材料制成，例如由塑料制成。优选地，侧腔可以沿传播方向规则地间隔开。侧腔的规则间隔(即流体薄层的周期性布置)促进了主穿孔和侧腔之间的热交换，这导致主穿孔中流体的可压缩性提高，并且特别地使得较低频率的吸收成为可能。优选地，侧腔相对于传播方向垂直延伸。在一个实施例中，将流体薄层分隔开的每个材料层可以具有与侧腔的厚度相等的厚度。该特征使得可以针对传播方向上的总尺寸减小的谐振部优化多层结构的热交换效果。优选地，侧腔中的每个和/或将流体薄层分隔开的每个材料层的厚度可以小于3mm，优选小于2mm，优选小于或等于1mm。优选地，侧腔中的每个和/或将流体薄层分隔开的每个材料层因此可以具有几百微米的厚度。在一个实施例中，每个侧腔或流体薄层可以具有由彼此平行但不平行于传播方向的两个横向平面限定的厚度。优选地，这些横向平面可以垂直于传播方向，使得侧腔相对于传播方向垂直延伸。在一个实施例中，侧腔中的每个可以形成由以下限定的空间：-平行于传播方向且彼此平行的两个第一侧向平面，这两个第一侧向平面限定了侧腔的高度，-彼此平行且垂直于第一侧向平面的两个第二侧向平面，这两个第二侧向平面限定了侧腔的宽度，侧腔的宽度优选等于侧腔的高度，-限定了侧腔的所述厚度的所述两个横向平面，使得所述空间是平行六面体的。在后一实施例中，相对于所述平行六面体的空间，侧腔的高度与厚度之比和/或侧腔的宽度与厚度之比可以优选大于15，优选大于20，优选等于25。在本专利技术的变型中，每个侧腔可以形成非平行六面体的空间，例如圆盘、直的或向内弯曲的六边形棱镜等。优选地，侧腔中的每个侧腔的横截面与主穿孔的截面之比可以大于75，优选大于125，优选为150到160。在本文中，“截面”指的是由一个平面与一个空间相交所限定的形状。特别地，侧腔的“横截面”表述是指由该腔与该侧腔在主穿孔的对应段处切割传播方向的正中面相交所限定的形状。因此，当侧腔相对于传播方向垂直延伸时，侧腔的横截面是由该侧腔与垂直于传播方向的平面相交所限定的形状。类似地，主穿孔的截面是通过由该穿孔构成的空间与垂直于传播方向的平面相交而限定的形状，该平面穿过所述材料层之一。优选地，侧腔的高度和/或宽度可以大于或等于25mm，优选大于30mm，优选等于50mm。在一个实施例中，主穿孔可以具有正方形截面。可替代地且非限制性地，主穿孔的截面可以是圆形或任何其他形状。在一个实施例中，主穿孔可以具有小于24mm2、优选小于9mm2、优选等于4mm2的截面。侧腔和/或谐振部的这种几何形状和/或尺寸促进了谐振器内的热和对流效应。特别地，较大侧向尺寸D1和D2的空气薄层构成较大的热交换表面。根据本专利技术的谐振器使得能够针对谐振部至少在传播方向上的总尺寸减小产生低频率(通常小于1KHz)的声学吸收。事实上，谐振部在传播方向上的总厚度可以特别小于4cm，这与谐振器的声学吸收能力相比被视为较小的厚度。根据本专利技术的谐振器还使得能够针对谐振部至少在传播方向上的总尺寸减小产生声学辐射。附图说明及具体实施方式通过阅读对非限制性的实施例的详细描述以及附图，本专利技术的其他优点和特征将变得明显，在附图中：-图1是根据本专利技术的谐振器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包括谐振部(1)的声学谐振器，所述谐振部(1)设置有：‑向右穿过所述谐振部(1)的主穿孔(2)，所述主穿孔(2)沿传播方向(21)延伸，该主穿孔(2)适合于在所述传播方向(21)上接收和传播至少一个声波(9)，‑一系列侧腔(3)，其与所述主穿孔(2)连通，以便形成声学谐振器，每个侧腔(3a,3b等)相对于所述传播方向(21)横向延伸，所述主穿孔(2)和所述侧腔(3a,3b,3c等)被流体充满，其特征在于，每个侧腔(3a,3b,3c等)通过该主穿孔(2)的相应段的整个周边通向所述主穿孔(2)，并且在于，所述侧腔(3)构成流体薄层，使得所述谐振部(1)具有多层结构，该多层结构包括这些流体薄层和所述谐振部(1)的将这些流体薄层分隔开的材料层，并且在于，所述侧腔(3a,3b,3c等)中的每个侧腔的横截面与所述主穿孔(2)的截面之比大于75。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.05 FR 16509261.一种包括谐振部(1)的声学谐振器，所述谐振部(1)设置有：-向右穿过所述谐振部(1)的主穿孔(2)，所述主穿孔(2)沿传播方向(21)延伸，该主穿孔(2)适合于在所述传播方向(21)上接收和传播至少一个声波(9)，-一系列侧腔(3)，其与所述主穿孔(2)连通，以便形成声学谐振器，每个侧腔(3a,3b等)相对于所述传播方向(21)横向延伸，所述主穿孔(2)和所述侧腔(3a,3b,3c等)被流体充满，其特征在于，每个侧腔(3a,3b,3c等)通过该主穿孔(2)的相应段的整个周边通向所述主穿孔(2)，并且在于，所述侧腔(3)构成流体薄层，使得所述谐振部(1)具有多层结构，该多层结构包括这些流体薄层和所述谐振部(1)的将这些流体薄层分隔开的材料层，并且在于，所述侧腔(3a,3b,3c等)中的每个侧腔的横截面与所述主穿孔(2)的截面之比大于75。2.根据权利要求1所述的谐振器，其特征在于，所述侧腔(3a,3b,3c等)沿所述传播方向(21)规则地间隔开。3.根据权利要求1或2所述的谐振器，其特征在于，所述侧腔(3a,3b,3c等)相对于所述传播方向(21)垂直延伸。4.根据权利要求1到3中任一项所述的谐振器，其特征在于，将所述流体薄层分隔开的每个材料层具有与侧腔的厚度(D3)相等的厚度(D4)。5.根据权利要求1到4中任一项所述的谐振器，其特征在于，所述侧腔(3a,3b,3c等)中的每个和/或将所述流体薄层分隔开的每个材料层的厚度(D3,D4)小于3mm，优...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普·勒克莱尔，托马斯·杜邦，沙赫拉姆·艾瓦扎德，
申请(专利权)人：勃艮第大学，
类型：发明
国别省市：法国,FR