低频吸声器及其构造方法技术

本发明专利技术提供了一种低频吸声器及其构造方法，本发明专利技术的低频吸声器包括两端敞口的弹性管体，于所述弹性管体的侧壁上形成有沿所述弹性管体的轴向延伸的开口，还包括相对布置，以分别对所述弹性管体两端的敞口进行封闭的两块板体。本发明专利技术所述的低频吸声器经由具有开口且两端封闭的弹性管体的设置，使用时通过声波与管壁的摩擦，以及所引起的管体与低频声波间的共振，可使声波的能量转换为热被吸收，这一转化在发生共振时尤为显著，而本吸声器可支持低频下的共振模式，从而能够实现对低频声波的有效吸收。

【技术实现步骤摘要】
低频吸声器及其构造方法
本专利技术涉及声波处理
，特别涉及一种用于低频声波吸收的低频吸声器，本专利技术还涉及该低频吸声器的构造方法。
技术介绍
低频(<400Hz)声波在生活中广泛存在，例如人说话的语音以及设备振动产生的噪音，因此对低频声波的控制与吸收一直是声学工程中的重要课题。由于在低声压级(<120dB)下声学系统是线性的，声波和材料之间的耗散作用相对于频率的平方成正比，因此声波在低频段难以耗散，低频声波的吸收从而也一直是一个长期难题。由于在低频下空气中的声波波长很长(约1m)，传统的多孔吸声材料在被壁支撑的情况也至少需要四分之一波长的厚度才能有显著的吸收，这就会占用很大的区域，在空间有限的情况下难以忍受。同时，多孔材料的废屑也很不环保，在室内的使用既不方便，也不健康。为了克服这些传统材料不容忽视的缺点，人们尝试开发出新的亚波长低频吸声器，例如镶嵌膜共振单元(DMR)在低频下表现出令人印象深刻的吸收，但是它们使用的弹性薄膜相对脆弱，并且面对应力或剪切时其结构稳定有可能被破坏，这一定程度上限制其应用场景。近年来，已经有研究提出了对于开口管谐振腔这样的共振结构，由于其局部共振模式，在低频下能产生深亚波长的声子带隙，但是，直到现在的研究也只考虑了刚性开口管谐振腔，并没有研究过它们本身对声波的吸收效果，只研究过它们被嵌入进多孔材料时对声波吸收的辅助增益，从而难以投入实际应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种低频吸声器，旨在克服现有技术中的至少一点不足。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种低频吸声器，其包括：弹性管体，所述弹性管体两端敞口，于所述弹性管体的侧壁上形成有沿所述弹性管体的轴向延伸的开口；板体，所述板体为相对布置的两块，以分别构成对所述弹性管体两端敞口的封闭。进一步的，所述弹性管体为一个或是嵌套设置的多个。进一步的，嵌套设置的多个所述弹性管体中，相邻所述弹性管体上的所述开口背对布置。进一步的，所述开口沿所述弹性管体的轴向贯穿所述弹性管体。进一步的，所述开口被设置为位于所述弹性管体轴向长度的中间部分。进一步的，所述弹性管体沿其轴向长度具有恒定的或变化的横截面。进一步的，所述开口为沿所述弹性管体轴向延伸的直线形，或所述开口具有沿所述弹性管体周向的弯曲。进一步的，所述弹性管体的横截面为椭圆形。进一步的，在所述低频吸声器的背对于声波传播方向的一侧设有刚性背衬，所述刚性背衬与低频吸声器之间间隔布置。相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：本专利技术的低频吸声器中，经由具有开口且两端封闭的弹性管体的设置，使用时通过声波与管壁的摩擦，以及所引起的管体与低频声波间的共振，可使声波的能量转换为热被吸收，这一转化在发生共振时尤为显著，而本吸声器可支持低频下的共振模式，从而能够实现对低频声波的有效吸收。同时，本吸声器不需设置多孔材料或弹性薄膜，由此可便于保护环境及使用者的健康，并且在一定强度的剪切力或压力下也不会破坏吸声器结构的稳定性，因而也使得该吸声器有更好的实用性。最后，本吸声器的结构设计，其在实现低频声波吸收的同时，吸声器的总体厚度相较于现有多孔材料四分之一波长的厚度要求亦会大大降低，从而也能够使该吸声器在尺寸上有着极强的竞争力。此外，本吸声器中相邻管体上的开口背对布置，也可在背对的开口之间形成回旋的声波路径，能够有效地降低吸声器的共振频率；通过调节管体横截面和开口的形状与尺寸，可以调节吸声器共振模式的频率与最大吸收，可适应不同的应用需求；而调整吸声器的外形结构也有利于适应不同应用场合的几何限制。本专利技术的如上所述的低频吸声器在构造时可为通过3D打印或模具注塑成型。本专利技术的低频吸声器采用3D打印或是注塑成型的方式制造，能够简化生产工艺，并降低成本，以利于吸声器的大规模工业生产。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所述的低频吸声器的结构示意图(图中未示出顶端的板体)；图2为本专利技术实施例所述的椭圆形的弹性管体的截面示意图；图3为本专利技术实施例所述的布置有刚性背衬的低频吸声器的结构示意图(图中未示出顶端的板体)；图4为本专利技术实施例所述的低频吸声器使用示意图；图5为对本专利技术实施例所述的低频吸声器进行试验测量(圆圈)和模拟(实线)得到的吸收系数；图6为对本专利技术实施例所述的低频吸声器进行试验测量(圆圈)和模拟(实线)得到的反射系数的相位；附图标记说明：1-第一弹性管体，2-第二弹性管体，3-开口，4-板体，5-刚性背衬。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。本实施例涉及一种低频吸声器，其在结构上包括两端敞口的弹性管体，在弹性管体的侧壁上也形成有沿弹性管体的轴向延伸布置的窄长状的开口，还包括相对布置的以对弹性管体两端的敞口进行封闭的板体。工作时，该低频吸声器经由具有开口且两端封闭的弹性管体的设置，通过声波与管壁的摩擦，以及所引起的管体与低频声波间的共振，可使声波的能量转换为热被吸收，这一转化在发生共振时尤为显著，而本吸声器可支持低频下的共振模式，从而能够实现对低频声波的有效吸收。基于如上的整体结构，本实施例的低频吸声器的一种示例性结构由图1结合图2所示，其中，弹性管体为嵌套设置的两个，且弹性管体的横截面也被设计为椭圆形，形成于各弹性管体上的开口3位于椭圆形的弹性管体横截面中较长边的中部，同时该开口3为沿弹性管体的轴向贯穿弹性管体布置的直线形。具体上，为便于描述本实施例中嵌套布置的两个弹性管体分别称之为第一弹性管体1和第二弹性管体2，第二弹性管体位于第一弹性管体1内，同时第二管体2上的开口3与第一管体1上的开口3之间设计为背对设置，该背对布置也使得第一管体1和第二管体2在布置上表现为180°的反转。本实施例中板体4如图1中所示的封闭于两个弹性管体端部的敞口处，其中为便于吸声器内部结构的示出，图1中未显示出位于顶端的板体4。本实施例中以椭圆形的弹性管体对该吸声器的具体结构进行了阐述，但需要说明的是，除了横截面设计为椭圆形结构，当然弹性管体也可采用其它截面形状，如圆形、方形、多边形或不规则的环形结构等。而进一步的，该吸声器中的弹性管体除了如上述的设计为两个，当然其亦可仅为由板体4进行两端封闭的一个，或者也可设置为三个、四个等嵌套在一起的其它数量，在为嵌套布置的其它数量时，相邻的弹性管体上的开口3也应采用如图1或图2中所示例的背对布置方式。除了在弹性管体的截面形状及其设置数量上，本实施例中值得说明的是，设置于各弹性管体上的开口3除了为前述的沿弹性管体的轴向贯穿布置，开口3还可为设置在弹性管体轴向长度的中间部分，此时开口3仅为一贯通弹性管体内外侧的孔状结构。该孔状结构的开口3优选的仍为沿弹性管体的轴向设置的矩形孔、椭圆孔或长圆孔等长条状结构，当然，除之之外，开口3的形状亦可为圆孔、方孔等其它形式，不过其在吸声效果上会有所不同。本实施例中对开口3而言，其除了可为如图1所描述的沿弹性管体的轴向布置的直线形(长条状结构的矩形孔、椭圆孔以及长圆孔也均可视为直线形)，在设置时还可使开口3为具有沿弹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低频吸声器，其特征在于包括：弹性管体，所述弹性管体两端敞口，于所述弹性管体的侧壁上形成有沿所述弹性管体的轴向延伸的开口；板体，所述板体为相对布置的两块，以分别构成对所述弹性管体两端敞口的封闭。

【技术特征摘要】
1.一种低频吸声器，其特征在于包括：弹性管体，所述弹性管体两端敞口，于所述弹性管体的侧壁上形成有沿所述弹性管体的轴向延伸的开口；板体，所述板体为相对布置的两块，以分别构成对所述弹性管体两端敞口的封闭。2.根据权利要求1所述的低频吸声器，其特征在于：所述弹性管体为一个或是嵌套设置的多个。3.根据权利要求2所述的低频吸声器，其特征在于：嵌套设置的多个所述弹性管体中，相邻所述弹性管体上的所述开口背对布置。4.根据权利要求1至3中任一项所述的低频吸声器，其特征在于：所述开口沿所述弹性管体的轴向贯穿所述弹性管体。5.根据权利要求1至3中任一项所述的低频吸声器，其特征在于：所述开口被设置为位于所述弹性管体轴向长度...

【专利技术属性】
技术研发人员：温维佳，吴肖肖，
申请(专利权)人：温维佳，吴肖肖，
类型：发明
国别省市：广东,44