宽带稀疏声音吸收器制造技术

一种宽带稀疏声音吸收器，包括间隔开的单元格的周期性阵列，该周期性阵列基本上具有小于0.5的横向填充系数。每个单元格包括一对相连接的且反向的亥姆霍兹谐振器，该对亥姆霍兹谐振器具有彼此垂直的纵向颈部和横向颈部。纵向颈部典型地被声音吸收材料覆盖和/或填充。声音抑制系统包括至少部分地被一个或多个这样的周期性阵列围绕的声音发射装置。

【技术实现步骤摘要】
宽带稀疏声音吸收器
本公开总体上涉及声学超材料，并且更特别地，涉及可渗透周围流体的声音吸收超材料。
技术介绍
本文提供的
技术介绍
描述是为了总体上呈现本公开的内容的目的。在此
技术介绍
部分中可能描述的程度上，当前记名的专利技术人的工作以及在提交时可能不具有现有技术资格的说明书各个方面既未明确地也未隐含地被承认为针对本技术的现有技术。声学超材料是已知的，其具有不同于其构成材料的弹性声学特性。这样的超材料具有通常在小于目标波长的规模上的周期性结构的阵列。这样的超材料通常是不可渗透周围流体(例如，空气)的固体表面。这样的超材料也经常具有窄的有效吸收频率范围。因此，期望提供一种具有稀疏(间隔开)的单元格的改进的声学材料，所述单元格允许流体在单元格之间自由流动并且具有非常宽的频率吸收范围。
技术实现思路
本部分提供了本公开的总体概述，其不是本公开的全部范围或其所有特征的全面公开。在各个方面中，本教导提供了一种声音吸收器。该声音吸收器包括横向间隔开的双侧亥姆霍兹谐振器的周期性阵列。该周期性阵列进一步包括以横向中点到中点距离P间隔开的多个单元格，每个单元格具有最大横向尺寸W，其中P大于W。每个单元格包括第一亥姆霍兹谐振器和第二亥姆霍兹谐振器。第一亥姆霍兹谐振器包括由至少一个第一边界壁界定的第一腔室部分，该第一腔室部分限定了第一腔室容积并且具有使第一腔室部分与周围环境流体连通的纵向颈部。第二亥姆霍兹谐振器包括由至少一个第二边界壁界定的第二腔室部分，该第二腔室部分限定了第二腔室容积并且具有横向颈部，该横向颈部在所述至少一个第二边界壁的第二侧上形成开口并使所述第二腔室部分与周围化境流体连通。所述至少一个第一边界壁的第一侧和所述至少一个第二边界壁的第二侧基本上彼此垂直，并且第二腔室容积等于第一腔室容积。在其他方面中，本教导提供了分层的宽带稀疏声音吸收器。该声音吸收器包括横向间隔开的双侧亥姆霍兹谐振器的周期性阵列。该周期性阵列进一步包括以横向中点到中点距离P间隔开的多个单元格，每个单元格具有最大横向尺寸W，其中P大于W。每个单元格包括第一亥姆霍兹谐振器和第二亥姆霍兹谐振器。第一亥姆霍兹谐振器包括由至少一个第一边界壁界定的第一腔室部分，该第一腔室部分限定了第一腔室容积并且具有使第一腔室部分与周围环境流体连通的纵向颈部。第二亥姆霍兹谐振器包括由至少一个第二边界壁界定的第二腔室部分，该第二腔室部分限定了第二腔室容积并且具有横向颈部，该横向颈部在所述至少一个第二边界壁的第二侧上形成开口并使所述第二腔室部分与周围环境流体连通。所述至少一个第一边界壁的第一侧和所述至少一个第二边界壁的第二侧基本上彼此垂直，并且第二腔室容积等于第一腔室容积。该分层的宽带稀疏声音吸收器还包括相对于多个第一单元格分层并且具有第三和第四亥姆霍兹谐振器的多个第二单元格。第三亥姆霍兹谐振器包括由至少一个第三边界壁界定的第三腔室部分，该第三腔室部分限定了第三腔室容积并且具有使第三腔室部分与周围环境流体连通的第二纵向颈部。第四亥姆霍兹谐振器包括由至少一个第四边界壁界定的第四腔室部分，该第四腔室部分限定了第四腔室容积并且具有横向颈部，该横向颈部在所述至少一个第四边界壁的第四侧上形成开口并且使第四腔室部分与周围环境流体连通。所述至少一个第三边界壁的第三侧和所述至少一个第四边界壁的第四侧基本上彼此垂直，并且第三腔室容积等于第四腔室容积。在又其他方面中，本教导提供了一种用于声音发射装置的声音抑制系统。该系统包括声音发射装置，例如内燃机。该系统还包括横向间隔开的双侧亥姆霍兹谐振器的周期性阵列。该周期性阵列进一步包括以横向中点到中点距离P间隔开的多个单元格，每个单元格具有最大横向尺寸W，其中P大于W。每个单元格包括第一亥姆霍兹谐振器和第二亥姆霍兹谐振器。第一亥姆霍兹谐振器包括由至少一个第一边界壁界定的第一腔室部分，该第一腔室部分限定了第一腔室容积并且具有使第一腔室部分与周围环境流体连通的纵向颈部。第二亥姆霍兹谐振器包括由至少一个第二边界壁界定的第二腔室部分，该第二腔室部分限定了第二腔室容积并且具有横向颈部，所述横向颈部在所述至少一个第二边界壁的第二侧上形成开口并使所述第二腔室部分与周围环境流体连通。所述至少一个第一边界壁的第一侧和所述至少一个第二边界壁的第二侧基本上彼此垂直，并且第二腔室容积等于第一腔室容积。通过本文提供的描述，其他适用领域和增强所公开的技术的各种方法将变得明显。该概述中的描述和特定示例仅旨在用于说明的目的，不旨在限制本公开的范围。附图说明通过详细描述和附图，将更加全面地理解本教导，其中：图1A是宽带稀疏声音吸收器的一部分的示意性俯视平面图；图1B是图1A的吸收器的单元格的放大图；图1C是图1A的吸收器的三个单元格沿线1C-1C观察的示意性侧横截面图；图1D是图1A所示类型的稀疏声音吸收器的变型的俯视平面图，其具有单元格的一维阵列；图1E是图1D的一维阵列的几个单元格的透视图；图2A是宽带稀疏声音吸收器的单个单元格的侧截面图，突出了单元格的几何参数；图2B是图1D和图1E的宽带稀疏声音吸收器的声音吸收率与频率的关系曲线图，其具有覆盖和填充单元格的纵向颈部的声音吸收介质；图2C是图1D和图1E的宽带稀疏声音吸收器的声音吸收率与频率的关系曲线图，其缺少覆盖和填充单元格的纵向颈部的声音吸收介质；图3是分层的宽带稀疏声音吸收器的一部分的示意性截面图；图4是图3的分层的宽带稀疏声音吸收器的声音吸收率与频率的关系曲线图；和图5是结合了图1A-1E或图3所示类型的宽带稀疏声音吸收器的声音抑制系统的示意性平面图。应当注意，出于描述某些方面的目的，本文阐述的附图旨在举例说明本技术的方法、算法和装置的一般特征。这些附图可能不能精确地反映任何给定方面的特征，并且不一定旨在限定或限制本技术范围内的特定实施例。此外，某些方面可以结合来自附图的组合的特征。具体实施方式本技术提供了一种非对称的单向噪声衰减结构以及由该结构构建的各种装置。该结构具有稀疏的周期性结构，在相邻的单元格之间具有开放空间，从而允许流体自由流动通过该结构。该结构的独特设计使其呈现非常宽带的声音吸收率，该声音吸收率可调谐到所期望的频率范围。宽带稀疏吸收器基于具有反向的、非对称的、成对的亥姆霍兹谐振器的单元格。这种单元格的阵列可以以高频层和低频层堆叠，从而增强高效吸收的频率范围。宽带稀疏吸收结构在任何受益于声音衰减的应用中都具有独特的适用性，同时允许空气或其他流体自由通过。在一示例中，宽带稀疏吸收器可以包围车辆发动机，从而使发动机基本静音，同时允许空气或液体冷却剂通过而到达发动机。图1A示出了所公开的宽带稀疏声音吸收器100的一部分的俯视平面图，该宽带稀疏声音吸收器100具有周期性单元格110的阵列，图1B示出了从与图1A相同的方向观察的单个单元格110的放大图。图1C示出了图1A的稀疏声音吸收器100的一部分沿图1A中的线1C-1C截取的侧横截面图，仅包括三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽带稀疏声音吸收器，包括横向间隔开的双侧亥姆霍兹谐振器的周期性阵列，所述周期性阵列包括：/n以横向中点到中点距离P间隔开的多个单元格，每个单元格具有最大横向尺寸W，其中P大于W，并且每个单元格包括：/n第一亥姆霍兹谐振器，所述第一亥姆霍兹谐振器具有：/n由至少一个第一边界壁界定的第一腔室部分，所述第一腔室部分限定了第一腔室容积；和/n纵向颈部，所述纵向颈部在所述至少一个第一边界壁的第一侧上形成开口并且使第一腔室部分与周围环境流体连通；以及/n第二亥姆霍兹谐振器，所述第二亥姆霍兹谐振器具有：/n由至少一个第二边界壁界定的第二腔室部分，所述第二腔室部分限定了第二腔室容积，所述第二腔室容积等于所述第一腔室容积；和/n横向颈部，所述横向颈部在所述至少一个第二边界壁的第二侧上形成开口并且使所述第二腔室部分与周围环境流体连通，所述第二侧基本垂直于所述第一侧。/n

【技术特征摘要】
20181220 US 16/227,3451.一种宽带稀疏声音吸收器，包括横向间隔开的双侧亥姆霍兹谐振器的周期性阵列，所述周期性阵列包括：
以横向中点到中点距离P间隔开的多个单元格，每个单元格具有最大横向尺寸W，其中P大于W，并且每个单元格包括：
第一亥姆霍兹谐振器，所述第一亥姆霍兹谐振器具有：
由至少一个第一边界壁界定的第一腔室部分，所述第一腔室部分限定了第一腔室容积；和
纵向颈部，所述纵向颈部在所述至少一个第一边界壁的第一侧上形成开口并且使第一腔室部分与周围环境流体连通；以及
第二亥姆霍兹谐振器，所述第二亥姆霍兹谐振器具有：
由至少一个第二边界壁界定的第二腔室部分，所述第二腔室部分限定了第二腔室容积，所述第二腔室容积等于所述第一腔室容积；和
横向颈部，所述横向颈部在所述至少一个第二边界壁的第二侧上形成开口并且使所述第二腔室部分与周围环境流体连通，所述第二侧基本垂直于所述第一侧。


2.根据权利要求1所述的宽带稀疏声音吸收器，其中，所述宽带稀疏声音吸收器包括声音吸收介质，所述声音吸收介质覆盖每个单元格的纵向颈部。


3.根据权利要求1所述的宽带稀疏声音吸收器，其中，所述宽带稀疏声音吸收器包括声音吸收介质，所述声音吸收介质覆盖所述纵向颈部并连续地填充每个单元格的第一腔室部分的一部分和所述纵向颈部。


4.根据权利要求3所述的宽带稀疏声音吸收器，其中，所述声音吸收介质包括三聚氰胺或聚氨酯泡沫。


5.根据权利要求1所述的宽带稀疏声音吸收器，其中，W小于或等于0.25P。


6.根据权利要求1所述的宽带稀疏声音吸收器，其中，P在所述宽带稀疏声音吸收器的谐振波长的约四分之一到二分之一的范围内。


7.根据权利要求1所述的宽带稀疏声音吸收器，其中，单元格的周期性阵列包括二维阵列。


8.根据权利要求7所述的宽带稀疏声音吸收器，其中，所述二维阵列包括：
在第一维度和第二维度上以相等的横向中点到中点距离P间隔开的单元格；
其中，在两个维度中的每个维度中，每个单元格具有相等的最大横向尺寸W。


9.一种分层的宽带稀疏声音吸收器，包括横向间隔开的双侧亥姆霍兹谐振器的周期性阵列，所述周期性阵列包括：
以横向中点到中点距离P间隔开的多个第一单元格，每个第一单元格具有最大横向尺寸W，其中P大于W，并且每个第一单元格包括：
第一亥姆霍兹谐振器，所述第一亥姆霍兹谐振器具有：
由至少一个第一边界壁界定的第一腔室部分，所述第一腔室部分限定了第一腔室容积；和
第一纵向颈部，所述第一纵向颈部在所述至少一个第一边界壁的第一侧上形成开口并且使所述第一腔室部分与周围环境流体连通；以及
第二亥姆霍兹谐振器，所述第二亥姆霍兹谐振器具有：
由至少一个第二边界壁界定的第二腔室部分，所述第二腔室部分限定了第二腔室容积，所述第二腔室容积等于所述第一腔室容积；和
第一横向颈部，所述第一横向颈部在所述至少一个第二边界壁的第二侧上形成开口并且使所述第二腔室部分与周围环境流体连通，所述第二侧基本垂直于所述第一侧，
相对于所述多个第一单元格分层并以横向中点到中点距离P间隔开的多个第二单元格，每个第二单元格具有最大横向尺寸W，所述多个第二单元格中的每个第二单元格包括：
第三亥姆霍兹谐振器，所述第三亥姆霍兹谐振器具有：
由至少一个第三边界壁界定的第三腔室部分，所述第三腔室部分限定了第三腔室容积，和
第二纵向颈部，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泰桦，饭冢英男，
申请(专利权)人：丰田自动车工程及制造北美公司，
类型：发明
国别省市：美国;US