针对变压器噪声空间分布特性的声学超材料屏障系统技术方案

一种针对变压器噪声空间分布特性的可调声学超材料屏障系统，由声学超材料屏障(3)和噪声测量分析系统(2)组成。声学超材料屏障(3)由超材料支撑支架(7)和分形结构声学超材料模块(8)组成。超材料支撑支架(7)与变压器声源面(1)平行。分形结构声学超材料模块(8)嵌入超材料支撑支架(4)内。噪声测量分析系统(2)测量声学超材料屏障(3)范围内的噪声，分析得到噪声空间分布特性。根据噪声空间分布特性，选取不同参数的分形结构声学超材料模块(8)。当声波传输至声学超材料屏障(3)时，由于声学超材料模块(8)参数是根据对应位置噪声分布特性选取的，可使目标降噪区域的噪声幅值大大降低。

Acoustic Metamaterial Barrier System for Spatial Distribution of Transformer Noise

An adjustable acoustic metamaterial barrier system for transformer noise spatial distribution is composed of an acoustic metamaterial barrier (3) and a noise measurement and analysis system (2). Acoustic metamaterial barrier (3) consists of a metamaterial support bracket (7) and a fractal structure acoustic metamaterial module (8). The metamaterial support bracket (7) is parallel to the sound source plane (1) of the transformer. The fractal structure acoustic metamaterial module (8) is embedded in the metamaterial support bracket (4). The noise measurement and analysis system (2) measures the noise within the acoustic supermaterial barrier (3) and obtains the spatial distribution characteristics of the noise. According to the spatial distribution of noise, the fractal structure acoustic metamaterial module (8) with different parameters is selected. When the acoustic wave is transmitted to the acoustic hypermaterial barrier (3), the noise amplitude of the target noise reduction area can be greatly reduced because the parameters of the acoustic hypermaterial module (8) are selected according to the noise distribution characteristics of the corresponding location.

【技术实现步骤摘要】
针对变压器噪声空间分布特性的声学超材料屏障系统
本专利技术涉及一种声学超材料屏障。
技术介绍
变压器本体噪声主要来源于铁心、绕组的振动，噪声集中在100Hz的倍频，以低频噪声为主。变压器风扇噪声则为500-2000Hz之间的宽频噪声。随着城市的建设，大量的110kV、220kV变电站越来越接近中心城区。噪声传播环境复杂，声波的干涉、衍射等作用导致变压器噪声问题日益突出，不可避免的对站内工作人员和附近居民产生影响。因此，如何在传播途径控制变压器噪声，已经成为环保部门和电力部门亟待解决的重要问题。目前针对变压器噪声的降噪方法主要有：有源降噪及材料降噪。有源降噪即主动降噪，如中国专利CN106251855A《一种用于变压器降噪的非集中式虚拟声屏障》公开的有源声屏障安装在房间的开口面附近，由控制声源、误差传声器、参考传感器、多个单通道有源控制器和外围电路组成，可控制房间内声源通过开口向外辐射的噪声。有源声屏障的优点是控制灵活，缺点是当阵列数量增多时，控制难度很大。变压器本体噪声以低频噪声为主，传统隔声材料制作的声屏障对低频噪声的降噪效果很差。声学超材料具有负折射、强反射、负质量密度、负体积模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对变压器噪声空间分布特性的声学超材料屏障系统，其特征在于：所述声学超材料屏障系统置于室内变压器通风口外侧或室外变压器四周，包括声学超材料屏障(3)和噪声测量分析系统(2)；所述的声学超材料屏障(3)由超材料支撑支架(7)和分形结构超材料模块(8)组成，所述分形结构声学超材料模块(8)嵌于超材料支撑支架(7)内；建立声学超材料屏障(3)时，噪声测量分析系统(2)测量声学超材料屏障(3)位置的噪声特性，根据噪声空间分布，选择声学超材料屏障(3)的分形结构声学超材料模块(8)的分形阶数和声波波导宽度参数；当声源发生变化时，空间声场发生变化，噪声测量分析系统(2)再次测量噪声，根据变化后的声...

【技术特征摘要】
1.一种针对变压器噪声空间分布特性的声学超材料屏障系统，其特征在于：所述声学超材料屏障系统置于室内变压器通风口外侧或室外变压器四周，包括声学超材料屏障(3)和噪声测量分析系统(2)；所述的声学超材料屏障(3)由超材料支撑支架(7)和分形结构超材料模块(8)组成，所述分形结构声学超材料模块(8)嵌于超材料支撑支架(7)内；建立声学超材料屏障(3)时，噪声测量分析系统(2)测量声学超材料屏障(3)位置的噪声特性，根据噪声空间分布，选择声学超材料屏障(3)的分形结构声学超材料模块(8)的分形阶数和声波波导宽度参数；当声源发生变化时，空间声场发生变化，噪声测量分析系统(2)再次测量噪声，根据变化后的声场分布，调整声学超材料屏障的分形结构声学超材料模块(8)的分形阶数和声波波导宽度参数，用调整参数后的声学超材料屏障的分形结构声学超材料模块(8)替换之前的分形结构声学超材料模块(8)。2.根据权利要求1所述的声学超材料屏障系统，其特征在于：所述的超材料支撑支架(7)为长方体结构，与变压器声源面(1)平行布置，二者之间有距离；所述超材料支撑支架(7)与变压器声源面(1)正对的一面开有mxn个矩形通孔，m、n为正整数；矩形通孔尺寸相同，等距排布，形成阵列。3.根据权利要求1或2所述的声学超材料屏障系统，其特征在于：所述的分形结构声学超材料模块(8)采用环氧树脂材料制成，嵌于超材料支撑支架(7)矩形通孔中，且每个矩形通孔中的声学超材料模块(8)均可拆卸。4.根据权利要求1所述的声学超材料屏障系统，其特征在于：所述的分形结构声学超材料模块(8)为具有声波波导和底板的长方体结构，底板位于长方体结构的底部，声波波导固定于底板上；空气在分形结构声学超材料模块(8)中沿声波波导流通。5.根据权利要求1所述的声学超材料屏障系统，其特征在于：所述的分形结构声学超材料模块(8)由分形结构声学超材料单元阵列组成；所述声学超材料单元的横截面为具有一定宽度Hilbert曲线型通道的矩形面；所述分形结构声学超材料单元的阶数和声波波导的宽度与隔声频率相关；建立分形结构声学超材料单元模型，给定声学超材料单元的阶数和波导宽度的参数范围，进行给定阶数下的声学超材料模块的波导宽度参数扫描，通过声场计算，得到给定阶数和波导宽度的声学超材料单元在不同频率的隔声量；隔声量高的频率范围为给定参数声学超材料单元的最优隔声频率范围；根据最优隔声频率范围选择与该隔声频率范围对应的声学超材料单元的分形结构声学超材料单元的分形阶数和声波波导宽度。6.根据权利要求1所述的声学超材料屏障系统，其特征在于：噪声测量分析系统(2)由传感器支撑支架(4)、声压传感器(5)和声压信号处理模块(6)组成；声压传感器(5)置于传感器支撑支架(4)上，声压信号处理模块(6)与声压传感器(5)连接。7.根据权利要求6所述的声学超材...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，刘国强，赵欣哲，李彩莲，芦竹茂，王天正，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，国网山西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11